剩余污泥低温裂解催化剂的筛选研究

第29卷第11期2007年11月武汉理工大学学报JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.29No.11Nov.2007剩余污泥低温裂解催化剂的筛选研究瞿广飞,宁平,李军燕,易玉敏(昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明650093)摘要:通过考察Fe2O3、CuSO4、水泥、污泥灰份等物质对城市生活污水处理厂污泥低温裂解的影响,筛选出了能使污泥初始裂解温度由300℃下降到280℃的催化剂Fe2O3和CuSO4;研究了催化剂添加量对裂解产物的影响及在添加催化剂条件下污泥裂解产物随温度的变化,研究结果表明添加CuSO4条件下产油量可提高32.4%,添加Fe2O3条件下产油量可提高76.7%。关键词:剩余污泥;低温裂解;催化剂;裂解油中图分类号:X705文献标志码:A文章编号:1671-4431(2007)11-0044-03ScreeningofCatalystsforSewageSludge’sLow-temperaturePyrolysisQUGuang-fei,NINGPing,LIJun-yan,YIYu-min(FacultyofEnvironmentalScienceandEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China)Abstract:BytestingeffectsuchasFe2O3、CuSO4、cement、sludgeashtothesewagesludgelow-temperaturepyrolysis,cata-lystsFe2O3andCuSO4wasselectedandtheirfunctionwasanalyzedfortheirexcellentperformance.CatalysedbyFe2O3orCuSO4,thelowestinitiativedisintegratingtemperatureofurbansewagesurplussludgedescendedfrom300℃to280℃,itisalsorevealedthatbothcatalystscanlargelypromotetherateofoilyield.UndercatalyzingofCuSO4,oilyieldcanbeimprovedabout32.4percentandtheyieldcanbeimprovedabout76.7percentwhenusingFe2O3ascatalyst.Italsoshowedthegasyieldremainedlowduringtheoilyieldincreasingrapidly.Keywords:urbansewagesurplussludge;Low-temperaturepyrolysis;catalyst;pyrolysisoil收稿日期:2007-06-13.作者简介:瞿广飞(1978-),男,博士生,讲师.E-mail:qgfljy@sohu.com剩余污泥的资源化一直是我国城市生活污水处理厂的难题。污泥低温热解制油法是指在低于500℃常压缺氧条件下,通过对干燥污泥进行热分馏和催化转变,使污泥中的酯类和蛋白质等变成油的过程。热解法具备了堆肥法、焚烧法及农田利用法等其它各种方法的优点:固体体积大幅度减小;存在于炭基中的金属对自然析出有相当强的抵抗力;热解产生的气体和油有很高的热值,能成为潜在的燃料;热解的温度低于焚烧法,因此限制了更多的污染物进入热解气体中。另外,这一过程又是在无氧或缺氧条件下进行的,因而有害物质极少产生。国外对污泥热解技术的研究开始于20世纪80年代,最早是由BayerB提出来的[1],随后有研究者对它的经济性、二次污染以及热解油的市场前景等进行了研究。国内采用热解法进行污泥处理的研究还处于起步阶段,剩余污泥低温热裂解催化剂的研究在国内未见报道。1实验剩余污泥:采自昆明晋宁污水处理厂,挥发份为45.3%,灰份为54.7%。主要实验设备:FN101-3A型鼓风干燥箱;BS210S型电子天平;KSW型马弗炉;CKW-1100型程序升温仪;SK2-2-12型管式电阻炉。实验的流程如图1所示,将待裂解的90g干污泥装入钢管中,于管式电阻炉中在设定的温度下进行裂解,裂解气经抽滤瓶、冷凝管排入裂解气收集袋。部分裂解气在冷凝管位置受冷凝而流回抽滤瓶中从而生成裂解油,而分子量较小的常温下呈气态的裂解产物进入气袋收集后成为裂解气。2结果及讨论2.1未添加催化剂情况下温度对油气产量的影响如图2所示,在未添加催化剂条件下,污泥从300℃左右开始裂解,并随着温度由300℃左右升高至490℃的过程中裂解油和裂解气的产量皆有所增加