TG-FTIR联用下生物质废弃物的热解特性研究

采用TG-FTIR(热重-傅立叶红外光谱)联用的分析方法对红松锯屑的热解失重特性和产物生成特性进行了研究.结果表明,红松锯屑热解失重的主要阶段发生在200～450℃间,反应符合一级反应动力学模型,活化能在70～80 kJ·mol-1之间.小粒径有利于热解反应的进行,且该现象随着升温速率的增大而变得显著,但在本实验的梯度水平下粒径对热解特性的影响相对较小.升温速率对热解特性的影响相对较大,高的升温速率导致热解起始温度和失重峰温度向高温区移动,加快了热解进程,且升温速率达到50 K·min-1时,在735℃左右观察到特殊失重峰.FTIR的实时分析结果表明,热解的气态产物主要有CO2、CO、CH4和其他低分子烃类,通过对产物浓度变化的半定量分析,验证了粒径对热解特性的影响效果以及735℃左右特殊失重过程的存在.     

基于TG-FNIR联用分析的农业固体废弃物热解特性研究

[目的]研究稻秆的热解及产物生成特性。[方法]采用热重（TG）与傅立叶近红外（FNIR）联用的方法（TG-FNIR）研究稻秆热解过程的影响因素及其产物生成特性。[结果]升温速率和粒径对稻秆的热解特性均具有一定的影响,升温速率越高,热解起始温度和失重温度越大,粒径越小越有利于热解;FNIR分析结果表明,热解初始阶段的气态产物主要是水蒸气和少量的CO及CO2,随着温度的升高,热解的主要气态产物变为CO、CO2、CH4以及小分子烃类。[结论]该研究清楚地了解了稻秆整个热解过程的状态及其产物的生成情况。     

废弃人造板热解特性及其产物性质的研究

为了解废弃人造板的热解特性及其产物特性,提高废弃人造板热解产物的定向应用价值,采用废弃刨花板和纤维板作为研究对象,热解终温分别为300,400,500,600 ℃,以100,150 9℃/h两个升温速度在电控炭化炉中进行低温热解处理,观测了不同终温和升温速度对废弃人造板的热解炭化过程及热解炭化产物得率的影响.从固体炭化...     

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。     

毛竹热解特性及其动力学分析

采用热重分析方法,分析毛竹在不同原料粒径、升温速率及添加无水碳酸钠、氯化钠条件下的热解特性及热解动力学规律.结果表明,不同升温速率及不同原料粒径的毛竹的热解过程基本相似,可分为脱水阶段、快速热解阶段、慢速热解阶段;随着原料粒径、升温速率的提高,毛竹快速热解的起始温度和结束温度向高温方向移动;添加剂无水碳酸钠和氯化钠对毛竹热解都有不同程度的抑制作用.采用Coats-Redfem积分法计算毛竹热解动力学参数,结果表明升温速率对毛竹热解活化能无显著影响,热解活化能随着原料粒径的增大而增大,毛竹粒径为0.07-0.10 mm时最低热解活化能为11.092k J·mol-1.     

废旧轮胎热解的热重分析

利用微商热重法（DTG）对废旧轮胎在氮气气氛中的热解失重进行了初步的研究.研究结果显示,废旧轮胎在氮气气氛中的热解有一个明显的失重区,当温度达到500℃时已有60％以上的组分发生了热解,而此后热解速率降低.此外升温速率可改变废旧轮胎的热解历程,而氮气流速对废旧轮胎的热解影响不大.     

阻燃剂硼酸-硼砂对杨木定向刨花板热解特性的影响

为探究阻燃剂硼酸-- 硼砂对杨木定向刨花板热解特性的影响,用同步热分析仪研究了硼酸-- 硼砂阻燃杨木定向刨花板升温速率为10 ℃/min、终温700 ℃的热分解反应。结果表明:硼酸-- 硼砂对阻燃杨木定向刨花板快速热解阶段的反应起到抑制作用,使得最大失重速率对应的特征温度后移,残炭率显著增加。阻燃杨木定向刨花板的最概然机理为球形对称的3维扩散,满足Ginstling-Broushtein方程。未经阻燃处理及添加9%、12%硼酸-- 硼砂的杨木定向刨花板在快速热解阶段的反应活化能分别为101.690、116.635、129.225 kJ/mol,硼酸-- 硼砂使杨木定向刨花板在快速热解阶段所需的能量增加。      

乔木类园林废弃物工业组成与热解特性相关性研究

[目的]探究原料组成对园林废弃物热解特性的影响。[方法]选取北京市乔木类园林树种刺槐、毛白杨、悬铃木、国槐和洋白蜡的树枝和树叶作为试材，分析原料的工业组成、热解特性及动力学参数，研究其相关性关系。[结果]园林废弃物的工业组成与其热解特性参数具有较强的相关性，其中挥发分与灰分影响显著：原料挥发分含量越高，则其热解起始温度越低，最大热失重速率绝对值越大，热解反应速率常数越大，热解反应易发生且较为剧烈；灰分含量越高，则热解残炭率越大且最大热失重速率绝对值减少、热解速率常数越小，热解转化反应越缓慢。[结论]该研究可为分析判断园林废弃物热解转化特性提供科学参考。     

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。     

通过热重红外联用确定白皮松的热解过程和产物生成特性

采用热重-傅里叶变换红外光谱联用技术,对不同粒径白皮松的热解红外过程进行了分析,以研究不同粒径白皮松在木醋液生成过程中存在的差异性。白皮松的热解过程分为4个阶段:第1阶段是在30℃~130℃时,主要是水分的消失,失重率较小,质量损失大约为6%;第2阶段是在130℃~200℃,木材热分解缓慢,主要是半纤维素及不稳定纤维素成分的热解,质量损失大概在2%;第3阶段是200℃~400℃,最大热解速率时的温度(峰温)约为365℃,该阶段失重约64%,主要是由于纤维素的分解和燃烧;剩余部分则在第4阶段400℃以后,主要是木质素的热分解,以及碳化的纤维素分解。从白皮松的红外三维谱图可以发现,白皮松颗粒热分解过程中在200、525、830、1 100s及1 420s时有较高的吸光度。粒径越小的白皮松热分解越彻底,粒径较小其热分解较快,粒径为1.0mm以上对热分解的影响较小,木醋液的生成在主热解阶段持续到炭化阶段。     

城市污泥热解液体产物研究

利用外热式固定床反应器,在400～700℃温度范围内对城市污泥进行热解试验。结果表明,随热解温度的增加,热解液的产率逐渐升高,在550℃时达到最大值,但热解温度继续升高,热解液产率却不断减小;利用GC/MS联用仪对550℃时的热解油进行成分分析,其主要组分为杂环化合物(呋喃、吡啶等)的衍生物、酮类衍生物、苯酚衍生物、苯衍生物、长链脂肪烃衍生物和甾族化合物,其中胆甾烷和甲苯含量较高,分别达15.9%和11%。总之,利用热解法处理城市污泥是可行的,其热解油通过综合分析和分离提纯,可以作为潜在化工原料,具有较高的利用价值。     

生物淋滤法对污泥中镉去除及污泥性质的影响

[目的]研究生物淋滤对污泥中镉的去除效率及污泥性质的影响,探讨生物淋滤法对污泥中镉的去除效率和机制。[方法]通过淋滤前后污泥养分含量、沉降性能和脱水性能的变化研究了生物淋滤对污泥性质的影响。[结果]结果表明,生物淋滤法对污泥中镉的去除效率在60％左右,生物淋滤去除了污泥中以碳酸盐结合态和有机质结合态存在的镉,使污泥中交换态镉的比例提高到58％,活性增强。生物淋滤能改善污泥的沉降性能和脱水性能,但使污泥的有机质、氮、磷和钾含量分别降低50．92％、68．86％、52．42％和41．22％。[结论]为城市污泥农地资源化利用提供技术支撑。     

高寒地区冬季污泥快速堆肥中试试验

[目的]为高寒地区露天污泥发酵提供参考。[方法]以城市污水厂的脱水污泥为材料,将其与碳源、调理剂、疏松剂等按不同比例配合,在冬季室外环境温度-15～-3℃条件下进行高温堆肥快速稳定中试试验,测定试验期间堆体温度及含氧量的变化情况。[结果]堆肥4～6d后,堆温迅速上升至50℃,污泥稳定处理所需时间为10d左右;经过堆肥处理,污泥减量49.5%～58.6%,含水率小于40%,无臭,便于运输。[结论]采用高温堆肥快速稳定化工艺处理城市生活污泥是可行的。     

曝气混凝土生物膜法污水处理效果的主要影响因素分析

[目的]为寻求高效低成本生活污水处理新技术,研究该系统的净水效果及其主要影响因素,确定最佳运行参数。[方法]在连续进排水条件下,利用该系统进行生活污水处理试验,试验流量为2～3 m3/d。[结果]该系统具有较高的污染物去除率和较强的抗冲击负荷的能力;水力停留时间直接影响污染基质和溶解氧同生物膜表面微生物的接触时间和方式;曝气量影响反应槽DO和生物膜的更新速率;水温可改变参与净化的微生物的种属与活性;适宜的C/N比有利于硝化菌的生长繁衍。[结论]影响该系统处理效果的主要因素为水力停留时间、水力负荷、水温、C/N比等;该系统最佳运行工艺参数为水力表面负荷2.4 m3/（m2.h）、水力停留时间2 h、C/N比5～6、水温25～35℃、污泥回流比30%、曝气量为10 m3/（m3.h）。该系统适用于乡镇中小型污水处理工程。     

磁场强化活性污泥法处理城镇污水研究

[目的]探讨外加磁场及不同场强提高活性污泥法生物脱氮除磷系统运行的稳定性与系统脱氮除磷效率的可行性。[方法]试验分别建立两套采用序批反应型式的平行对比试验系统,开展外加磁场强化城镇污水生物脱氮除磷技术研究,并选取典型城镇污水处理厂在不同磁场强度条件下进行了磁场强化生物脱氮除磷效果比较分析。[结果]在15～24℃条件下,外加高强磁场（1 500 Gs）的活性污泥系统较对比系统COD、NH3-N、PO43--P去除率分别提高1.3%、0.2%和10.0%;外加中强磁场（800Gs）的活性污泥系统较对比系统COD、NH3-N、PO43--P去除率分别提高10.7%0、.4%和6.1%。[结论]高强磁场作用下的活性污泥在试验初期能迅速提高其对有机物的去除能力,中强磁场作用下的活性污泥能提高其对有机物及磷酸盐的去除能力。     

不同pH值和溶解氧对低碳氮比生活污水基质去除率的影响

[目的]探讨不NpH值和DO浓度对低碳氮（C／N）比污水基质去除率的影响,为北方地区冬季低C／N比污水处理工艺设计和操作提供参考。[方法]通过序列间歇式活性污泥法（SBR）反应器驯化低C／N比好氧活性污泥,用驯化后的活性污泥处理人工模拟生活污水。[结果]在魄选pH值范围内对有机物的去除率基本没有影响,系统反应5h时,COD的去除率均达到了95％以上,最高可达到98．6％;当pH值为5时,对NH4^＋-N的去除率影响比较大,出水去除率仅为54．6％,pH值为6、7、8、9时;对NH4^＋-N的去除率影响不大;当pH值为5、6、7、8、9时,反应10h时TN的去除率分别为8．1％、41．7％、53．8％、50．3％、36．1％。DO浓度对NH4^＋-N的去除率影响较大,当、DO浓度为4mg／L时,COD和NH4^＋-N的去除率均达到最大值,分别为98．5％和97．1％;D0浓度为4和6mg／L时,TN的去除率基本相同,分别为63．3％和63．2％。[结论]pH值范围为7～8,DO浓度为4～6mg／L时,污水基质去除率达到最大。     

两种有机添加物与低有机质污水污泥的堆肥研究

[目的]为低有机质含量污泥的处理提供方法。[方法]以重庆地区低有机质含量的污水污泥为对象,选择园林有机废弃物和蘑菇渣2种外源添加物,在小试试验的规模上,研究2种有机添加物对污泥堆肥温度和理化指标的影响,并研究通气和未通气状态下堆体内氧气浓度的变化。[结果]蘑菇渣和园林有机废弃物均可作为有机质含量偏低的污泥堆肥合适的调理剂,其中园林有机废弃物作调理剂发酵起爆速度快,堆体温度较高,发酵效果较好。[结论]低有机质含量污泥的堆肥需要添加有机物料调理剂以促进堆肥的进行。     

粉煤灰钝化污泥对土中总氮·总磷和重金属含量的影响

[目的]研究粉煤灰对土中的总氮、总磷和重金属含量的影响。[方法]在土壤中分别添加质量浓度为1%、3%的混有不同比例粉煤灰(2%、5%、10%、15%)的污泥。[结果]与对照相比,施用1%和3%污泥增加了土中TN、TP含量,其增幅分别为6.74%～30.29%和3.81%～32.67%,粉煤灰的加入量对其增幅无明显的影响;污泥施用增加了土中Cu、Zn、Pb、Ni和Cr的含量,投加粉煤灰在污泥低用量(10 g/kg)时未表现出明显的重金属钝化作用,而在高用量(30 g/kg)时表现出对Ni和Pb的钝化。[结论]施用污泥可增加土中TN、TP含量,但粉煤灰对其无明显影响;污泥施用增加了土中重金属的含量,投加粉煤灰在污泥高用量时表现出对Ni和Pb的钝化。     

发酵草屑在低有机质污泥堆肥中的作用

[目的]为明确发酵草屑在低有机质污泥堆肥中的作用。[方法]分别以刨花、葡萄糖、发酵草屑为调理剂进行低有机质污泥堆肥对比试验,研究发酵草屑在低有机质污泥堆肥中的作用。[结果]发酵草屑和低有机质污泥按照1∶5比例混合在强制通风条件下进行好氧堆肥,堆料初期温度上升慢,达到中温后温度急剧上升到高于55℃,并维持3 d以上。加发酵草屑后,污泥中有机质的分解率从最低的8.1%提高到36%,检测表明达到无害化标准。热量平衡计算表明发酵草屑在堆肥中的作用是有效调理堆料的C/N比,并为微生物提供初期碳源,既是起爆剂和调理剂,又是高温菌的营养物提供者。[结论]低有机质污泥加发酵青草堆肥是一种简单、经济、可行的技术。     

不同品种蚯蚓对城市污泥的处理效果

[目的]探索城市污泥的利用途径。[方法]利用赤子爱胜蚓、大平2号、威廉环毛蚓3个蚯蚓品种处理城市生活污泥,以未接种蚯蚓为对照(CK),研究接种不同品种蚯蚓的污泥理化性质、氮、磷、钾含量、重金属含量以及蚯蚓生物量的变化。[结果]3种蚯蚓对污泥的矿化、降解能力基本一致。接种赤子爱胜蚓、大平2号及威廉环毛蚯蚓城市污泥的p H,均低于CK,城市污泥的氮、磷、钾含量均较CK增加,污泥中重金属含量降低。试验结束后,3种蚯蚓的生物量无差异显著。[结论]利用蚯蚓处理城市污泥是一条无害化有效途径。