【摘要】：市政污泥直接超臨界熱解液化技術(shù)，是在現(xiàn)有的市政污泥低溫?zé)峤庵朴秃椭苯訜峄瘜W(xué)液化的基礎(chǔ)上提出的，以污水處理廠的出廠污泥為原料，無(wú)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(duì)濕污泥進(jìn)行熱解轉(zhuǎn)化。反應(yīng)過(guò)程中，將反應(yīng)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(zhì)，以最終實(shí)現(xiàn)污泥的熱解制油。此技術(shù)避開(kāi)了污泥處置中的難點(diǎn)問(wèn)題—高能耗干燥脫水，利于減少反應(yīng)工序，降低能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。 本研究設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一套超臨界熱解液化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)市政污泥進(jìn)行超臨界熱解液化實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)，分析不同參數(shù)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物尤其是產(chǎn)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(chǎn)品油理化特性，評(píng)價(jià)其應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力，進(jìn)一步提升市政污泥直接超臨界熱解液化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)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(chǔ)上，對(duì)樣品污泥進(jìn)行熱重實(shí)驗(yàn)，對(duì)污泥熱解過(guò)程進(jìn)行分析，確定污泥熱解動(dòng)力學(xué)參數(shù)及動(dòng)力學(xué)方程，解釋污泥直接超臨界熱解液化機(jī)理，為污泥直接超臨界熱解液化制油技術(shù)提供模型依據(jù)。依據(jù)不同階段的失重量及失重速率變化情況，將污泥熱解過(guò)程分為三個(gè)階段，即水分干燥階段、有機(jī)物裂解和揮發(fā)分析出階段以及炭化階段。聯(lián)立傅立葉紅外光譜分析，推測(cè)不同階段下典型反應(yīng)類型及特征，得出污泥整個(gè)熱解過(guò)程中析出的主要?dú)怏w產(chǎn)物為H2O、CO2、CO及烴類物質(zhì)中的CH4和C2H4。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程、構(gòu)建超臨界熱解制油實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以超臨界水為反應(yīng)介質(zhì)，對(duì)樣品污泥進(jìn)行直接熱解液化，通過(guò)改變熱解終溫、反應(yīng)停留時(shí)間、物料填充比、催化劑濃度四項(xiàng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)行正交試驗(yàn)，從而確定了反應(yīng)停留時(shí)間和熱解終溫是影響污泥熱解液化的最顯著的兩個(gè)因素。細(xì)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)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(shí)發(fā)現(xiàn)，從經(jīng)濟(jì)可行性和減量化原則來(lái)看，在超臨界區(qū)域的反應(yīng)，較低的熱解終溫，即375°C，反應(yīng)無(wú)停留時(shí)(或者很短的停留時(shí)間)，既利于增進(jìn)目標(biāo)產(chǎn)物熱解油產(chǎn)量，又利于提高污泥直接超臨界熱解制油的經(jīng)濟(jì)性。在分析理化與燃料特性的基礎(chǔ)上，采用傅里葉紅外光譜和氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，分別對(duì)產(chǎn)品油和熱解殘?jiān)某煞旨盎衔锝M成進(jìn)行定性與定量分析，推測(cè)反應(yīng)類型，計(jì)算能耗平衡，模擬工藝過(guò)程；結(jié)合超臨界水中化學(xué)反應(yīng)的原理與特性，闡明市政污泥直接超臨界熱解反應(yīng)機(jī)理；同時(shí)，對(duì)比產(chǎn)品油和常規(guī)能源，判斷產(chǎn)品油的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

來(lái)源及特點(diǎn)試樣取自天津市紀(jì)莊子污水處理廠，該污水處6 年 4 月建成投產(chǎn)，是天津市第一座大型城市后，成為我國(guó)運(yùn)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(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978--19理廠污泥處理采用污泥中溫二級(jí)消化工藝。首自二級(jí)沉淀池的剩余污泥混合，經(jīng)污泥泵房清液回流，隨后濃縮污泥進(jìn)入污泥消化池，經(jīng)水車間，經(jīng)機(jī)械壓濾脫水，含水率在 80%--8樣品取自污泥脫水機(jī)房經(jīng)機(jī)械壓濾后的污泥泥體，有明顯臭味，且混有少量固體雜質(zhì)，如

圖 2-3 污泥不同加熱速率下的 DTG 對(duì)比曲線熱解過(guò)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(duì)應(yīng) TG 曲線中點(diǎn)的縱坐標(biāo)值。而污泥的則對(duì)應(yīng) DTG 曲線中各點(diǎn)的縱坐標(biāo)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：2742715