污水污泥是城市污水處理廠的必然產(chǎn)物，如何在不產(chǎn)生二次污染的前提下處理處置污泥并高效回收有用物質(zhì)及化學(xué)能，已成為目前環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)與瓶頸。近年來國外學(xué)者將微波引入污泥熱解技術(shù)中，獲得了污泥高效減容、副產(chǎn)物資源利用、重金屬有效固定、煙氣污染減少的效果。本文在確定了適宜的微波熱解污水污泥反應(yīng)條件的基礎(chǔ)上，分別考察了氣態(tài)及油類兩種能源產(chǎn)物的性質(zhì)、組成、生成規(guī)律及機(jī)理，分析了以新型材料微晶玻璃為熱解固體殘留物的資源化出路的可行性與安全性，評(píng)價(jià)了微波熱解污水污泥的能量回收效率及經(jīng)濟(jì)效益。文章以200g污水污泥作為熱解原料，分別考察了預(yù)處理措施與反應(yīng)條件對(duì)污泥微波熱解反應(yīng)的影響，結(jié)果表明：經(jīng)簡(jiǎn)單脫水含水率80%左右的污泥適宜于微波熱解，3min內(nèi)可達(dá)到800℃以上的高溫；消化處理帶來較高的固體產(chǎn)率不適宜于微波熱解；碳化硅、活性炭、固體殘留物可作為微波能吸收物質(zhì)，混合比例為固體殘留物：污水污泥=3:50為最優(yōu)添加方案；400⁶00W的輸入功率適合于微波熱解污水污泥制取燃油，1000¹200W的輸入功率適合于制取燃料氣體。實(shí)驗(yàn)采用熱重分析技術(shù)（TG/DTG... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

微波高溫?zé)峤馕勰喾磻?yīng)裝置圖

. 微波爐腔 2. 微波加熱雙層埋粉反應(yīng)器 3. 多向發(fā)射器 4. 矩形波導(dǎo) 5. 磁控管 功率控制器 7. 溫度控制器 8. 紅外測(cè)溫儀圖 2-3 微波制備污泥熱解殘留物微晶玻璃反應(yīng)裝置圖g. 2-3 A schematic of the microwave preparation reactor assembly: 1. Microwave Cavity;icrowave Melting Reactor (MMR); 3. Wave launcher; 4. Waveguide; 5. Magnetron; 6. Pwith fuzzy logic algorithm; 7. power governor; 8. infrared radiation thermometer.該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）通過在原料外包裹強(qiáng)微波能吸收物質(zhì)，輔助原料快速升溫至熱處理所溫。污泥灰成分主要為 SiO2、Al2O3，這些氧化物在室溫中微波吸收能力，在反應(yīng)啟動(dòng)階段難以吸收大量微波實(shí)現(xiàn)快速升溫，在溫度達(dá)到幾百度以學(xué)性質(zhì)改變，介電性能提高，吸收微波能力增強(qiáng)。因此，在原料外包裹強(qiáng)能吸收物質(zhì)可以輔助原料加熱升至高溫。在高溫下，微波可穿透輔助加熱達(dá)樣品位置被原料吸收，進(jìn)一步升溫至極限溫度是樣品獲得良好的致密結(jié)構(gòu)裹的添加方式防止了微波能吸收物質(zhì)污染被加熱的樣品。2）通過設(shè)置梯度透波結(jié)構(gòu)，減小入射波在空氣與強(qiáng)吸收物質(zhì)界面的反射

圖 3-6 微波輸入功率、熱解最終溫度與產(chǎn)物產(chǎn)率關(guān)系圖Fig. 3-6 The concept model corresponding to the process of microwave pyrolysis.在第二區(qū)域，即微波輸入功率為 600-800W，相應(yīng)的，溫度也由 570℃升高至 800℃。此時(shí)，隨著溫度升高，油類產(chǎn)物的產(chǎn)率降低，而氣態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)率升高。在 570℃時(shí)，油類產(chǎn)率為 29.8 wt.%，氣態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)率為 19.4 wt.%，而當(dāng)溫度升高至 800℃時(shí)，油類產(chǎn)率降為 11.7 wt.%，氣態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)率升高至 38.5 wt.%。由于在此溫度下，水分已完全蒸發(fā)，此時(shí)升溫已完全依賴于油類極性分子的介電損耗。在此階段，所有在一次裂解階段生成的不穩(wěn)定油類分子裂解為氣態(tài)小分子產(chǎn)物，進(jìn)入氣相。在第三區(qū)域，即微波輸入功率為 1000-1200W，相應(yīng)的，溫度也由 830℃升高至 1070℃。氣態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)率由 56.9 wt.%升高至 60.2 wt.%，而固態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)率則由 45.9 wt.%降至 52.6 wt.%。此時(shí)，油類產(chǎn)率則基本保持恒定，在 7.2 wt.%左右。較高的熱解溫度促進(jìn)了固態(tài)產(chǎn)物中炭焦網(wǎng)絡(luò)鍵的裂解，這些炭焦經(jīng)裂解直接生成氣態(tài)產(chǎn)物而非油類產(chǎn)物。3.4 本章小結(jié)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[6]城市污泥熱解特性及資源化利用新方法試驗(yàn)研究[D]. 甘義群.中國地質(zhì)大學(xué) 2005
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碩士論文
[1]吸附法分離提純沼氣技術(shù)研究及裝置設(shè)計(jì)[D]. 任永平.蘭州理工大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3128297