城市污水處理廠污泥超臨界氣化反應研究.pdf

1、超臨界水氣化技術是近三十年來興起的一種高效潔凈能源轉化技術，它是利用水在超臨界狀態(tài)下所表現(xiàn)出的獨特化學性質，將反應物中的有機物分解成可燃氣體，以供回收利用。利用這一技術，不僅可直接處理含水量高的有機廢物，無需高能耗的干燥過程，而且氣化的效率高，過程封閉，清潔無污染，顯現(xiàn)出巨大的開發(fā)潛力。目前，城市污水污泥產(chǎn)量呈逐年上升的趨勢，這就給污泥的處置帶來了巨大壓力。城市污水污泥作為一種含水率較高且含有大量有機物的廢棄物，其實潛在著巨大的可回收利

2、用價值。用超臨界水氣化技術來處理城市污水污泥，不僅可以從中獲得二次可燃燒的清潔能源，緩解能源危機，同時對大量難以處置的污泥進行了無害化處理，大大緩解了城市污水污泥處置的壓力。在實驗中，我們利用間歇式反應器，主要研究了城市污水處理廠中消化污泥的超臨界氣化反應。通過學習查閱相關文獻資料，我們得知影響超臨界氣化反應的因素主要有:溫度、壓強、反應時間、污泥濃度等。實驗后，將所收集到的氣體樣品通過氣相色譜進行定性定量分析。
　　 本次研究

3、主要在以下反應條件下進行:溫度(350℃-425℃)、壓強(25MPa-35MPa)、反應時間(10min-50min)、污泥濃度(5wt％-25wt％)。在研究中，我們對上述影響因素做了調查研究，以期獲得污泥超臨界氣化反應的最佳反應條件。研究發(fā)現(xiàn)，污泥氣化的氣體產(chǎn)物主要有CH4，CO，CO2，還有少量的C2H4等。研究結果表明，當消化污泥的濃度在10wt％，反應溫度在425℃，反應的停留時間在50min，反應壓強在25MPa的時候，此

4、時的條件是最有利于提高污水污泥的氣化率和碳氣化率的。
　　 此外，為了研究比較添加催化劑時的超臨界氣化反應與沒有添加催化劑時超臨界氣化反應的區(qū)別，我們對添加K2CO3這一反應的催化劑也進行了研究。當2.6g的K2CO3加入到反應物中時，我們得到了高達25.26％的氣化率以及高達20.02％的碳氣化率，這一氣化效率幾乎是沒添加催化劑時所獲得的氣化效率的四倍。因此K2CO3已經(jīng)被證明是一種在污泥的超臨界氣化反應中具有非常有效的催化劑