FeCl3/CaO调理后市政污泥焚烧特性及排放特性研究

摘要

随着城市化进程加快，城市生活污水处理量在逐年增加，产生的生活污泥量明显增多。如果不妥善处理，污泥将成为二次污染源。污泥的深度脱水为其后续处置创造了有利条件，深度脱水污泥将成为污泥处置的主要对象。而焚烧技术以其稳定化，减量化、无害化、资源化的特点，成为了现在重要的污泥处置方法之一。
　　本文首先利用综合热分析仪研究了FeCl3/CaO调理后脱水生活污泥的燃烧特性。研究表明:FeCl3/CaO深度脱水后的泥样燃烧过程中有4个失重阶段:水分的析出，挥发分1的燃烧，挥发分2和固定碳的燃烧，以碳酸钙的分解为主的无机物分解。随着调理剂添加量的增加，可燃性指数和挥发分特征指数得到提高，有利于污泥初期的燃烧;而燃尽指数和综合燃烧特性指数先略微上升后降低，适量的添加量有助于污泥燃烧。随着升温速度的增加，泥样在燃烧过程中特性曲线向高温区偏移，泥样的各特征温度指数随之增大，有利于污泥的燃烧。不同的气氛条件下，泥样在燃烧时也表现出不同的性质，相比于在空气下，在氮气和氧气下，泥样反应得更彻底，泥样反应速率由快到慢为:氧气＞空气＞氮气。接着，对其进行燃烧动力学计算。计算结果显示:大多数情况下，反应峰前的反应级数一般取0.5，峰后取2;FeCl3/CaO添加量增加，升温速率的增大以及氧气含量增加，都能使泥样挥发分1峰前的活化能升高。然后，通过小型管式炉进行焚烧试验，并借助离子色谱仪研究烟气中HCl和SO2的排放特性研究。研究表明:在600℃-900℃温度区间，HCl和SO2的平均排放浓度呈递增的趋势;经调理后的深度脱水污泥，在各个温度段SO2的平均排放浓度都比未经调理的市政污泥低;而HCl的平均排放浓度都比未经调理的市政污泥高，FeCl3/CaO调理能降低深度脱水污泥SO2的排放量，但HCl的排放量增加;但从氯的转化率来看，此调理剂有固氯作用，反应温度超过800℃时，FeCl3/CaO对S和Cl的固定作用减弱。最后，对焚烧渣中重金属含量分析入手，进行重金属的分布规律研究。考察了泥样在焚烧温度为600℃，700℃，800℃，900℃的焚烧渣中重金属(Pb、Zn、Cu、Ni、Cr、Cd、Fe)分布比例，其分布受重金属自身性质以及焚烧温度影响。其中Cd的挥发性最好，在焚烧渣中残留率最低，而Ni、Cu、Cr在焚烧渣中残留量大;经FeCl3/CaO调理后的泥样，会改变Cu、Cr的挥发性。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 市政污泥的来源及危害

1．2 污泥深度脱水的研究现状

1．3 污泥处理与处置现状分析

1．3．1 污水污泥的处理处置方法

1．3．2 国内外污水污泥的处理处置现状

1．4 污泥焚烧的研究现状

1．4．1 污泥的焚烧技术

1．4．2 污泥焚烧设备

1．4．3 污泥焚烧国内外研究现状

1．5 研究目的及研究内容

1．5．1 项目来源

1．5．2 研究目的

1．5．3 研究内容

第二章 实验方法

2．1 泥样的来源与制备

2．2 试验装置

2．3 分析方法

2．3．1 污泥的工业分析及元素分析

2．3．2 污泥中S、Cl的检测方法

2．3．3 烟气中SO2、HCl的检测方法

2．3．4 污泥中重金属的测定

第三章 污泥的燃烧特性

3．1 污泥的基本性质

3．2 污泥燃烧特征参数以及综合燃烧特性参数

3．3 不同调理剂用量对污泥燃烧特性的影响规律

3．4 升温速率对污泥燃烧特性的影响规律

3．5 不同反应气氛对污泥燃烧特性的影响规律

3．6 本章小结

第四章 污泥的燃烧动力学分析

4．1 热分析动力学分析原理与模型的建立

4．2 污泥燃烧动力学分析

4．3 本章小结

第五章 污泥焚烧排放特性研究

5．1 HCl和SO2的生成机理与排放特性

5．1．1 SO2的生成机理

5．1．2 SO2的排放规律

5．2 HCl的生成机理与排放特性

5．2．1 HCl的生成机理

5．2．2 HCl的排放特性

5．3 重金属在各焚烧产物中的分布规律

5．3．1 重金属在各焚烧产物分布规律原理

5．3．2 重金属在各焚烧产物中的分布规律试验

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

声明

致谢