【摘要】：市政污泥直接超臨界熱解液化技術，是在現有的市政污泥低溫熱解制油和直接熱化學液化的基礎上提出的，以污水處理廠的出廠污泥為原料，無需干燥脫水，創(chuàng)新性地利用污泥中的水，在超臨界狀態(tài)下，直接對濕污泥進行熱解轉化。反應過程中，將反應系統(tǒng)中的水加熱至超臨界狀態(tài)，利用超臨界水的特殊性質，以最終實現污泥的熱解制油。此技術避開了污泥處置中的難點問題—高能耗干燥脫水，利于減少反應工序，降低能耗，提高經濟效益。 本研究設計并構建了一套超臨界熱解液化實驗系統(tǒng)，對市政污泥進行超臨界熱解液化實驗研究，通過改變實驗參數，分析不同參數對反應產物尤其是產油率的影響，從而確定市政污泥直接超臨界熱解制油的最佳工藝條件，分析產品油理化特性，評價其應用價值和市場潛力，進一步提升市政污泥直接超臨界熱解液化技術的經濟性和工業(yè)推廣性。 首先，在分析市政污泥理化與燃料特性的基礎上，對樣品污泥進行熱重實驗，對污泥熱解過程進行分析，確定污泥熱解動力學參數及動力學方程，解釋污泥直接超臨界熱解液化機理，為污泥直接超臨界熱解液化制油技術提供模型依據。依據不同階段的失重量及失重速率變化情況，將污泥熱解過程分為三個階段，即水分干燥階段、有機物裂解和揮發(fā)分析出階段以及炭化階段。聯立傅立葉紅外光譜分析，推測不同階段下典型反應類型及特征，得出污泥整個熱解過程中析出的主要氣體產物為H2O、CO2、CO及烴類物質中的CH4和C2H4。 設計實驗流程、構建超臨界熱解制油實驗系統(tǒng)，以超臨界水為反應介質，對樣品污泥進行直接熱解液化，通過改變熱解終溫、反應停留時間、物料填充比、催化劑濃度四項實驗參數，進行正交試驗，從而確定了反應停留時間和熱解終溫是影響污泥熱解液化的最顯著的兩個因素。細化實驗參數條件，確定污泥直接超臨界熱解液化制油的最佳工藝條件；同時發(fā)現，從經濟可行性和減量化原則來看，在超臨界區(qū)域的反應，較低的熱解終溫，即375°C，反應無停留時(或者很短的停留時間)，既利于增進目標產物熱解油產量，又利于提高污泥直接超臨界熱解制油的經濟性。在分析理化與燃料特性的基礎上，采用傅里葉紅外光譜和氣質聯用技術，分別對產品油和熱解殘渣的成分及化合物組成進行定性與定量分析，推測反應類型，計算能耗平衡，模擬工藝過程；結合超臨界水中化學反應的原理與特性，闡明市政污泥直接超臨界熱解反應機理；同時，對比產品油和常規(guī)能源，判斷產品油的應用價值和市場潛力。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：X703
【圖文】：

來源及特點試樣取自天津市紀莊子污水處理廠，該污水處6 年 4 月建成投產，是天津市第一座大型城市后，成為我國運行規(guī)模較大的污水處理廠之一方米/日。污水處理采用活性污泥法 A/O(脫氮水質達到《污水綜合排放標準》(GB8978--19理廠污泥處理采用污泥中溫二級消化工藝。首自二級沉淀池的剩余污泥混合，經污泥泵房清液回流，隨后濃縮污泥進入污泥消化池，經水車間，經機械壓濾脫水，含水率在 80%--8樣品取自污泥脫水機房經機械壓濾后的污泥泥體，有明顯臭味，且混有少量固體雜質，如

圖 2-3 污泥不同加熱速率下的 DTG 對比曲線熱解過程中 T 溫度下污泥的失重率為 α，以式(2-3)表示，即 1 減去 T 溫度下所對應 TG 曲線中點的縱坐標值。而污泥的則對應 DTG 曲線中各點的縱坐標值。泥熱失重行為分析熱速率下的 TG 與 DTG 曲線分別列于圖 2-4 中，如下所示。00100% w w 5 ℃ / min0.000.0510010

【參考文獻】

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本文編號：2742715