污泥微波熱解制備生物氣及其脫硫研究.pdf

1、污泥微波高溫熱解技術(shù)具有減量化程度高，能夠有效的固定重金屬，殺滅污泥中的致病微生物，實現(xiàn)無害化的優(yōu)點，而且熱解過程中能夠產(chǎn)生富含H2和CO的生物氣，能夠作為燃料使用，具有很好的工程應(yīng)用的前景。本研究利用自主設(shè)計搭建的微波實驗平臺，以連續(xù)的產(chǎn)生高品質(zhì)生物氣為目標。實驗通過間歇運行，以氣象色譜作為檢測方法，探究熱解終溫、停留時間、升溫速率及活性炭添加量對污泥熱解產(chǎn)氣的影響規(guī)律，得出污泥微波熱解的最優(yōu)化條件；以最優(yōu)化條件作為微波連續(xù)熱解的運行

2、參數(shù)，進行連續(xù)熱解，獲取富含H2和CO的生物氣。污泥熱解過程中還會釋放硫化氫，造成空氣污染，實驗通過 XPS、GC-MS、氣象色譜的檢測方法，分別對污泥熱解產(chǎn)生的固體殘渣、生物油和生物氣進行檢測，探究含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化規(guī)律和硫化氫的產(chǎn)生條件，通過生石灰與污泥混合共同熱解的方法，實現(xiàn)對硫化氫的固定，并且利用化學吸收法對產(chǎn)生氣體中的硫化氫進行去除，得到清潔的生物氣。
　　實驗采用單因素分析法對污泥影響因素進行研究。（1）熱解終溫越高污泥的

3、產(chǎn)氣率越高，氣體中的H2和CO組分也越高，熱解終溫的最佳值為900℃；（2）升溫速率的升高對污泥的產(chǎn)氣具有促進作用，污泥中H2和CO組分也有所增長；（3）在一定范圍內(nèi)適當?shù)脑黾游勰酂峤獾耐Ａ魰r間能夠產(chǎn)生更多的生物氣，并且氣體中的H2和CO含量也更高，實驗得出最佳的停留時間為50 min；（4）活性炭是污泥熱解的吸波物質(zhì)，增加活性炭能夠增加熱解的傳熱效率，增加產(chǎn)氣量和H2和CO組分含量，實驗得出的活性炭的最佳添加比例為30％。通過以上實驗

4、得出微波熱解的最佳條件：熱解終溫900℃、微波功率1600 W、停留時間50 min、活性炭添加比30%。用以上得出的最佳條件進行微波連續(xù)高溫熱解，運行時間為6h，共計熱解污泥28 kg，產(chǎn)生生物氣16.13 kg，產(chǎn)氣率為57.8%，其中H2和CO體積分數(shù)之和為67%，產(chǎn)生生物油為5.49 kg，剩余的固體殘渣的質(zhì)量為6.33 kg，減量達77.4%，實驗結(jié)果達到預(yù)期。
　　通過氣相色譜儀對污泥連續(xù)熱解產(chǎn)生的生物氣進行檢測，得到

5、生物氣中的硫化氫濃度進行檢測，結(jié)果為0.375 mg/m3，遠超過煙氣排放標準的規(guī)定值。實驗利用間歇實驗法對污泥熱解產(chǎn)生硫化氫的機理進行研究，對熱解產(chǎn)生的三相產(chǎn)物進行分別測定，利用XPS對污泥的熱解殘渣進行分析，發(fā)現(xiàn)主要的含硫物質(zhì)為硫醇，無機硫化物，噻吩，亞砜和砜和硫酸，隨溫度的升高脂肪族硫醇減少而無機硫化物和噻吩含量增加；通過GC-MS對污泥熱解的液相組分進行檢測，生物油主要組成為脂肪族-S化合物，芳香族-S化合物和噻吩-S的化合物。

6、隨著溫度的升高，生物油中的脂肪族-S和芳香族-S含量減少，而噻吩-S的含量增加；通過氣象色譜對生物氣進行檢測，硫化氫的濃度在100℃～500℃區(qū)間升高迅速，在500℃～800℃增長緩慢，800℃達到最大值，通過分析，無機硫化氫、脂肪族-S和芳香族-S在不同的階段都會分解釋放硫化氫。實驗采用污泥中添加5%的Cao共同熱解，探究CaO脫除硫化氫的機理，即Cao與硫化氫形成CaS，使含硫物質(zhì)轉(zhuǎn)換到固體殘渣中，從而實現(xiàn)生物氣中含硫物質(zhì)的去除，在