【摘 要】
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污泥是污水处理的副产品,富含有机质、氮、磷、钾等营养物质,以及病原体、有毒重金属等污染物。近年来,污泥的热化学处理因其杀菌效果好、处理速度快、能量回收率高等优点,被认为是一种很有前途的资源化利用的方法。但是,污泥原料的低品质限制了其低成本和大规模应用,也导致了后续工艺和设备操作的低效使用。烘焙是一种用于热化学转化之前的预处理方法之一。烘焙预处理不仅可以提高其燃料品质,还便于其运输、储存以及后续的热
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污泥是污水处理的副产品,富含有机质、氮、磷、钾等营养物质,以及病原体、有毒重金属等污染物。近年来,污泥的热化学处理因其杀菌效果好、处理速度快、能量回收率高等优点,被认为是一种很有前途的资源化利用的方法。但是,污泥原料的低品质限制了其低成本和大规模应用,也导致了后续工艺和设备操作的低效使用。烘焙是一种用于热化学转化之前的预处理方法之一。烘焙预处理不仅可以提高其燃料品质,还便于其运输、储存以及后续的热化学转化。本研究选取了市政污水处理厂的脱水污泥,分别在纯N2和9.0%O2-91.0%N2的气氛下进行了常压烘焙和加压烘焙。烘焙温度为200℃,250℃和300℃,烘焙的停留时间为30 min。探究了不同烘焙预处理条件对污泥固体产物基本特性、燃烧特性和热解特性的影响。研究结果表明:与常压烘焙污泥相比,加压烘焙污泥的H/C和O/C摩尔比更低,疏水性更好,比表面积更大,堆积密度更低。加压烘焙可以显著促进污泥中重金属（如Pb、Zn、Cd）在残渣态的固定。挥发分在加压烘焙过程中因不能及时排出,导致其与固体表面发生的二次反应是造成加压烘焙和常压烘焙差异的主要原因。此外,烘焙温度对污泥燃烧特性和热解特性的影响很大。200℃烘焙温度下烘焙污泥的综合燃烧特性指数（7.264～11.616）远大于300℃烘焙温度下烘焙污泥的综合燃烧特性指数（3.109～6.724）。采用KAS模型和Coats-Redfern模型对烘焙污泥热解动力学拟合分析发现,相对于300℃下加压烘焙污泥,200℃下加压烘焙污泥的拟合效果更好。除了热值略低外,在9.0%O2-91.0%N2的气氛下的氧化烘焙污泥与在纯N2气氛下的非氧化烘焙污泥特性差异不大。本实验研究结果为低含氧量的工厂余热烟气作为烘焙载气引入污泥的烘焙工艺提供了参考意义。
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