污水污泥裂解目標產物及殘焦促進植物生長的研究
摘要：研究了污水污泥的低溫裂解特性，考察了裂解終溫和干燥到一定程度后污泥含水率對裂解產物分布及產物性質的影響，并分析了裂解產物中最合適的目標產物形式.經過分析比較，最終確定以污泥裂解殘焦為目標產物并通過與普通土壤混拌進行了栽種大蒜和測試大蒜重金屬濃度水平的實驗,并考察殘焦中重金屬向植物遷移的情況.研究表明，干燥到一定程度的污水污泥在550℃下裂解時殘焦的產率在40%或以上，其中灰分含量在60%～65%之間，富含氮、磷、鉀.該殘焦中重金屬含量符合有關土地使用規定，能明顯促進大蒜植株的生長，試驗組平均株高比普通組高出3～4cm；但是快速生長的大蒜植株中重金屬濃度略有增加。研究表明殘焦是合適的污水污泥裂解目標產物，具有土地使用的前景，能夠用于促進非食用目的的植物的生長。
隨著污水處理率的提高，污泥產量逐年增長，成為目前廢棄物處置熱點之一.特別是重金屬含量不高的污水污泥中含一定量的營養成分并具有一定的熱值，可以采用裂解法進行資源化回收.與焚燒法相比，裂解更清潔，可以有效避免產生二噁英,同時污泥中的有機質轉化為可燃氣、焦油及殘焦3種產物，通過調節反應溫度等條件，可以分別實現以上述3種產物中任意一種為目標產品的處置模式.關于污泥裂解的研究報道也較多，主要集中在裂解機理分析[1～3]，關于最佳目標產物的討論較少，雖然關于焦油的成分及其影響因素的分析有較多的報道[4,5]，但是由于污泥裂解焦油成份復雜，直接利用困難，是否為最佳的目標產物有待進一步研究.另外還有利用污泥裂解產氣尤其是氫氣的報道[6，7]，但反應溫度較高(如950℃以上)，耗能較多且對裂解爐體材料要求高，而且殘焦仍需要處理.殘焦的高灰分含量和低熱值特性使其不適合用做燃料[8]，但目前沒有合適的殘焦的資源化利用方式，雖然通過活化處理制吸附劑的研究有報道[9～11]，但由于品質差用途非常有限[12]。本文研究的目的之一是尋找一種合理、經濟、可行的裂解殘焦資源化方法，使得裂解作為污泥處置與資源化的手段具有競爭力，并為污泥提供一條經濟可行的處理工藝。
理論上污水污泥裂解殘焦仍具一定的肥效；有實踐表明殘焦能促進植物的生長，為定量確定污泥裂解殘焦促進植物生長的效果及相應的裂解工藝參數，本文研究了污泥裂解殘焦性質及其影響因素、進行了其促進植物生長效果的試驗。
1 材料與方法
1.1 污泥
試驗用污泥取自上海市曲陽污水處理廠，收到基含水率為78.38%.實驗前先將試樣置于75℃的干燥箱中干燥至恒重，該溫度的設置是避免污泥的可能出現的分解反應；污泥的工業分析和元素分析見表1.由表1可知，污泥揮發分和灰分含量較高，而固定碳含量則較低，熱值也不高。
1.2 裂解實驗
表1 污泥（干基）的工業分析及元素分析
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