污泥与秸秆共热解制备生物炭研究进展

热解是实现农业废弃物资源清洁、高效利用的重要技术。将污泥与秸秆混合共热解是生物质资源利用的重要方法,两者混合热解制备生物炭不仅能同时处理2种数量庞大的农业废弃物,还能有效解决能源短缺和环境污染带来的问题。本文综述了污泥与秸秆共热解制备生物炭的研究进展,介绍了共热解产物污泥-秸秆炭对土壤的改良作用和吸附炭的利用,以及热解温度、混合比例、停留时间、升温速率、催化剂添加等热解工艺对污泥-秸秆炭的影响,并对污泥与秸秆共热解技术的发展前景进行了展望。     

污泥热解产物与可回收热值分布规律研究

[目的]研究污泥热解产物及其可回收热值的分布规律。[方法]采用固定床试验系统,研究了热解温度对污泥热解产物特性的影响,着重分析了热解温度对气体产物组成、热值以及热解液热值的影响,以及污泥热解产物质量分布与热量分布随温度的变化规律。[结果]热解温度越高,气体产物的产率越高,且抑制了热解液的生成。在450~850℃下恒温热解时,650~850℃下CH4产量稳定。随着热解温度升高,CO和H2析出量显著增加,单位质量污泥产生气体热值增加。随着温度升高,热解液热值先增加后降低,在550~650℃下热解时达最大值。气液产物总热值在650~850℃下热解时最高,850℃下热解时气体热值所占比例达69.5%。[结论]该研究为污泥高效热解能源化技术的实现提供了理论依据。     

污泥热解工艺参数对残渣吸附性能的影响

[目的]优化污泥热解工艺条件及增强污泥热解残渣对小分子的吸附性能。[方法]设置不同的温度、保温时间及含水率条件,对污泥进行热解,测定不同条件下得到的热解残渣的失重率、热值、碘吸附值、亚甲基蓝吸附值等指标。[结果]污泥中有机质发生热解反应的主要温度为350～550℃;温度越高,热解剩余残渣率和残渣热值越低,污泥热解越充分;在450℃时,污泥热解残渣的吸附性能最好。当保温时间延长到60 min以后,对热解结果的影响不大,从节能的角度考虑,保温时间应设定为60 min。当含水率增加到50%以后,对热解结果的影响不大,从节能的角度考虑,应将污泥含水率控制在50%之内。[结论]该研究为污泥无害化与资源化处理提供了参考依据。     

污泥热解特性影响因素的研究

[目的]研究污泥的热解特性及其影响因素。[方法]采用热分析的方法研究升温速率、试验终温、污泥组分、颗粒粒径和氮气吹扫量等因素对污泥热解特性的影响。[结果]污泥热解可以划分为3个阶段:第一阶段是水分析出阶段(50～150℃);第二阶段是污泥失重的主要阶段(150～530℃),热解失重是由于有机物的分解引起;第三阶段(530～800℃)失重是由于无机物和残余有机物引起。污泥热解在第二阶段是放热过程。升温速率对污泥热解特性的影响主要表现在起始温度方面,而对峰温和失重率的影响较小;试验终温的影响则主要表现在污泥的失重率上,试验终温越高,污泥的失重率越高,而对热解起始温度的影响则可以忽略;污泥组分不同,表现出的起始温度、峰温和失重率等反映污泥热解特性的主要参数不同;污泥的粒径不同,反映热解特性的主要参数起始温度、终止温度、峰温和失重率等都存在明显的差异;氮气吹扫量对污泥热解参数基本没有影响,但随着氮气吹扫量的增加,污泥的失重率增加。[结论]该研究可为污泥的热处理方法研究提供理论依据。     

稻秆与污泥的共热解研究

[目的]本文旨在研究稻秆和污泥的热解特性以及二者混合后的共热解特性.[方法]采用热重分析仪对稻秆、污泥以及二者混合物进行热解,研究其热解参数及添加剂对稻秆热解过程的影响;利用阿伦尼乌斯动力学方程对稻秆、污泥以及二者共热解的热动力学参数进行研究.[结果]稻秆的热解过程主要分为失水阶段、预热解阶段、主热解阶段和残留物缓慢分...     

城市污泥热解重金属Cd的形态变化机理

利用纯化合物CdS、CdCO3模拟污泥中重金属Cd的主要存在形式,在污泥的热解气氛下,对CdS、CdCO3进行加热处理,并对热解产物进行X-射线衍射分析,确定产物的组成,从而探究出污泥的热解时重金属Cd的形态变化机理。结果表明,Cd的硫化物在低于800℃热解时以稳定的形态存在于污泥中,而在高于900℃会分解形成Cd单质,其反应可以用以下式子表示CdS→Cd（g）＋S;镉的碳酸盐热解时发生了以下变化：CdCO3→CdO＋CO2,CdO＋硫化物（g）→CdS,其中硫化物是污泥热解过程中产生的,高温（〉800℃）热解时生成的CdS发生再分解。     

粒径对污水污泥低温热解产物油特性影响研究

采用管式电炉,在惰性条件下对污水污泥进行热解实验,研究温度及污泥粒径对热解产物产率和组成成分的影响.污泥根据颗粒粒径分为1～0.5 mm,0.5～0.2 mm 和≤0.2 mm 3组,热解温度范围为250～700 ℃,油液通过连接的冷凝管收集.结果表明,粒径为0.5～0.2 mm的污泥在450 ℃时,得到最大油产率32%;同时发现污泥粒径越小达到最大产率的温度越低,热解效率越高.根据GC-MS对油液的分析结果,3种热解油所含化合物主要为单环芳烃,脂肪族化合物,含氧有机化合物,含氮化合物,甾族化合物, 卤化物,含氮的杂环化合物,多环芳烃化合物等8类.     

城市污泥与花生壳制活性炭的重金属形态分析及生态风险评价

采用BCR提取法对以污泥和花生壳为原料制备的活性炭进行重金属形态分析,利用原子吸收法测定污泥热解前后Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的不同形态含量.结果表明,污泥中Zn的含量最高,Zn和Cu的含量超过了污泥农用标准.热解可使污泥中的可溶解态和可还原态重金属转化为性质稳定的残渣态重金属,在此基础上,利用重金属潜在生态风险指数法(IR)对污泥活性炭的重金属潜在生态风险进行评价,结果得出花生壳添加量为20％,热解温度为600℃条件下,制备出来的活性炭风险最小.同时证实Cd的潜在生态风险系数较大,在利用时应引起足够的重视.     

凹凸棒石-污泥共热解生物炭对玉米苗期生长特性和重金属富集效应的影响

利用凹凸棒石和污泥制备7种不同比例(0、5%、10%、15%、20%、25%、30%)的凹凸棒石-污泥共热解生物炭。通过盆栽试验调查凹凸棒石-污泥共热解生物炭对玉米生长和土壤中重金属(Cu、Zn、Pb、Ni、Cd)富集的影响。结果表明:凹凸棒石添加量为15%的凹凸棒石-污泥共热解生物炭显著促进了玉米的出苗率和株高,分别增加了55.87%和24.35%,凹凸棒石添加量为20%时,根长、鲜质量和干质量分别增加了65.57%、79.85%和76.84%。凹凸棒石-污泥共热解生物炭对重金属的富集有显著抑制作用,凹凸棒石添加量为15%时,显著抑制了玉米对Cu、Zn、Ni、Cd的富集,分别减少了55.01%、49.27%、54.87%、41.99%,凹凸棒石添加量为20%时,使重金属Pb的富集量减少了34.01%。凹凸棒石的添加增强了污泥生物炭的钝化功能,为污泥安全利用提供了一种新方法。     

污泥生物炭在土壤改良中的应用研究

污泥作为污水处理的副产物，随着工业化、城镇化的快速发展其产量在不断地增加，污泥内的有机污染物和重金属给污泥的无害化、资源化带来一定的难度。污泥热解制备生物炭作为近年来新型的污泥处理方式，具有稳定、减量、可循环利用等优势。污泥生物炭是性能良好的土壤改良材料，能够对土壤容重、酸碱度、阳离子交换量、重金属含量等理化性质进行改善，提高土壤肥力，促进植物生长。总结了污泥的成分来源和污泥生物炭热解的生产方式及表征，讨论了施用污泥生物炭对土壤理化性质和重金属含量的影响机制，并分析了目前单一及共热污泥生物炭的研究应用进展，提出污泥生物炭在土壤改良中面临的主要问题及未来的发展方向。     

国内外生物质裂解技术发展和应用现状

综述了生物质裂解技术的工艺以及近年来国内外生物质裂解技术的发展和应用现状。总结了生物质裂解技术发展和应用中存在的主要不足,并对生物质裂解技术的发展前景进行了展望。     

植物纤维性废弃农作物的微波裂解技术研究进展

论述了国内外有关植物纤维性废弃农作物微波裂解技术的研究现状,分析了植物纤维性废弃农作物的裂解工艺和机理,并且指出微波裂解技术中存在的问题以及解决的方法。     

浅析生物质快速热裂解反应器

[目的]研究生物质快速热裂解反应器。[方法]根据文献资料对现行几种主流热裂解反应器做了详细的介绍,并对新兴的斜板槽式反应器做了简要介绍。[结果]反应器是生物质快速热裂解液化技术的核心,不同的反应器类型决定了不同的工艺类型和工艺参数,目前热裂解反应器普遍还存在一些问题,实现工业化高效节能生产还不容易;斜板槽反应器作为一种新的尝试,其有一定的优势,但也存在着许多问题,需要进一步改进。[结论]该研究为生物质能代替常规能源提供理论依据。     

流化床生物质快速热解气组成及冷凝技术的研究进展

流化床生物质快速热解是最具有发展潜力的生物质能源转化技术之一,可将低品位的生物质转换为高品质、易运输的热解油产物,以制取燃料或化工产品。快速热解气的冷凝环节是该技术的重要步骤之一,对应的冷凝技术备受学者关注。在介绍了热解气组成成分的基础上,着重探析了其冷凝过程的传热机理,归纳了三类典型的冷凝方式,指出了生物质快速热解气冷凝技术的发展方向。     

生物质热解液化技术的生命周期评价

为探究生物质热解液化技术能源转化过程的效率、经济性及温室气体排放,依据全生命周期评价分析原理,建立废弃秸秆热解制备液体燃料技术全生命周期模型,对该过程进行全生命周期分析,评价范围包括秸秆的收集和运输、干燥和粉碎、生物质热解、木炭加工和余热利用。结果表明：生物质热解液化技术的能量产出投入比为20.43;处理湿秸秆的纯利润约为289.38元/t,销售利润率达52.11%;CO₂当量排放为34.10 g/MJ。生物质热解液化是一种兼具能量效益、经济效益和环境效益等极具潜力的生物质利用技术。     

脲醛树脂及三聚氰胺改性脲醛树脂对桉木热解液组分的影响

为了有效利用热解技术处理废弃人造板,采用气质联用技术对比分析桉木、添加质量分数10% 脲醛(UF)树 脂的桉木、添加质量分数10%三聚氰胺改性脲醛(MUF)树脂的桉木、UF 树脂、MUF 树脂的热解液组分。结果表 明:桉木热解液成分复杂,其中2,5-二甲基呋喃的相对含量达到27.56%,3-甲基-2-羟基-2-环戊烯-1-酮和4-(2-氧 代)-2-环己烯-1-酮的相对含量分别为7.04%和7.02%,2,6-二甲氧基苯酚的相对含量为9.48%。添加UF 树脂的 桉木热解液检测到含氮物质的相对含量比桉木热解液增加22.93%,该热解液有望用于肥料生产和土壤改良;添加 MUF 树脂的桉木热解液出现了木糖、丁内酯等桉木热解液中未检测到的产物。      

基于Fluent的一种生物质热解气体冷凝装置的设计

热解气的冷凝液化是生物质快速热解制油工艺的关键技术之一,增强高温生物质热解气的冷凝液化效果对于提高生物燃油的品质及产量非常重要。该研究在对热解气冷凝进行传热传质计算的基础上,设计一种高效可靠的生物质热解气体冷凝装置,并通过Fluent软件分析检验该装置的冷凝效果。     

生物质居里点热裂解研究

[目的]为生物质裂解的机理分析提供理论基础。[方法]利用JHP-5型居里点裂解仪,在不同的居里点温度下研究杨木屑及其磨木木质素的裂解。同时,在试验的裂解温度范围内研究温度对主要裂解液相产物的影响。[结果]通过GC-MS在线分析裂解的液相产物显示2,种原料的液相产物都为酚类物质,产物基本相同,只是杨木屑的酚类物质种类较多,并且有糠醛产生。液相产物的相对含量随温度的升高都表现为先增加后减少的变化规律,温度为445～590℃时液相主要产物的相对含量较大。[结论]居里点热裂解与气质联用分析技术已成为木质化学研究领域一个固定的技术。     

生物质快速热裂解制取生物油技术的研究进展

生物质热裂解制取生物油技术是在中温(500～650℃),高加热速率(104～105℃/s)和极短气体停留时间(小于2s)的条件下,将生物质直接热解,产物经快速冷却,可使中间液态产物分子在进一步断裂生成气体之前冷凝,从而得到高产量的生物油。该技术是一种环境友好的新型生物质能利用技术,具有广阔的应用前景。对生物质热裂解机理、生物质热裂解反应器类型、生物质快速热裂解过程的影响因素、生物油特性、生物油的精制及应用等方面进行了阐述,以期为该技术的发展提供参考。