氮气气氛下城市污水厂污泥热解特性

氮气气氛下城市污水厂污泥热解特性氮气气氛下城市污水厂污泥热解特性*翟云波魏先勋曾光明张德见楚凯锋翟云波魏先勋曾光明张德见楚凯锋（湖南大学环境科学与工程系，湖南长沙，410082）（湖南大学环境科学与工程系，湖南长沙，410082）摘要：摘要：为了解城市污水厂污泥在氮气的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阶段的失重过程，结合FITR谱线可知，每一阶段的失重都有二氧化碳气体和水蒸气析出。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，并求出反应动力学常数E和A。关键词：关键词：污水污泥热重分析FITR热解动力学参数PyrolysispropertiesofmunicipalsewagesludgeundertheN2atmosphereZhaiyunbo,Weixianxun,Zengguangming,Zhangdejian,Chukaifeng(DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineeringHunanUniversity,Changsha,Hunan,410082)Abstract:Inordertoobtainthepyrolysisproperties,thethermalgravimetricanalysisandFITRmethodswereusedtostudythepropertiesofdriedsewagesludgefromtheChangshacertainwastewatertreatmentplant.Theexperimentalresultsshowedthatthereare3stageslostweightunderthetemperatureratesof15℃/minand30℃/mintobeobserved.AndcombinedwiththeFITR,theCO2andH2Oappearedineverystage.TheexperimentaldataweredealwiththroughdifferentialcoefficientmethodsandobtainedthemechanicalequationofpyrolysisreactionandgainedthekineticsparameterEandA.Keywords:Sewagesludge,Thermalanalysis,FITR,Pyrolysis,Kineticsparameters近年来，随着城市污水处理工业的发展，尤其是生物处理技术的广泛采用，污水污泥的产量大幅度增加，同时，随着环境标准的更加严格化及能源紧缺状况的加剧，传统的污泥处置方法受到了严重挑战[1]。热解和燃烧是近年来发展起来的能有效的使污泥资源化、减量化、无害化的两种有效的方法[2]，其中，热解方法不但可以得到宝贵的气体、液体燃料，同时可以得到性能很好的吸附材料，是一种有前途的污泥处置方法[3,4,5]。因此，研究污泥在氮气气氛下的热解特性对今后污泥的进一步利用提供理论上的参考具有重要意义。1污泥热解特性实验研究污泥热解特性实验研究1.1实验样品及数据分析实验所用的样品取自长沙市某污水处理厂，该厂主要处理城市生活污水。污泥样品的工业分析、元素分析及热值见表1。由此可见，污泥具有水分含量高，并且干基挥发分较高而固定碳含量较低的特点。因而污泥的热解动力学特性与煤等燃料有很大的不同。表1实验干污泥特性实验干污泥特性工业分析%元素分析%热值挥发分灰分固定碳水分CHNSKJ.kg-142.3547.236.804.4035.663.803.221.8011.611.2实验设备及实验条件实验采用的仪器是由德国NETSCH公司的STA409热重分析仪，同时结合德国BRUKE公司的EUINOX55傅里叶红外光谱仪连用技术分析热解过程中产生的气体，为污泥的热解特性分析提供更加可靠的依据。热解污泥取自市污水处理厂脱水污泥，污泥样品提前在恒温烘箱内于105℃烘干24小时，然后在球磨机上磨碎，经过筛分，粒径为1~3mm。称取样品两份，质量分别为10±0.002mg。热解气氛为高纯氮气（99.99%），流量为100ml/min，升温速率分别为15℃/min、30℃/min，程序终止温度为850℃。*基金项目：国家863高技术资助项目（No.2001AA644020）、国家杰出青年科学基金项目（50225926）、高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（20020532017）；-1-__________________________________________________