摘 要

众所周知，石油、天然气、等传统能源积累时间长且消耗大。所以很快会面临传统能源的枯竭问题。污泥作为极为重要的后备能源，日渐成为人们研究的重点。

本文采用管式炉热解装置，做了不同含水率，不同生物质配比，不同温度的污泥热解实验。以“无害化、减量化、资源化”为原则，通过研究污水污泥的热解，探究了各种条件下污泥热解所得的主要产物和气体组成。

结果表明，（1）热解温度对产物的影响：由于热解过程以吸热反应为主，故随着温度的升高气态产物产率上升；（2）含水率对产物影响：含水率与气相和液相产物成正相关，与固相呈负相关，且H₂体积分数明显上升，CO明显下降，这是由于发生了水煤气转换；（3）生物质对产物影响：气相中尤其是H₂和CO等小分子气体随着生物质（木屑）掺混比的提高而提高；（4）HSC模拟与实验结果对比后，发现CO、H₂的产气率的走势与模拟情况相一致。

关键词：污泥 热解 气相产物

Discussion on pyrolysis characteristics of sewage sludge

ABSTRACT

As we all know, oil, natural gas and other traditional energy resources accumulate for a long time and consume a lot. So the problem of depletion of conventional energy will soon come to light. Therefore, it is urgent to find the appropriate reserve energy sources and improve the efficiency of energy utilization. The sludge can be used as one of the most important energy reserve, and the production of sludge with the process of industrialization and rising, so exploring harmless utilization of sludge, which can reduce the pollution of sludge on the environment, but also provides a solution to the problem of energy method for the world, and the heat treatment and sludge one of the important methods of sludge treatment, so it is becoming the focus of research.

In this paper, the pyrolysis of sludge with different water content, different biomass ratio and different temperature was studied by a tube furnace pyrolysis unit. Based on the principle of "harmlessness, reduction and reuse", the distribution of main gas phase products and gas composition under different conditions were studied by pyrolysis of sewage sludge.

The results show that the effect of pyrolysis temperature on the product is positively related to the yield of gaseous products. That is, when the temperature rises, the gas production rate also rises. The effect of water content on the product is positively related to the product of gas and liquid phase, and negatively related to the solid phase. Effects of biomass on products: biomass is positively related to gas phase products. With the increase of mixing ratio of biomass (sawdust), the yield of gas and liquid phase increased gradually, and the yield of solid phase decreased.

Keywords: sludge pyrolysis gas phase product

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 背景与意义 1

1.2 污泥的特性 1

1.2.1污泥的分类 1

1.2.2污泥的组成 2

1.2.3污泥的处理方法 2

1.3 热解技术国内外研究现状 4

1.4 本文主要研究内容 6

第二章 实验与模拟 7

2.1 实验原料 7

2.2 实验装置及仪器 7

2.3 实验步骤 9

2.4 HSC软件模拟 11

第三章 结果与讨论 12

3.1 实验数据分析 12

3.1.1温度对热解产物的影响 12

3.1.2含水率对热解产物的影响 13

3.1.3不同比例生物质对热解产物影响 15

3.2 HSC数据模拟 16

3.2.1温度对产物的模拟与对比 17

3.2.2含水率对产物的模拟与对比 18

3.2.3不同比例生物质对产物的模拟与对比 19

第四章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 21

参考文献 22

致 谢 24

绪论

1.1 背景与意义

1978以来，我们国家的经济水平有了空前的提高，随之而来的是能源的短缺与环境的污染问题日益严重。在我国传统的高品质的常规能源中，煤炭资源十分丰富，而石油和天然气的储存量就比较少，但作为不可再生能源，都已被充分利用^[1]。有科学家统计，按照现在的能源的消耗速度，在这样不加以节制的使用，会在几十年以后耗尽。因此，寻找合适的后备能源原料以及提高能源的利用效率显得尤为紧迫。

碳基原料指含碳比重比较大的原料，如生物质，煤，污泥等。大部分的碳基原料都是可以通过进一步加工过程作为能源使用的，不管是对高品质煤的高效利用，还是对清洁能源生物质的开发，都需要我们对碳基原料进行热分析了解其性质。但是可能也无法弥补未来的资源短缺，所以需要研究污泥这种新型能源。数据表明，污泥产生量呈现逐年增长的趋势，预计到2020年会突破6000万t。据不完全统计，我国城镇污水处理厂大部分污泥都没有经过严格的规范处置，因为城市污泥含有病毒、虫卵以及重金属等成分，所以对城市污泥的妥善处理一直是相关部门的技术难题之一。

1.2 污泥的特性

污泥是污水处理后的产物，一种含水率很高的絮状（或固态、半固态、液态）泥状的废弃物，表面呈深亮黑色，一般由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均匀质体^[2]。大概有以下几种来源及特征：

1.2.1污泥的分类

污泥分类方法较多，现列举如下几类按来源分:给水污泥、生活污水污泥和工业废水污泥三类^[3]。按污泥成分：有机污泥，无机污泥。按分离的过程分：初沉污泥、活性污泥、腐殖污泥、化学污泥^[4]。按污泥的不同产生阶段分：生污泥、消化污泥、浓缩污泥、脱水干化污泥、干燥污泥^[5]。

1.2.2污泥的组成

不同地区不同环境下，污泥的组成千差万别。且成分决定了污泥性质，而性质又与处理方法戚戚相关^[6]。污泥的基本组成如1-1所示。

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