热等离子体气化技术处理印染污泥的研究

摘要

针对印染污泥成分复杂、危害严重、产量日益增大的现状，基于固体废弃物处理的无害化、减量化和资源化目标，本文利用热等离子体高温、高焓、高能粒子密度大的独特优势，首次研究了CO2和空气热等离子体气化印染污泥的过程，为开发以热等离子体气化为核心的印染污泥高效处理技术打下了基础。
　　利用磁旋转弧等离子体反应器，考察了不同CO2气量、输入功率下CO2热等离子体气化印染污泥的气体产物组成，确定了CO2气化过程的能源化优化条件;测定该条件下气体产物中的污染物含量;测定了固体产物的结晶形态、热稳定性、毒性浸出速率，以及对印染污泥中重金属的固定效率。实验结果显示，在污泥进料速率为36 g/min、CO2气量为～0.4 Nm3/h、输入功率为12.42 kW时可以得到最优的能源化结果，碳转化率高达99.90％，能量转换效率高达66.90％，产品气的低位发热量为34.29 MJ/h;该条件下的固体产物为黑色坚硬不规则状物质，减容比为41.19％，热稳定性好，对重金属基本上可以达到99％以上的固定效率，毒性浸出实验表明其不属于危险废物。
　　进一步考察了空气热等离子体条件下输入功率和印染污泥进料速率对印染污泥能源化效果的影响，并测定了气体产物中污染物的含量和固体产物的结构与性质。结果表明，与CO2热等离子体相比，空气中大量存在的N2使产品气中CO和H2含量降低，碳转化率等参数也降低，但其所需输入功率略小，且硫、氮元素的析出明显增多。同时，空气气化所得熔渣减容比大于CO2气化所得，但是空气熔渣中晶体成分多，对重金属的固定效果不如CO2。进料速率为36 g/min，空气量为～0.8 Nm3/h、输入功率为11.49 kW时，产品气的低位发热量为22.75MJ/h，能量转换效率达到最大值60.21％，碳转化效率高达99.72％。在该条件下的固体产物为不规则状黑色固体物质，减容比为48.95％，热稳定性好，对重金属的固定效率除Ni外都可以达到94％以上，毒性浸出实验表明其不属于危险废物。

目录

声明

致谢

摘要

引言

第一章 文献综述

1．1 固体废弃物处理技术概述

1．1．1 固体废弃物的危害、种类及性质

1．1．2 固体废弃物的处理现状

1．2 印染污泥处理技术研究进展

1．3 等离子体处理固体废弃物研究进展

1．3．1 等离子体和热等离子体简介

1．3．2 热等离子体处理固体废弃物特点和过程

1．3．3 等离子体处理固体废弃物研究进展

1．4 本文的工作思路与研究内容

第二章 热等离子体气化的实验方法与污泥分析

2．1 实验装置、材料与实验流程

2．1．1 实验装置

2．1．2 实验材料

2．1．3 实验流程

2．2 实验数据处理方法

2．2．1 流量校正

2．2．2 气体组分含量的确定

2．2．3 产物气中各组分流量的计算

2．2．4 产物气中H2与CO收率的计算

2．2．5 反应过程碳转化率的计算

2．2．6 热效率与反应过程中能量转化效率的计算

2．3 污泥分析

2．3．1 原样污泥堆密度及含水量的测定

2．3．2 污泥的工业分析与元素分析

2．3．3 污泥的XRD分析

2．3．4 污泥的热重分析

第三章 CO2热等离子体气化印染污泥

3．1 气化过程对气体产物的影响

3．1．1 CO2气量的影响

3．1．2 输入功率的影响

3．1．3 气体产物中空气污染物的测量

3．2 气化所得固体产物的分析

3．2．1 固体产物形貌

3．2．2 固体产物热重分析结果

3．2．3 固体产物的XRD分析

3．2．4 固体产物浸出实验

3．3 本章小结

第四章 空气热等离子体气化印染污泥

4．1 空气气化过程对气体产物的影响

4．1．1 输入功率的影响

4．1．2 污泥进料速率的影响

4．1．3 空气与CO2气化结果的比较

4．1．4 气体产物中空气污染物的测量

4．2 气化所得固体产物的分析

4．2．1 固体产物形貌

4．2．2 固体产物的热重分析结果

4．2．3 固体产物的XRD分析

4．2．4 固体产物浸出实验

4．3 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历