隨著我國城市污水排放量的不斷增加和城市污水處理率的持續(xù)提高,水處理污泥數(shù)量也在快速增加。水處理污泥的焚燒法處置因具有“減量化、無害化、資源化”的獨特優(yōu)勢而愈來愈受到重視,但人們對其微觀燃燒過程和氣體污染物排放特性的了解尚待完善。污泥和煤的混燒處置是焚燒法的主要分支之一。通常而言,從污水處理廠出來的污泥在和煤混燒前必須經(jīng)干化處理。因此,本文就水處理污泥的干化特性、水處理污泥及其與煤混合物中C、O、N、S等元素的賦存形態(tài)和燃燒演化規(guī)律、混燒生成的NOx和SOx排放特性以及污泥和煤在1025t／h電站鍋爐上的混燒試驗進(jìn)行了研究。全文分為六個部分。 第一部分,從污泥的來源組成和基本特性、污泥處置方法及其發(fā)展趨勢、我國污泥處置現(xiàn)狀及存在問題等幾方面介紹了本文的研究背景,綜述了國內(nèi)外污泥干燥特性研究、污泥和煤主要元素的賦存形態(tài)與燃燒演化規(guī)律研究、污泥和煤燃燒過程中氣體污染物排放規(guī)律研究的進(jìn)展?fàn)顩r。 第二部分,在對流干化實驗臺上進(jìn)行了污泥干化的實驗研究,研究了氣流速度、氣流溫度、添加劑含量等條件對污泥最終含水率的影響。根據(jù)得到的實驗數(shù)據(jù),結(jié)合典型干化數(shù)學(xué)模型,提出了修正的Page模型。 第三部分,對文獻(xiàn)中運用X射線光電子能譜(XPS)研究煤及相關(guān)物質(zhì)特性的研究成果進(jìn)行了總結(jié),采用Microsoft Visual Studio.net軟件建立了C、O、N、S等官能團(tuán)特性數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫界面友好、使用方便、具備可擴(kuò)展性。為研究污泥和煤中各元素的賦存形態(tài)以及其在燃燒過程中的演化規(guī)律,充實各類前驅(qū)物生成機(jī)理的理解,運用管式爐反應(yīng)器,得到了1種污泥與1種煤在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)和燃燼率下的25個樣品,進(jìn)行了XPS試驗,在已建立的XPS數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上,研究了污泥、煤以及兩者混合物中官能團(tuán)特征及演化規(guī)律。先研究了污泥和煤各自燃燒時C、O、N、S等官能團(tuán)的賦存形態(tài)和演化規(guī)律,在此基礎(chǔ)上分析了污泥和煤混燒時C、O、N、S等官能團(tuán)的演化規(guī)律,最后探討了混合物中各官能團(tuán)間的相互作用。 第四部分,在單角爐上進(jìn)行了1種污泥和3種煤共15個工況的混燒實驗,對混燒生成的NO、SO2的排放規(guī)律進(jìn)行了研究。先考察了不同煤種的NO、SO2的排放特性,在此基礎(chǔ)上,分析了污泥和煤混燒時NO、SO2的排放特性,最后研究了污泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)對NO、SO2生成排放的影響。 第五部分,在1025t／h電站鍋爐中進(jìn)行了1種污泥和1種煤的混燒試驗(污泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%),研究了混燒對熱態(tài)試驗的飛灰含碳量、相關(guān)參數(shù)、鍋爐效率、鍋爐燃燒穩(wěn)定性、鍋爐出力、鍋爐污染物排放、鍋爐噴水量等參數(shù)的影響。 第六部分,對全文研究的問題進(jìn)行了總結(jié),對下一步研究工作進(jìn)行了討論。
【學(xué)位單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：X703
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
引言
1 緒論
    1.1 研究背景和選題意義
        1.1.1 城市污水污泥的來源、組成、危害和基本特性
        1.1.2 污泥處置方法及其發(fā)展趨勢
        1.1.3 我國污泥處置的現(xiàn)狀和存在的問題
        1.1.4 選題目的和意義
    1.2 當(dāng)前研究和發(fā)展?fàn)顩r
        1.2.1 污泥及其與煤混燒基礎(chǔ)性研究狀況
        1.2.2 污泥與煤混燒的裝置
    1.3 本文的主要工作和章節(jié)安排
2 污泥對流干化特性研究
    2.1 引言
    2.2 污泥干化研究進(jìn)展與現(xiàn)狀
    2.3 污泥對流干燥實驗樣品及裝置
        2.3.1 實驗樣品
        2.3.2 實驗裝置
    2.4 污泥對流干燥實驗結(jié)果分析
        2.4.1 原始污泥對流干燥特性研究
        2.4.2 污泥干燥的數(shù)學(xué)模型
        2.4.3 改性污泥對流干燥特性研究
    2.5 本章小結(jié)
3 基于XPS的煤顆粒表面主要元素官能團(tuán)特性數(shù)據(jù)庫
    3.1 引言
    3.2 建立本數(shù)據(jù)庫的目的和意義
    3.3 建立本數(shù)據(jù)庫的方法及過程
        3.3.1 數(shù)據(jù)編輯
        3.3.2 用戶界面,搜索策略和執(zhí)行方式
    3.4 應(yīng)用舉例
    3.5 本章小結(jié)
4 污泥和煤混燒過程中含硫官能團(tuán)的特征和演化規(guī)律
    4.1 引言
    4.2 當(dāng)前研究進(jìn)展與現(xiàn)狀
        4.2.1 煤中含硫官能團(tuán)的研究
        4.2.2 污泥中含硫官能團(tuán)的研究
        4.2.3 本章的研究內(nèi)容
    4.3 實驗裝置及過程
        4.3.1 實驗樣品與裝置
        4.3.2 XPS檢測儀器
    4.4 污泥和煤單獨燃燒及混燒時含硫官能團(tuán)演化規(guī)律分析
        4.4.1 煤的含硫官能團(tuán)及其演化規(guī)律
        4.4.2 污泥的含硫官能團(tuán)及其演化規(guī)律
        4.4.3 污泥和煤混合物的含硫官能團(tuán)及其演化規(guī)律
    4.5 本章小結(jié)
5 污泥和煤混燒過程中含氮官能團(tuán)的特征和演化規(guī)律
    5.1 引言
    5.2 當(dāng)前研究進(jìn)展與現(xiàn)狀
        5.2.1 煤中含氮官能團(tuán)的研究
        5.2.2 污泥中含氮官能團(tuán)的研究
        5.2.3 本章的研究內(nèi)容
    5.3 實驗裝置及過程
    5.4 污泥和煤單獨燃燒及混燒時含氮官能團(tuán)演化規(guī)律分析
        5.4.1 煤的含氮官能團(tuán)及其演化規(guī)律
        5.4.2 污泥的含氮官能團(tuán)及其演化規(guī)律
        5.4.3 污泥和煤混合物的含氮官能團(tuán)及其演化規(guī)律
    5.5 本章小結(jié)
6 污泥和煤混燒過程中碳、氧官能團(tuán)的特征和演化規(guī)律
    6.1 引言
    6.2 當(dāng)前研究進(jìn)展與現(xiàn)狀
        6.2.1 煤中碳、氧官能團(tuán)的研究
        6.2.2 污泥中碳、氧官能團(tuán)的研究
        6.2.3 本章的研究內(nèi)容
    6.3 實驗裝置及過程
    6.4 污泥和煤單獨燃燒及混燒時碳、氧官能團(tuán)演化規(guī)律分析
        6.4.1 污泥和煤混燒過程中含碳官能團(tuán)的特征和演化規(guī)律
        6.4.2 污泥和煤混燒過程中含氧官能團(tuán)的特征和演化規(guī)律
    6.5 本章小結(jié)
2排放規(guī)律研究'>7 污泥和煤混燒NO,SO₂排放規(guī)律研究
    7.1 引言
    7.2 當(dāng)前研究進(jìn)展與現(xiàn)狀
        7.2.1 氮氧化物的排放規(guī)律研究
        7.2.2 硫氧化物排放規(guī)律研究
    7.3 單角爐混燒實驗系統(tǒng)及工況
        7.3.1 實驗樣品與工況
        7.3.2 熱態(tài)實驗系統(tǒng)
2析出特性分析'>    7.4 污泥和煤混燒過程中NO、SO₂析出特性分析
        7.4.1 污泥和煤混燒過程中NO的排放規(guī)律
2的排放規(guī)律'>        7.4.2 污泥和煤混燒過程中SO₂的排放規(guī)律
    7.5 本章小結(jié)
8 污泥和煤混合物在1025T/H電站鍋爐中的燃燒試驗研究
    8.1 試驗?zāi)康募耙罁?jù)
        8.1.1 試驗?zāi)康?br>        8.1.2 試驗依據(jù)
    8.2 鍋爐基本情況
    8.3 試驗內(nèi)容
        8.3.1 要求和實驗條件
        8.3.2 熱態(tài)試驗的煤質(zhì)分析
        8.3.3 試驗方法和步驟
    8.4 試驗結(jié)果和分析
        8.4.1 熱態(tài)試驗的飛灰含碳量
        8.4.2 熱態(tài)試驗相關(guān)參數(shù)記錄
        8.4.3 鍋爐效率
        8.4.4 鍋爐燃燒穩(wěn)定性分析
        8.4.5 鍋爐出力分析
        8.4.6 鍋爐污染物排放分析
        8.4.7 鍋爐噴水量
    8.5 結(jié)論
9 全文總結(jié)和展望
    9.1 本文的主要結(jié)論
    9.2 存在問題及研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 學(xué)習(xí)期間發(fā)表的論文及科研情況

【參考文獻(xiàn)】

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3 李斌,池涌,李愛民,曾庭華,嚴(yán)建華,蔣旭光,岑可法;造紙污泥與廢水污泥流化床焚燒時NO_x和SO_2的排放特性研究[J];工程熱物理學(xué)報;1998年06期

4 李培生;胡益;李潔;向軍;孫路石;胡松;熊友輝;孫學(xué)信;;處理污泥焦顆粒內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)在燃燒過程中變化[J];工程熱物理學(xué)報;2007年04期

5 翁安心,周昊,王正華,池作和,蔣嘯,岑可法;煙煤及其混煤高溫燃燒時SO_2生成特性的試驗研究[J];鍋爐技術(shù);2003年06期

6 馬梅,王毅,王子健;城市污水生物處理過程中有毒有機(jī)污染物濃度及毒性變化的規(guī)律[J];工業(yè)水處理;1999年06期

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8 李愛民,曲艷麗,楊子賢,李潤東;污水污泥干燥過程中表觀形態(tài)變化及水分析出特性[J];化工學(xué)報;2004年06期

9 向軍;胡松;孫路石;徐明厚;李培生;蘇勝;孫學(xué)信;;煤燃燒過程中碳、氧官能團(tuán)演化行為[J];化工學(xué)報;2006年09期

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本文編號：2873685