污水污泥裂解目標產物及殘焦促進植物生長的研究
摘要(yao):研究了(le)污(wu)(wu)水(shui)(shui)污(wu)(wu)泥的(de)(de)(de)(de)低溫裂解(jie)(jie)特性,考察了(le)裂解(jie)(jie)終(zhong)溫和(he)(he)干(gan)燥到(dao)一定(ding)程(cheng)度(du)后污(wu)(wu)泥含水(shui)(shui)率對(dui)裂解(jie)(jie)產物(wu)(wu)(wu)(wu)分(fen)(fen)(fen)布(bu)及產物(wu)(wu)(wu)(wu)性質的(de)(de)(de)(de)影響,并分(fen)(fen)(fen)析了(le)裂解(jie)(jie)產物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)最合適的(de)(de)(de)(de)目(mu)標產物(wu)(wu)(wu)(wu)形式.經過(guo)(guo)分(fen)(fen)(fen)析比(bi)較(jiao),最終(zhong)確定(ding)以(yi)污(wu)(wu)泥裂解(jie)(jie)殘(can)焦(jiao)為(wei)目(mu)標產物(wu)(wu)(wu)(wu)并通過(guo)(guo)與(yu)普(pu)通土(tu)壤混拌進(jin)行(xing)了(le)栽種大蒜(suan)和(he)(he)測試(shi)大蒜(suan)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)濃度(du)水(shui)(shui)平的(de)(de)(de)(de)實(shi)驗,并考察殘(can)焦(jiao)中(zhong)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)向(xiang)植(zhi)物(wu)(wu)(wu)(wu)遷移的(de)(de)(de)(de)情況.研究表明,干(gan)燥到(dao)一定(ding)程(cheng)度(du)的(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)水(shui)(shui)污(wu)(wu)泥在(zai)550℃下(xia)裂解(jie)(jie)時殘(can)焦(jiao)的(de)(de)(de)(de)產率在(zai)40%或以(yi)上,其中(zhong)灰分(fen)(fen)(fen)含量在(zai)60%~65%之間(jian),富含氮、磷、鉀(jia).該殘(can)焦(jiao)中(zhong)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)含量符合有(you)關土(tu)地(di)使用(yong)(yong)規(gui)定(ding),能明顯促進(jin)大蒜(suan)植(zhi)株(zhu)的(de)(de)(de)(de)生長(chang),試(shi)驗組平均株(zhu)高比(bi)普(pu)通組高出3~4cm;但是快速生長(chang)的(de)(de)(de)(de)大蒜(suan)植(zhi)株(zhu)中(zhong)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)濃度(du)略(lve)有(you)增(zeng)加。研究表明殘(can)焦(jiao)是合適的(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)水(shui)(shui)污(wu)(wu)泥裂解(jie)(jie)目(mu)標產物(wu)(wu)(wu)(wu),具有(you)土(tu)地(di)使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)前景,能夠用(yong)(yong)于促進(jin)非食(shi)用(yong)(yong)目(mu)的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)植(zhi)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)生長(chang)。
隨著污水處理率的提高,污泥產量逐年增長,成為目前廢棄物處置熱點之一.特別是重金屬含量不高的污水污泥中含一定量的營養成分并具有一定的熱值,可以采用裂解法進行資源化回收.與焚燒法相比,裂解更清潔,可以有效避免產生二噁英,同時污泥中的有機質轉化為可燃氣、焦油及殘焦3種產物,通過調節反應溫度等條件,可以分別實現以上述3種產物中任意一種為目標產品的處置模式.關于污泥裂解的研究報道也較多,主要集中在裂解機理分析[1~3],關于最佳目標產物的討論較少,雖然關于焦油的成分及其影響因素的分析有較多的報道[4,5],但是由于污泥裂解焦油成份復雜,直接利用困難,是否為最佳的目標產物有待進一步研究.另外還有利用污泥裂解產氣尤其是氫氣的報道[6,7],但反應溫度較高(如950℃以上),耗能較多且對裂解爐體材料要求高,而且殘焦仍需要處理.殘焦的高灰分含量和低熱值特性使其不適合用做燃料[8],但目前沒有合適的殘焦的資源化利用方式,雖然通過活化處理制吸附劑的研究有報道[9~11],但由于品質差用途非常有限[12]。本文研究的目的之一是尋找一種合理、經濟、可行的裂解殘焦資源化方法,使得裂解作為污泥處置與資源化的手段具有競爭力,并為污泥提供一條經濟可行的處理工藝。
理論上污(wu)水污(wu)泥裂(lie)(lie)解(jie)殘(can)(can)焦(jiao)仍具一(yi)定的肥效;有實(shi)踐表明殘(can)(can)焦(jiao)能促(cu)進(jin)(jin)植(zhi)物的生(sheng)長(chang),為定量確定污(wu)泥裂(lie)(lie)解(jie)殘(can)(can)焦(jiao)促(cu)進(jin)(jin)植(zhi)物生(sheng)長(chang)的效果(guo)(guo)及相應的裂(lie)(lie)解(jie)工藝參數,本文研究了污(wu)泥裂(lie)(lie)解(jie)殘(can)(can)焦(jiao)性質及其影(ying)響因素、進(jin)(jin)行了其促(cu)進(jin)(jin)植(zhi)物生(sheng)長(chang)效果(guo)(guo)的試驗。
1 材料與(yu)方法
1.1 污泥
試(shi)驗用污(wu)泥取自(zi)上海市曲陽污(wu)水處理廠,收到基含水率為78.38%.實驗前先將試(shi)樣(yang)置于75℃的(de)干燥箱中(zhong)干燥至恒重(zhong),該溫度的(de)設置是避免污(wu)泥的(de)可能出現的(de)分(fen)解反(fan)應;污(wu)泥的(de)工業分(fen)析(xi)(xi)和元(yuan)素分(fen)析(xi)(xi)見表1.由表1可知,污(wu)泥揮發分(fen)和灰分(fen)含量較(jiao)高(gao),而固定(ding)碳(tan)含量則較(jiao)低,熱(re)值也不高(gao)。
1.2 裂(lie)解實(shi)驗
表1 污泥(ni)(干基)的工業分析及元素分析
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