【摘 要】
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市政污水污泥（MSS）的处理是一个特别的挑战,由于其含有大量的有机物、重金属污染物和毒素含量,会造成严重的环境风险,而污泥焚烧作为一种相对环保和高效的城市污水污泥处理处置方法,能一定程度上回收能源,但需要调理以解决污泥含水率较高,热值较低等问题。本文使用亚铁离子活化过硫酸盐(Fe2+/S2O82-)与糠醛渣联合对市政污泥进行调理,利用热重分析了糠醛渣混合比和升温速率对实验样品的,燃烧特性和燃烧动力
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市政污水污泥（MSS）的处理是一个特别的挑战,由于其含有大量的有机物、重金属污染物和毒素含量,会造成严重的环境风险,而污泥焚烧作为一种相对环保和高效的城市污水污泥处理处置方法,能一定程度上回收能源,但需要调理以解决污泥含水率较高,热值较低等问题。本文使用亚铁离子活化过硫酸盐(Fe2+/S2O82-)与糠醛渣联合对市政污泥进行调理,利用热重分析了糠醛渣混合比和升温速率对实验样品的,燃烧特性和燃烧动力学的影响,采用响应面对实验条件进行优化分析。利用烟气分析仪,实时监测调理污泥燃烧过程中的氮氧化物（NOX）和二氧化硫（SO2）排放,分析糠醛渣混合比,燃烧温度,空气流速对NOX和SO2排放的影响,并对三个影响因素进行了拟合优化。Fe2+/S2O82-与糠醛渣联合调理市政污泥样品在燃烧过程中的主要失重集中在挥发分燃烧和固定碳燃烧阶段。样品中的糠醛渣比例增加,试样的DTG曲线峰值的绝对值先增大后减小,燃料的着火温度（Ti）升高,燃尽温度（Tb）降低,可燃指数（C）和综合燃烧指数（CCI）随糠醛渣比例增大呈现先减后增的趋势。升温速率增大,着火温度（Ti）升高,燃尽温度（Tb）降低,混合燃料的可燃指数（C）和综合燃烧指数（CCI）均升高。Fe2+/S2O82-与糠醛渣联合调理污泥的实际失重和理论失重的差值（?TG）表明,Fe2+/S2O82-单独调理污泥和糠醛渣存在一定的相互作用,且在高温区相对明显。为了更加直观的反应Fe2+/S2O82-单独调理污泥、糠醛渣和Fe2+/S2O82-与糠醛渣联合调理市政污泥样品的燃烧性能,引入可燃指数（C）和综合燃烧指数（CCI）,并采用Coats-Redfern积分法计算试样的表观活化能（Em）。引入糠醛渣可以显著的改善试样的可燃指数和综合燃烧指数;相较于糠醛渣单独燃烧时的Em,Fe2+/S2O82-与糠醛渣联合调理市政污泥样品的Em降低。通过Design-Expert 12进行多元回归拟合分析,得到的最佳实验条件为:糠醛渣混合比10%,升温速率为50K/min,得到可燃指数最大为15.603×10-5%?℃-2?8)4)9)-1,综合燃烧指数最大为51.868×10-8%~2?℃-3?8)4)9)-2,表观活化能最小为27.884 k J/mol。Fe2+/S2O82-与糠醛渣联合调理市政污泥样品燃烧过程中,NOX的排放特性表现为:糠醛渣的比例增加,试样燃烧过程中NOX的排放量先微降,然后增大;当燃烧温度升高,试样燃烧产生的NOX量也随之增大;空气流速增大,NOX排放量先迅速增大,而后趋于平缓。SO2的排放特性为:糠醛渣比例增加,试样燃烧产生的SO2排放量降低;温度升高,高温导致部分硫酸盐分解,实验样品燃烧过程中的SO2排放量增加;空气流速增大,试样燃烧过程中的SO2先增加,而后趋于平缓。样品的灰分XRD分析表明,随着糠醛渣比例增加,试样的灰分中含硫矿物相减少;燃烧温度升高,灰分中的含硫化合物分解,硅酸盐的特征峰增强,空气流速增加,对灰分中的主要成分影响较小,Na6Ca2Al6Si6O24（SO4）2随空气流速增加减少,Na Al Si3O8峰强度增加。通过Design-Expert 12进行优化拟合得到的最佳实验条件为:糠醛渣添加比为15.93%,燃烧温度为800℃,空气流量为1L/min;预测得到的最小NOX排放量为1.048mg/g,最小SO2排放量为25.476mg/g。
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