【摘 要】
:
水蒸气气化制氢是一种广泛采用的将固体废弃物资源化利用的工艺之一。城市污水厂的湿污泥具有含水率高、有机质含量少的特点,导致湿污泥水蒸气气化工艺的产氢效率低、预处理能耗高。因此开发有效的高含水污泥热解气化技术,合理利用湿污泥中的水分制氢成为众多学者关注的热点。本文选择密度小、有机质含量高的生物质秸秆掺混,开展了掺混秸秆种类选取、湿污泥和玉米秸秆原料特性分析、湿污泥/玉米秸秆共气化制氢特性等研究。在此基
论文部分内容阅读
水蒸气气化制氢是一种广泛采用的将固体废弃物资源化利用的工艺之一。城市污水厂的湿污泥具有含水率高、有机质含量少的特点,导致湿污泥水蒸气气化工艺的产氢效率低、预处理能耗高。因此开发有效的高含水污泥热解气化技术,合理利用湿污泥中的水分制氢成为众多学者关注的热点。本文选择密度小、有机质含量高的生物质秸秆掺混,开展了掺混秸秆种类选取、湿污泥和玉米秸秆原料特性分析、湿污泥/玉米秸秆共气化制氢特性等研究。在此基础上,开展了适应于污泥/秸秆共裂解气化制氢的催化剂优化、污泥裂解气化焦油特性及其催化重整机理初步探索。最后利用排放因子法对湿污泥、玉米秸秆单独制氢和湿污泥/玉米秸秆共气化制氢系统进行了碳排放评价。本文旨在为湿污泥/秸秆共气化提供部分理论依据,为实现湿污泥、玉米秸秆两种固体废物的资源化利用提供新方法。主要研究内容和结论如下:(1)在升温速率为20℃/min,升温范围为30~950℃条件下开展了不同秸秆掺混热重分析。结果表明玉米秸秆、小麦秸秆和稻草秸秆掺混的热失重率分别为67.1wt%、64.4 wt%、58.6 wt%,玉米秸秆为最适掺混秸秆。对比湿污泥、玉米秸秆和掺混样的TG/DTG发现,玉米秸秆掺混后提高了掺混样的挥发分含量,且掺混样的热解特性优于污泥单独热解,证明秸秆掺混可有效改善污泥的热解性能。同时掺混样SEM表征结果说明掺混样具有更大的比表面积。(2)以氢气组分含量、产氢率和总产气量为评价指标,探究了气化温度、外水流速和玉米秸秆掺混比例对水蒸气共气化制氢的影响,并探讨了湿污泥自水气化作用机制。结果表明三个工艺参数均对共气化有影响,其中气化温度和玉米秸秆掺混比例对制氢的影响较为明显,系统在气化温度为900℃、水流速为2 m L/min、湿污泥:玉米秸秆为4:6时产氢效果最好,此时系统的H2组分含量、产氢率和总产气量分别为49.56%、0.43 L/g和0.86 Nm~3/g。焦油成分较简单,主要成分为十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷和苯酚等。(3)选用煅烧水化和溶液浸渍方法制备镍基催化剂,以氢气组分含量、产氢率和总产气量为评价指标,探究催化温度、催化剂投加量、外水流速和Ni负载量对水蒸气共气化催化制氢的影响。结果表明四者均对共气化催化有影响,其中催化温度和Ni负载量的影响较为明显,系统在催化温度为800℃、投加量为3 g、水流速1 m L/min、Ni负载量为9 wt%时产氢效果最好,此时系统的H2组分含量、产氢率和总产气量分别为61.60%、1.31 L/g和2.21 Nm~3/g。共气化催化的焦油检出物有61种,相比无催化剂的情况,酚类物质大量减少,脂肪酸类和醇类物质少量减少。(4)考察了气化系统的环境效益,利用排放因子法对湿污泥、玉米秸秆单独气化及两者共气化制氢系统开展碳排放评价。结果表明湿污泥、玉米秸秆和湿污泥/玉米秸秆(4:6)气化系统运行的碳排放量均为1315.27(g CO2/轮)。三者的合成气碳排放量分别为0.04、0.84和0.38(g CO2/轮)。三者的氢气生产和稳定碳封存的总碳减排量分别为:0.92、2.93和2.56(g CO2/轮)。三种原料的最终碳排放量分别为1314.39、1313.18和1313.09(g CO2/轮)。表明系统运行消耗电能相同的条件下,湿污泥单独气化的碳减排潜力最弱,其次是玉米秸秆。二者共气化所带来的最终碳排放量均小于单独气化的碳排放量。
其他文献
浓盐水厂是呼伦贝尔金鑫化工5080项目污水处理零排放系统中的重要工艺单元,主要对中水回用厂排放的浓水和污水回用厂排放的污水进行浓缩回收。该装置的主要工艺包括预处理、高效反渗透(HERO)和蒸发浓缩三个单元。生产工艺废水经工业深度处理后循环利用。预处理系统采用传统的机械搅拌加速澄清技术,设计中采用石灰纯碱法软化降低原水的浊度,以满足膜系统进水水质的要求。通过运行观察,石灰和纯碱工艺在系统运行过程中存
药品及个人护理品的用量逐年增大,给自然水体带来污染风险。过渡金属活化过硫酸盐被认为是处理难生物降解废水的有效途径,前期研究表明Co(II)和MoS2分别对过一硫酸盐(PMS)具有高效活化活性,前期虽有关于MoS2在不同体系活化过硫酸盐的研究,但掺杂型MoS2材料的制备方式较复杂,且Co掺杂型MoS2复合材料研究尚少。针对以上不足,本文利用块层状MoS2(Molybdenum Disulfide,R
近年来微塑料(Microplastics,简称MPs)是一种备受关注的新兴污染物。MPs进入污水处理厂后会对污泥厌氧消化过程产生影响。现有研究已分析MPs浓度和种类对污泥厌氧消化过程的影响机制,却甚少提及MPs粒径对其的影响。本论文通过短期血清瓶规模和长期半连续实验室规模的厌氧消化实验,深入探究了不同粒径MPs对污泥厌氧消化的影响规律。本论文的主要研究内容和结论包括:1.MPs的特性分析武汉市污水
生态脆弱性是量化人与自然耦合关系的重要指标,可以反映区域生态状况和稳定程度。当前,生态脆弱性研究在定量评价、成因分析、仿真预测等方面仍需不断完善。本文以湖北省为研究对象,开展生态脆弱性评价体系构建、成因分析、仿真模型构建等工作,为湖北省提升生态系统稳定性,实现可持续发展建设提供理论依据。主要研究工作及结果如下:(1)本文运用基于暴露-敏感-适应的脆弱性范围图解(VSD)模型构建了湖北省生态脆弱性评
过渡金属酞菁与氧化剂催化氧化在去除废水中有机污染物已有广泛应用,具有操作便捷、环境友好的特点。金属酞菁本身虽然化学稳定性好、性能优良,但是自身在水溶液中溶解度不高且容易团聚,使得活性位点减少,不利于回收利用。合适的负载方式以及负载材料始终是过渡金属酞菁异相催化的关注点所在。因此,本论文选用二硫化钼(Molybdenum disulfide,MoS2)作为基底材料,使用溶剂热和高能球磨法两种不同的负
对农林废弃物进行高效的资源化处置,不仅有助于拓宽当前生物质能的开发利用途径,还能缓解目前能源化工领域对化石燃料的高度依赖。木质素基生物油作为农林废弃物的主要热解产物,可以通过气相加氢脱氧(Hydrodeoxygenation,HDO)技术定向制备成苯、苯酚等高附加值化学品。通过构建新的金属助剂修饰的过渡金属-分子筛这一双功能催化体系实现木质素基生物油在气相HDO反应中高效转化为苯酚的目的,揭示愈创
老龄垃圾渗滤液存在大量氨氮(NH3-N)资源,但因为其色度大,难降解有机物与有毒有害物质含量高,使得氨氮回收难度大且需要消耗大量成本,因此开发低成本高效率氨氮回收技术是实现老龄垃圾渗滤液资源化的重要一环。本研究利用三室微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)实现老龄垃圾渗滤液氨氮回收与稳定产电,分析了不同外接电阻、回收室Na2SO4浓度、阳极室基质碳氮比(C/N比)对三室M
<正>主持人,你好:危化品储存与发运中的硫酸、液碱储存存在的较大危险因素和易发生的事故类型有哪些?如何预防?易安网友主持人,你好:易易安网友易安网友,你好:危化品储存与发运中的硫酸、液碱储存存在较大的危险因素和易发生的事故类型有硫酸、碱液泄漏,容易导致灼烫事故。主要预防措施有:(1)检查输送泵、储存槽体及管道无泄漏。
氨氮废水的大规模排放会污染水体,对环境和人类健康构成威胁。微生物燃料电池(Microbial fuel cells,MFCs)可通过阴极还原硝酸盐和亚硝酸盐,最大限度降低微生物间对于底物氧化的竞争和溶解氧对其活性的限制,在处理含氮废水的同时还能通过微生物代谢将废水中的有机物或无机物转化为电能,符合可持续发展理念。另外,通过对微生物进行群体感应调控,可定向富集功能微生物,对进一步明晰其作用机制具有重
我国村镇生活垃圾填埋处理规模小,受地域气候,经济水平的影响大,现有应用于城市生活垃圾处理的大型卫生填埋场技术无法适用。如何有效减少填埋渗滤液产生量,研发适用于村镇生活垃圾卫生填埋技术是亟待解决的难题。本论文研究了不同通风量下微好氧填埋过程中的垃圾稳定化过程和渗滤液减量化效果。在荆州市埠河镇开展了南方多雨地区村镇垃圾微好氧填埋中试试验,探究微好氧填埋技术在村镇垃圾处理应用推广的可行性。本文主要的研究