污水处理厂污泥的低温催化热解制油研究_喻健良

污水处理厂污泥的低温催化热解制油研究喻健良,邢英杰(大连理工大学化工学院,辽宁大连116012)摘要:采用低温催化热解工艺处理大连市马栏河污水处理厂的污泥,考察了反应温度(250～320℃)、反应时间(30～90min)、催化剂Na2CO3的用量对产油率的影响。结果表明,温度越高则产油率也越高;经过约75min的热解后反应趋于平衡;Na2CO3的最佳用量为4g/100g污泥。在反应温度为270℃、Na2CO3用量为4g/100g污泥的条件下热解75min后,产油率可达18.4%。该工艺为污水厂剩余污泥的处理与处置提供了一个新的途径。关键词:污泥;低温催化热解;产油率中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1000-4602(2007)11-0021-03StudyonOilProductionbyCatalyticLow-temperatureThermolysisofSludgefromWastewaterTreatmentPlantYUJian-liang,XINGYing-jie(SchoolofChemicalEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dalian116012,China)Abstract:Thecatalyticlow-temperaturethermolysisprocesswasusedtotreatsludgefromtheMalanheWastewaterTreatmentPlantinDalian.Theinfluencesofreactiontemperature(250-320℃),reactiontime(30-90min)andcatalystdosageofNa2CO3ontheoilproductionratewereinvestigated.Theresultsshowthat:①Thehighertemperaturesis,thehigheroilproductionrateis;②Thereactionapproachesbalanceafter75minofthermolysis;③Thebestcatalystdosageis4gper100gofsludge.Whenreactiontemperatureis270℃,thermolysistimeis75minandNa2CO3dosageis4gper100gofsludge,theoilproductionratecanreach18.4%.ThisprocessprovidesanewapproachforthetreatmentofsludgefromWWTPs.Keywords:sludge;catalyticlow-temperaturethermolysis;oilproductionrate利用污泥热解制油是近年来处置有机污泥的一种新技术,它在无氧条件下加热污泥至一定温度,使污泥中的有机物热解为油、水、不凝性气体等产物。国外对污泥热解制油技术的研究始于20世纪80年代,Lee等的研究表明[1],当对污水厂的一级处理污泥直接进行萃取时产油率为0.181%,经过热解反应后萃取,则产油率可达31.4%。Suzuki等发现[2],消化污泥的热解产油率<25%,而剩余污泥的热解产油率可达41%～45%。此外,在加拿大的多伦多和澳大利亚的悉尼还分别建造了干污泥处理能力为4t/d和45t/d的演示性装置。国内在这方面的研究不多,只有欧国荣、何品晶、贺利民等进行了油化试验[3～6],尚无成熟的技术及理论。笔者采用低温催化热解法处理大连市马栏河污水处理厂的污泥,分析了其热解特性,并考察了温度、反应时间以及催化剂用量对产油率的影响。1试验装置与方法1.1产油率的表征本文中的油是指用CH2Cl2萃取后在萃取相中沸点>65℃的溶质。产油率(Y0)的计算公式为:Y0=产油量污泥中挥发性固体含量×100%·21·第23卷第11期2007年6月中国给水排水CHINAWATER＆WASTEWATERVol.23No.11Jun.20071.2材料与仪器试验所用污泥为大连市马栏河污水处理厂的脱水污泥,其含水率为70%,挥发性固体组分的质量分数为20.4%;CH2Cl2和Na2CO3均为化学纯。自制高压反应釜如图1所示。图1热解反应釜装置Fig.1Schematicdiagramofthermolysisequipment1.3试验方法取100g污泥并依次加入250mL蒸馏水和一定量的催化剂(Na2CO3),混合均匀后入高压釜;通入氮气置换釜内氧气并加压至1.4MPa,加热45～60min至设定的反应温度,恒温反应一定时间后让反应器自然冷却至室温;取出样品(为黑色、稠状物,有臭味),用C