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《东华大学》 2011年
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城市污水污泥分组预处理及其热解规律

毛艳萍  
【摘要】:随着城市化水平的提高,城市污水产生量大幅增加,作为城市污水处理的副产品,城市污泥的数量也在急剧增加。污泥如处理不当或不及时,会给人类环境带来严重的污染。因此,污泥的处理和处置已经成为一个亟待解决的问题。 污泥是一种“放错地方的资源”,由于其含有丰富的可利用的有机物,如蛋白质、可溶性多糖、脂肪等,蕴藏着大量热能,如能回收利用则可作为替代能源。热解作为城市污水污泥焚烧处理的替代技术,因其经济性好、二次污染小、热解产物利用价值高等优点而而被认为是实现污泥减量化、稳定化、无害化和资源化目标的极具潜力的处理技术。污泥成分复杂,导致其热解油成分也十分复杂,作为燃料使用时,品质欠佳,作为化工原料使用时,分离提取难度大。基于此背景,为了简化热解油成分,本文研究内容包括:1)采用热碱法提取污泥中胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,简称EPS),对其进行热解实验得到油分,通过GC-MS分析其热解油成分,同时,考察pH值、温度、加热时间对提取酸热法和热碱法提EPS效果的影响;2)分离提取污泥中的蛋白质和多糖,并分别对其进行单独的裂解实验,分析裂解成分;3)对预处理后的污泥也进行资源化研究,发现其利用价值。 以松江污水处理厂剩余活性污泥为原料,通过工业分析、元素分析和热值测定,认为污水污泥是高挥发分(51.28%)、低灰分(38.42%),低位热值(13.83MJ/kg较高的物质,燃料资源化利用潜力大。采用热重分析对EPS、粗蛋白、粗多糖、原始污泥及其预处理后的污泥样品进行热解特性研究,EPS、粗蛋白、粗多糖热解过程经历三个阶段,比原始污泥四个阶段简单,但几种样品主要的有机物分解阶段都在500℃以下,表明热裂解实验在500℃低温条件下进行即可,利用Coats-Redfern积分法求出它们的热解动力学参数。 将粗蛋白、粗多糖直接进行裂解实验,而其他样品采用固定式管式电阻炉热解制取油份,然后进行GC-MS分析。结果表明,EPS、粗蛋白、粗多糖三种样品的热裂解成分比原始污泥简单,EPS热解油成分含有较多的低碳数化合物,其中烷烃和烯烃等脂肪族烃类化合物比原始污泥多6.8%,即EPS热解油的品质比原始污泥热解油高。粗蛋白和粗多糖裂解成分中除各自代表性的产物外,还含有一定量的烷烃、烯烃、酯类、苯系物等化合物。而原始污泥的热解油成分较复杂,含有较高的酸类等含氧化合物,同时脂肪族烃类化合物含量较低,导致热解油的品质下降。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X703

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