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从污水处理工艺方面研究污泥热解和燃烧特性。热重法研究了5种污水污泥热解和燃烧的特性。结果表明污泥的热解和燃烧过程均分为4个阶段。污水处理的“厌氧+好氧”和“好氧+厌氧”工艺以及污泥的厌氧消化均导致污泥中有机物的复杂化,导致污泥热解时有机物析出延迟,对污泥的燃烧亦有影响但是不明显,有机物析出燃烧没有延迟现象。相比而言,污水处理的“厌氧+好氧”工艺对有机物的复杂化和热解的影响小一些。
采用Satava-Sestak法求取了污泥热解和燃烧的动力学参数和反应机理。结果表明两种升温速率下污泥热解的反应机理都是有机物的二维扩散和化学反应;污泥在氧气氛围下燃烧的反应机理都是随机成核反应和氧气的三维扩散,而在氧气和氮气混合氛围下燃烧的反应机理则都是随机成核反应和化学反应。即性质不同的5种污泥热解的动力学未显示出差异性,燃烧的动力学亦是一样的,而不同的热处理方式(热解和燃烧)则显示出了差异性。升温速率对污泥热解和燃烧的动力学行为没有影响,对热解和燃烧的动力学参数(活化能E和指前因子A)亦没有影响。
利用自行研制的外热、下吸式固定床热解炉进行了5种污泥热解的实验研究。结果表明随着热解温度的升高,半焦的挥发份含量不断减小,灰分和固定碳的含量都不断升高,半焦作为燃料的价值就越低。
污泥消化处理和污水处理工艺的厌氧过程均使污泥热解时CO2和碳氢化合物析出温度升高,且使CH4的析出量和热解气态产物的析出总量减少,随热解温度的升高5种污泥碳氢化合物的析出呈现为先增加后减少的变化趋势;污水处理工艺对CO和H2的析出变化规律无影响,其中H2的析出随温度升高而增加,CO则为先减少后增加。高升温速率下产生的热解气体量大于低升温速率的,且高升温速率的热解产气速率大于低升温速率的。