钙基蟹壳炭对市政污泥脱水以及气化特性影响研究

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针对市政污泥和螃蟹壳两大城镇废弃物,结合污泥干燥、气化的不足之处以及螃蟹壳的理化性质,提出一种综合处理设想。即利用螃蟹壳制成的蟹壳炭作为调理剂,在常压下将含水率为74%的污泥与蟹壳炭物理混合,在混合过程中污泥中的水分与蟹壳炭反应,提高污泥的干燥效率。并利用干燥后的产物进行气化实验,生产高热值、低污染的能源产品,进一步探究钙基蟹壳炭对污水污泥催化气化的影响。新方法能够同时处理市政污泥和螃蟹壳两大废弃物,具有安全性高、干燥时间快、产品热值高、资源利用率高等优点。研究主要包括以下内容:(1)通过螃蟹壳热解实验,研究了热解温度对螃蟹壳制备钙基蟹壳炭的影响。结果表明,当热解温度低于800℃时,螃蟹壳中的Ca元素主要以CaCO3的形式存在;高于800℃,则主要是CaO形式存在。而且随着热解温度的逐渐升高,螃蟹壳中的C含量逐渐减少。(2)探究了钙基蟹壳炭与工业CaO添加量对污泥干燥效率的影响。研究发现,钙基蟹壳炭将污泥的干燥效率提升了50%。并且当混合比为0.5时,含Ca量更低的钙基蟹壳炭的干燥速率则要比工业CaO提升了8.2%,主要是因为螃蟹壳高温热解形成了天然负载CaO的多孔碳,这就为污泥中水份的流失提供了通道,进而干燥效果要优于工业CaO。这同时也为较低钙含量的钙基蟹壳炭替代工业CaO作为调理剂以提高污泥干燥速率提供了理论的可能。(3)探究了气化温度及添加比对气体产量、成分、热值、气化效率的影响。确定了700℃、混合比0.5为最佳催化气化条件。此时H2的产量提升了84.6%,CO2产量相降低了60%,有效气体(H2、CO、CH4、C2-C3)总产量634.8 ml/g,比没有催化剂的486.6 ml/g提升了30.4%。而此时产气LHV高达20.5 MJ/Nm~3,比不添加催化剂热值提高61.4%。此时污泥的气化效率达到了78.1%,比不添加蟹壳炭提高了1.3倍。钙基蟹壳炭展现出了优秀的催化性能。
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