微波熱解污泥過程中產生NH3和HCN的規(guī)律及影響因素研究.pdf

1、隨著污水處理率的逐步提高，污泥產量正在持續(xù)增加。面對日益嚴峻的污泥問題，研究安全、高效、經濟的污泥處理工藝，實現污泥的減量化、無害化和資源化已成為人們共同的目標。微波高溫熱解技術以其升溫速率快、有機物轉化率高、處理效果徹底、副產物危害小，能耗較傳統低等方面的優(yōu)點而被國內外學者認為是污泥焚燒的替代技術。但是，污泥中高達3.3~7.7％的氮含量使得人們對污泥微波熱解過程中氮的轉化行為及安全控制異常關注。
　　本文以城市生活污水污泥為主

2、要研究對象，研究了微波高溫熱解污泥N在氣、液、固三相中的分布規(guī)律；分析了含氮氣態(tài)產物的具體存在形式和氣態(tài)產物中NH3和HCN的轉化規(guī)律，進而推測微波熱解污泥產生NH3和HCN的生成途徑；分別研究了熱解終溫、微波能吸收物質、污泥含水率和催化劑（鐵）及鐵的加入方式對NH3和HCN產率的影響。
　　針對污泥微波高溫熱解時N在三相中的分布規(guī)律及氣相中存在形式，研究結果表明：氣體中N占污泥中總N的百分比隨著熱解終溫的升高而增大，油類和固體殘

3、渣中的N則隨著熱解終溫的升高而相應減少。含氮氣體的主要存在形式為NH3、HCN和N2，還有少量的HNCO，并沒有檢測到NOX。
　　運用TG-FTIR聯用技術對污泥高溫熱解產生的含氮氣體（NH3和HCN）檢測進而分析其產生途徑，研究結果表明：微波熱解污泥時，NH3和HCN的產生途徑均來自于蛋白質的熱裂解和含氮雜環(huán)芳香物質的開環(huán)斷裂；此外，NH3的產生途徑還來自于污泥吸附銨鹽的受熱揮發(fā)。結果顯示：NH3和HCN二者的瞬時產量均隨溫度

4、先增高后降低，并且峰值均在800℃。相比傳統熱解，NH3的瞬時產量峰值發(fā)生了向右的移動；而 HCN的瞬時產量峰值則和傳統熱解相同。
　　為了更好的研究NH3和HCN的產生規(guī)律，本文還分別研究了熱解終溫、微波能吸收物質、污泥含水率、催化劑（鐵）及鐵的加入方式對NH3和HCN產率的影響。研究結果顯示：（1）NH3和HCN隨著熱解終溫的不同而有著不同的產率。NH3的產率隨溫度的升高先增大后減小，而HCN的產率隨著熱解終溫的升高而增大。（

5、2）摻入四種吸波物質時，對污泥NH3和HCN的總產率影響的大小順序為：活性炭＞碳化硅＞石墨。但摻入回用物質作為微波吸收物質時比較特殊，它含有的殘留金屬能促進NH3和HCN的總產率。（3）污泥的含水率越高，NH3和HCN的產率越大。（4）鐵對NH3的產率影響和溫度有關，在800℃之前，促進NH3產生；在800℃之后，能催化NH3向N2的轉化，引起產率降低。鐵對HCN產率影響也與溫度有關，當溫度低于800℃時，對HCN起抑制作用；當溫度高于