随着城市化水平的提高,城市污水的排放量和处理量逐年增加,污水污泥的量也逐年显著增加。由于污泥对人体健康和环境存在潜在的危害,因此对污泥的处理越来越受到人们的关注。寻找新的处理处置方法,使其朝着无害化、减量化、稳定化、资源化方向发展成了一个日益关注的问题。污水污泥中有机质的含量较高,作为一种潜在的可利用的能源来源,将其能源化日益受到人们的重视。本文采用具有明显温度梯度的间歇式高温高压反应釜对城市污泥的液化过程进行了研究,采用量热仪、元素分析仪、气质联用仪对液化产物特性进行了研究。
本文研究了城市污泥在两种不同的供氢溶剂乙醇、丙酮的超临界流体中的液化行为。主要考察了温度、原料/溶剂配比、溶剂填充率、催化剂及催化剂浓度对液化行为的影响,重点考察了对生物油和固体残渣收率的影响。温度是影响液化行为的一个重要的因素。生物油的产率随着温度的升高先增加后降低。以乙醇为溶剂时在330℃时,生物油产率最高45.95%。以丙酮为溶剂时在320℃时,取得最高的生物油产率43.35%。原料/溶剂配比对反应的影响主要原因为溶剂用量少的时候不能提供足够的H+稳定裂解产生的自由基。随着溶剂填充率的升高,反应体系中的压力增大,生物油的产率增加,但是压力的影响在低端影响较为明显。催化剂的加入能够有效的催进生物油的生成和抑制渣产物的产生。在本实验中NaOH的催化效果最好,在乙醇溶液中油产率达到50.58%,丙酮溶液中达到50.24%。催化剂的浓度并非越高越好,较高浓度的催化剂会加速液化反应的脱碳、重排反应,使生物油发生进一步的反应,而导致生物油在高浓度的催化剂下生物油产率低于无催化剂时的液化反应。
对实验所制得的生物油进行特性分析的结果表明:与原污泥相比,氧含量大幅度下降;热值明显提高(≥33MJ/kg),能量密度相对于原料而言有了很大程度的提高。是一种有发展前景的燃料。
