【摘要】：污泥作為污水處理的副產(chǎn)物,其干燥基的揮發(fā)份含量較高、熱值可觀,具有良好的資源化與能源化回收利用潛力。熱解反應(yīng)作為一種能量回收型熱化學(xué)反應(yīng),被工業(yè)界廣泛應(yīng)用作為污泥能源化回收處理的技術(shù)之一。研究污泥能源化熱解處理過程PAHs生成與排放規(guī)律,將有助于有效預(yù)防和降低PAHs類污染物的環(huán)境風(fēng)險,并對污泥能源清潔化工藝的優(yōu)化發(fā)展奠定一定的理論研究基礎(chǔ)。本論文主要圍繞不同熱解條件、不同來源污泥、不同預(yù)處理方式等條件下,污泥熱解固、液、氣三相產(chǎn)物中美國環(huán)保部規(guī)定的16種優(yōu)先控制PAHs的生成與分布規(guī)律展開研究,進而探索了PAHs生成來源。采用固相萃取技術(shù)和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù),對熱解產(chǎn)物中16種PAHs定量定性分析。從16種PAHs質(zhì)量占比、毒性當(dāng)量(TEQ)、不同環(huán)數(shù)PAHs分布規(guī)律等方面對熱解產(chǎn)物中PAHs賦存全面研究。1、熱解溫度對污泥熱解過程中PAHs生成演變具有顯著影響。污泥熱解過程中PAHs趨向富集于液相產(chǎn)物中、其次為氣相產(chǎn)物,在液相產(chǎn)物中檢測到所有16種PAHs(∑_(16)PAHs),650℃液相產(chǎn)物中∑_(16)PAHs總質(zhì)量比最高,為96%,主要包括低環(huán)PAHs萘(NaP)和苊烯(Acp)、中環(huán)PAHs芘(Pyr)和屈(CHR)、高環(huán)PAHs苯并(a)芘(BaP)和苯并(ghi)傒(BghiP);氣相產(chǎn)物中∑_(16)PAHs質(zhì)量比在750℃條件下達到最高,為21.3%以上;固相產(chǎn)物中PAHs含量極少,僅在650℃時達1%。在熱解溫度850℃時液相產(chǎn)物中PAHs含量和毒性當(dāng)量均達到最大值15.25 mg·kg~(-1)和1.129。氣相產(chǎn)物主要以萘(NaP)、苊烯(Acp)、芴(Flu)和蒽(Ant)PAHs為主,未檢測到高環(huán)PAHs。2、四種不同來源污泥包括生活污水污泥、食品加工污水污泥、工業(yè)混合污水污泥、印染污泥中均檢測到∑_(16)PAHs存在,但它們的含量分布差異性較大。生活污水污泥干燥樣品中自由PAHs含量最高(1.59 mg·kg~(-1)),食品加工污泥干燥基自由PAHs含量最低(0.59 mg·kg~(-1))。工業(yè)混合污水污泥毒性當(dāng)量(0.178)略高于生活污泥(0.167)。污泥熱解過程中PAHs生成量與污泥自身揮發(fā)分含量和熱解溫度具有緊密相關(guān)性。另外,在不同來源污泥熱解產(chǎn)物中∑_低PAHs均占據(jù)主導(dǎo)地位,∑_高PAHs質(zhì)量占比有所區(qū)別,如工業(yè)混合污泥熱解液相產(chǎn)物中∑_高PAHs占比最高達37.91%(850℃),生活污水污泥熱解液相產(chǎn)物中占比最低為19.50%(850℃)。3、污泥干化程度也影響其熱解產(chǎn)物中PAHs含量分布,隨著含水率下降液相產(chǎn)物中PAHs含量持續(xù)升高,當(dāng)污泥完全干燥下熱解,其液相PAHs含量有顯著提升,約上升了2.45倍(450℃)和7.74倍(850℃)。添加木質(zhì)粉(4:1)與污泥共同熱解,雖提高熱值但熱解生成的PAHs卻較無添加時更少,約降低了43%(450℃)和69%(850℃)。脫灰處理去除污泥中無機組分,富集了污泥中的有機組分,其液相產(chǎn)物中∑_(16)PAHs含量提高了2.2倍。添加KCL和Na_2CO_3作為催化劑與污泥共同熱解時,對于PAHs的裂解效果相似,高溫條件下液相產(chǎn)物中PAHs含量均下降了43%。污泥中含有部分少量性質(zhì)較為穩(wěn)定的PAHs,與熱解產(chǎn)物中PAHs生成規(guī)律綜合對比分析,發(fā)現(xiàn)污泥熱解過程PAHs主要為有機組分發(fā)生裂解、縮聚、芳構(gòu)化反應(yīng)生成。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X703;X592

【參考文獻】

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本文編號：2744390