微波熱解污泥過程中產(chǎn)生NH3和HCN的規(guī)律及影響因素研究.pdf

1、隨著污水處理率的逐步提高，污泥產(chǎn)量正在持續(xù)增加。面對日益嚴(yán)峻的污泥問題，研究安全、高效、經(jīng)濟(jì)的污泥處理工藝，實現(xiàn)污泥的減量化、無害化和資源化已成為人們共同的目標(biāo)。微波高溫?zé)峤饧夹g(shù)以其升溫速率快、有機物轉(zhuǎn)化率高、處理效果徹底、副產(chǎn)物危害小，能耗較傳統(tǒng)低等方面的優(yōu)點而被國內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為是污泥焚燒的替代技術(shù)。但是，污泥中高達(dá)3.3~7.7％的氮含量使得人們對污泥微波熱解過程中氮的轉(zhuǎn)化行為及安全控制異常關(guān)注。
　　本文以城市生活污水污泥為主

2、要研究對象，研究了微波高溫?zé)峤馕勰郚在氣、液、固三相中的分布規(guī)律；分析了含氮氣態(tài)產(chǎn)物的具體存在形式和氣態(tài)產(chǎn)物中NH3和HCN的轉(zhuǎn)化規(guī)律，進(jìn)而推測微波熱解污泥產(chǎn)生NH3和HCN的生成途徑；分別研究了熱解終溫、微波能吸收物質(zhì)、污泥含水率和催化劑（鐵）及鐵的加入方式對NH3和HCN產(chǎn)率的影響。
　　針對污泥微波高溫?zé)峤鈺rN在三相中的分布規(guī)律及氣相中存在形式，研究結(jié)果表明：氣體中N占污泥中總N的百分比隨著熱解終溫的升高而增大，油類和固體殘

3、渣中的N則隨著熱解終溫的升高而相應(yīng)減少。含氮氣體的主要存在形式為NH3、HCN和N2，還有少量的HNCO，并沒有檢測到NOX。
　　運用TG-FTIR聯(lián)用技術(shù)對污泥高溫?zé)峤猱a(chǎn)生的含氮氣體（NH3和HCN）檢測進(jìn)而分析其產(chǎn)生途徑，研究結(jié)果表明：微波熱解污泥時，NH3和HCN的產(chǎn)生途徑均來自于蛋白質(zhì)的熱裂解和含氮雜環(huán)芳香物質(zhì)的開環(huán)斷裂；此外，NH3的產(chǎn)生途徑還來自于污泥吸附銨鹽的受熱揮發(fā)。結(jié)果顯示：NH3和HCN二者的瞬時產(chǎn)量均隨溫度

4、先增高后降低，并且峰值均在800℃。相比傳統(tǒng)熱解，NH3的瞬時產(chǎn)量峰值發(fā)生了向右的移動；而 HCN的瞬時產(chǎn)量峰值則和傳統(tǒng)熱解相同。
　　為了更好的研究NH3和HCN的產(chǎn)生規(guī)律，本文還分別研究了熱解終溫、微波能吸收物質(zhì)、污泥含水率、催化劑（鐵）及鐵的加入方式對NH3和HCN產(chǎn)率的影響。研究結(jié)果顯示：（1）NH3和HCN隨著熱解終溫的不同而有著不同的產(chǎn)率。NH3的產(chǎn)率隨溫度的升高先增大后減小，而HCN的產(chǎn)率隨著熱解終溫的升高而增大。（

5、2）摻入四種吸波物質(zhì)時，對污泥NH3和HCN的總產(chǎn)率影響的大小順序為：活性炭＞碳化硅＞石墨。但摻入回用物質(zhì)作為微波吸收物質(zhì)時比較特殊，它含有的殘留金屬能促進(jìn)NH3和HCN的總產(chǎn)率。（3）污泥的含水率越高，NH3和HCN的產(chǎn)率越大。（4）鐵對NH3的產(chǎn)率影響和溫度有關(guān)，在800℃之前，促進(jìn)NH3產(chǎn)生；在800℃之后，能催化NH3向N2的轉(zhuǎn)化，引起產(chǎn)率降低。鐵對HCN產(chǎn)率影響也與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度低于800℃時，對HCN起抑制作用；當(dāng)溫度高于