不同热解条件下制备的污泥炭低温还原NO

以市政污泥为原料热解制备污泥炭,开展了污泥炭催化还原NO的实验研究。考察了不同热解温度（400℃、600℃和800℃）和污泥初始含水率（0、66%和80%,质量分数）条件下热解制备的污泥炭的脱硝性能。研究表明,污泥炭中包含大量铁元素（41.1mg/g）,提高热解温度可促进污泥炭中亚铁化合物（Fe₂P和FeS）的生成,使铁元素具备催化还原NO的能力,从而显著提高污泥炭的脱硝效率。提高污泥热解初始含水率可显著提高污泥炭比表面积,污泥炭对NO的低温还原能力也随初始含水率提升而显著提高。通过对污泥炭的比表面积、X射线衍射（XRD）和傅里叶红外（FTIR）分析表征,结果表明污泥炭中亚铁化合物的生成是影响NO转化的关键影响因素,而比表面积和表面官能团类型对污泥炭脱硝反应并无明显影响。     

污泥热解炭脱除NO特性

以废水污泥热解产生的污泥热解炭为原料,通过酸洗、活化、负载Fe、H_2还原等方式考察不同污泥热解炭样品对脱硝性能的影响。结果表明,污泥原样中的Fe_2P、FeS等低价态的铁具有良好的脱硝性能,450~500℃时最大脱硝效率达到81%。经过HNO_3酸洗和KOH活化后的污泥热解炭,因为去除了Fe_2P、FeS等低价态的铁,脱硝效率大幅下降,在450~500℃的最大效率分别仅为30%和53%。而热解污泥负载样中的Fe主要以Fe_2O_3形式存在,其最大脱硝效率在450~500℃时只有50%。经过H_2还原后,负载样中的Fe_2O_3被还原为Fe_2P、FeS等低价态的铁,其最大脱硝效率在450~500℃时上升至94%。     

炭化污泥低温催化脱除NO实验研究

本文利用市政污泥高温裂解所制取的炭化污泥,开展了炭化污泥脱除NO的实验研究。通过对炭化污泥进行酸洗、活化和氢气还原预处理,探讨了不同预处理手段对炭化污泥催化脱硝的影响。研究表明,酸洗和活化处理都能大幅提高炭化污泥比表面积,但炭化污泥脱除NO的能力反而降低;炭化污泥原样经氢气还原后表现出最高活性,300℃时的NO脱除率可达到63%,然而,酸洗样和活化样经氢气还原后脱硝能力反而降低。     

不同粒径污泥热解制备生物炭及其特性分析

以3种不同粒径污泥为原料,采用固定床反应器在500℃下制备生物炭。考察了3种不同粒径污泥的热解特性及其生物炭中重金属的分布特征,并运用TCLP对污泥及其生物炭的重金属浸出毒性进行了系统研究。结果表明,随着污泥粒径的增大,热解生成的生物炭和热解气产率均有所降低,而焦油产率则逐渐升高;在3种不同粒径污泥热解过程中,重金属除As外主要富集在固体产物生物炭中,相对富集系数均高于90%。随着污泥粒径的增大,污泥中Cu、Zn和Ni的含量增加,而Cr和Pb的含量则减少;虽然3种不同粒径污泥制备的生物炭中重金属的浸出规律不一致,但是污泥热解可以有效抑制重金属的浸出。生物炭中除As和Zn外其他重金属元素的浸出率均低于3.0%。     

含油污泥催化热解技术研究进展

简述了含油污泥的成分来源及处理方法,着重介绍了目前国内外催化热解技术中常用催化剂的不同种类及优缺点,比较了相关研究中金属负载分子筛类催化剂的催化活性,探讨了催化剂活性和选择性的影响因素及机理,最后对含油污泥催化热解技术在提升产品质量、连续催化热解反应和重金属处理的未来发展做出展望。     

热解酸洗污泥用于氮氧化物还原的研究

金属表面处理过程排出的酸洗废水经处理产生的酸洗污泥,若是处理不合理就会引发极其严重的环境污染问题,经过热解处理后可以得到含有碳和重金属的固体产物.以热解酸洗污泥为还原剂,考察其脱硝性能以及反应温度、氧气浓度、反应时间对热解酸洗污泥脱硝效率的影响.结果 表明,该热解酸洗污泥有良好的脱硝性能,在反应温度为800℃,氧气浓度为1％的条件下,脱硝效率可达95.093％,可以作为脱除NOx的还原剂.热解酸洗污泥的脱硝效率随着温度的升高和氧气浓度的增加而降低,并且随着时间的推移,脱硝效率下降较快.     

市政污泥衍生功能化炭材料合成及热解过程污染控制研究进展

市政污泥产量巨大、出路困难,如何进行有效处理并应用是个巨大挑战.本文聚焦于污泥富碳组分,利用热化学方法将其转化为功能化炭材料作为其出路的重要途径.通过对污泥衍生功能化炭材料的合成及修饰方法和热解过程污染产物原位控制研究进行梳理发现,相较于其他方法,化学后活化法具有较强的造孔能力,其中钾系化合物效果最佳.通过污泥炭表面氧...     

Fe3O4@CuO@污泥灰渣催化热解齐齐哈尔城市污泥的研究

本文以齐齐哈尔市城市污泥为研究对象,采用固定床催化热解方式提取其有机质。主要考察了氧化铜、氧化铁及其负载的污泥灰分作为催化剂对有机质提取的影响。结果表明,反应温度为450℃,停留时间1h,N_2流速为1.5m L·min~(-1)时,当Fe_3O_4@污泥灰分的配比为1∶4、Cu O@污泥灰分的配比为1∶2、Fe_3O_4@Cu O@污泥灰分的配比为1∶2∶4时,三者的有机质收率分别为24.23%、25.64%和27.04%。同时,对所制备的催化剂进行了电镜、物理吸附、XRD电子光谱表征分析,并对其催化机理进行了初探。     

含油污泥在ZSM-5沸石上催化热解产物特性

采用U型固定床管式炉研究了含油污泥在ZSM-5分子筛催化剂上的热解产物特性。发现在450℃下未使用催化剂热解时,GC-MS和GC测得的油泥热解油产物中的主要成分为烷烃和烯烃,芳烃含量较低;气体产物中主要为短链烃类,氢气产量较少。而在ZSM-5分子筛的催化作用下,热解油中芳香烃产量达到88.4%,气体产物中的氢气产量和短链烃类产量均明显增加。研究了400～550℃之间分子筛对含油污泥的催化效果,发现ZSM-5在500℃时催化效果最佳,油相产率达到65.6%,油相中的沥青质和胶质含量较低,芳香烃产量达到90.9%。通过热重和XPS分析发现分子筛上的积炭主要以多环芳烃焦炭的形式存在。     

市政污泥热解制备生物炭实验研究

生物炭是有机物质在缺氧或贫氧气氛下经热裂解过程产生的固体产物^[1]目前对生物炭的研究兴趣源于对亚马逊盆地黑土(Terra Preta)的认识,亚马逊盆地黑土含有丰富的生物炭,多年耕种后,仍保持持久肥力^[2].研究表明,生物炭是稳定的碳载体,在土壤中可保持长达百年至千年之久,土壤中施用生物炭可提高土壤中有机碳以及腐殖质含量,从而提高土壤的养分吸持容量及持水容量^[3-4].     

城市污水厂剩余污泥对水中F-的吸附性能研究

利用城市污水处理厂的剩余污泥对水中F-进行吸附处理,通过污泥投加量、F-初始质量浓度、时间、pH等反应条件的研究,探讨除氟效果和影响因素。结果表明,室温下,污泥对F-的吸附在60 min后达到平衡;20 g/L的污泥投加量对10 mg/L含氟水的F-去除率可达83.1%;污泥可在3~10的较大pH范围内保持稳定的除氟效果。准二级动力学模型很好地拟合了污泥对F-的吸附行为,Langmuir和Freundlich模型均符合污泥对F-的吸附特性,热力学参数的计算表明该吸附过程是自发的放热反应。     

微波辐射下污泥残渣催化甲烷裂解制氢

采用石英管固定床反应器,在微波加热条件下分别研究了不同功率、气氛条件、粒径以及进口甲烷浓度对污泥残渣催化甲烷裂解反应的影响。结果表明,污泥残渣对甲烷裂解反应具有良好的催化活性;增加微波功率和减小粒径均能够有效提高甲烷转化率;污泥残渣在不同气氛条件下表现出不同的温度特性,其中氮气和氢气氛围内的温度明显高于甲烷气氛中,表明甲烷裂解过程中气氛条件是影响反应进行的因素之一;进口甲烷浓度越高,甲烷的转化率越大。反应前后污泥残渣电镜扫描分析及物性参数的比较表明,甲烷裂解后产生的大量积炭覆盖在污泥残渣表面,导致比表面积降低、平均孔径增大,表明污泥残渣活性降低的原因可能与积炭覆盖表面,导致甲烷分子无法与活性中心接触所致。     

剩余污泥微波热解技术研究进展

剩余污泥的产量大,处理处置费用高,已成为困扰污水处理厂的难题。在惰性条件下热解剩余污泥生成生物油、生物气以及污泥生物炭等产物,可实现能量和资源的同步回收,应用前景极为广阔。本文总结了目前对于污泥特性、热解温度、升温速率、微波吸收剂、化学添加剂、载气对剩余污泥微波热解的影响的研究,并探讨了污泥热解机制,为微波热解剩余污泥提供了关键技术的参数,利于提高污泥热解效率,优化热解产物品质,为促进污泥微波热解系统化、产业化提供技术支持。同时指出了污泥微波热解受限于微波热解设备,致使其处理投资成本高及处理量小,为污泥微波热解工业化提出了巨大的挑战。最后展望了污泥微波热解的发展趋势及应注重攻克的关键问题。     

Use of sewage sludge for manufacturing adsorbents

This paper demonstrates that digested sludge can be reclaimed as an adsorbent for the removal of organic vapors (MEK, TOL and TCE) through the use of a pyrolysis. The manufactured adsorbent products were characterized by Brunauer, Emmentt and Teller (BET) surface area, carbon tetrachloride activity (ANSI/ASIM D3467–76'), and an elemental analysis test. Both the determination of CCl₄ activity and BET surface area were regarded as the useful means for estimation of the adsorption capacity of organic vapors on the reclaimed adsorbents. From the view point of specific surface area (CCl₄ activity number or adsorption capacity), it was concluded that the optimum condition for manufacturing the reclaimed adsorbent was by adding 5 kmols/m³ ZnCl₂ to the treated sludge and then heating the mixture at 550°C for 1 hour.     

Kinetic studies of the pyrolysis of sewage sludge by tga and comparison with fluidized beds

The pyrolysis of sewage sludge was examined by thermogravimetric analysis using different heating rates, particle sizes and final temperatures. A semi-empirical model was developed with four global consecutive/competitive reactions to volatile and solid products including also a heat balance. This model was extrapolated to isothermal reactor conditions and compared to experimental data on fluidized bed pyrolysis. Depending on the particle size and reactor temperature, about 90% of the maximum conversion in a fluidized bed takes place under external heat transfer control, the rest under kinetic control. Incomplete conversion occurs at short particle residence times, which were calculated approximately by the model.     

基于Py-GC/MS的污泥含碳、氧官能团热解演化过程研究

基于裂解-气相色谱/质谱联用技术（Py-GC/MS）,分析了污泥中主要含碳和含氧官能团在不同温度条件下的热解演变规律和热化学转化路径。结果表明,污泥中主要含碳和含氧官能团为碳碳双键（C=C）、羧基（COOH）、羟基（-OH）、醛基（-CHO）和苯环（π-π^*）。温度对官能团裂解演变的影响较大,低温热解阶段（＜350℃）,温度升高导致产物中-COOH含量降幅最大,约降低33%;中温热解阶段（350～550℃）,产物中C=C、-OH、-CHO和π-π^*生成量显著增加,而-COOH呈下降趋势,但其所占质量比仍最高;在高温热解阶段（>550℃）,由于脂肪烃分子化学活性增强,主要发生以脱水、脱羧、脱羰和羟醛缩合等为主的芳香化缩聚反应,同时由于污泥中的蛋白质、纤维素等大分子热解使得π-π^*成为产物中主要官能团。根据各个官能团热解演变规律,提出了污泥含碳、含氧官能团热解演变反应路径。     

氮气气氛下城市污水厂污泥热解特性

为了解城市污水厂污泥在氮气气氛下进行热解的特性,利用热重分析结合傅立叶红外光谱等方法对长沙某污水厂干燥污泥进行了研究。实验结果表明,在15℃/min和30℃/min的升温速率下,干燥污泥存在3个阶段的失重过程,结合FITR谱线可知,每一阶段的失重都有CO2和水析出。同时对实验数据进行了处理,采用微分法确定了热解反应的机理方程,并求出反应动力学参数活化能E和频率因子A。     

Research on combustion characteristics of bio-oil from sewage sludge

Combustion characteristics of bio-oil from sewage sludge were investigated using thermogravimetry (TG) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) techniques. The combustion process could be divided into two weight loss stages. Light compounds volatilized and were oxidized in the first stage and the heterogeneous combustion between oxygen and heavy compounds happened in the second stage, which were confirmed by FT-IR technique. Most weight loss occurred in the first stage. The effect of heating rate was also studied and higher heating rates were found to facilitate the combustion process. The kinetic parameters of the two stages were calculated and the change of activation energy indicated higher heating rates benefited combustion.     

剩余污泥热解及其残渣综合利用的研究进展

对国内外污泥热解工艺和热解机理进行了综述,从元素组成、孔结构分布和酸度3个方面总结了热解残渣的结构特点,介绍了其作为吸附剂用于吸附水中的金属离子、染料、COD及气流中的SO2和H2S等的研究进展,指出热解工艺是污泥资源化很有发展前景的一种处理方法。