微波熱解制備污泥生物炭研究

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1、廣東工業(yè)大學碩士學位論文（工學碩士）微波熱解制備污泥生物炭研究桂成民二〇一五年五月分類號：學校代號８４５１１ＵＤＣ：密級：２１１１２０７０２５：學號廣東學碩士學位論文（工學碩士）微波熱解制備污泥生物炭研究桂成民指導教師姓名、職稱：李萍副教授魏源送研究員學科（專業(yè)）或領域名稱：環(huán)境科學與工程學生所屬學院：環(huán)境科學與工程學院論文答辯日期：２０１５年５月３０日ＡｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＧｕａｎｏｎｔｏｆＤｇｄｇＵｎｉｖｅｒｓｉｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓ

2、ｔｅｒ（ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ）ＭｉｃｒｏｗａｖｅＰｙｒｏｌｙｓｉｓｔｏＰｅｒｐａｒｅＳｅｗａｇｅＳｌｕｄｇｅＢｉｏｃｈａｒＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＣｈｅｎｇｍｉｎＧｕｉＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ａ．ＰＰｉｎｇＬｉ．Ｍａｙ２０１５ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ，５１０００６￡￡摘要隨著污水收集，

3、、處理比率的提高如何妥善處理處置污水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥，避免二次污染，已成為環(huán)保界亟待解決的問題。本研究以城市污水處理廠的剩余污泥為研宄對象，通過微波熱解方式制備污，并探索污泥生物炭特性及應用潛勢泥生物炭。探索不同熱解溫度、添加不同化學活性劑對污泥生物炭特性的影響及微波熱解過程污泥中重金屬形態(tài)的變化規(guī)律，同時研究生物炭土地利用潛勢及經(jīng)活化熱解所得生物炭對ＭＢ的吸附特性。溫度顯著影響微波低溫熱解制備污泥生物炭。隨著熱解溫度的升高，生物炭的有機質(zhì)含量由原干污泥的７４．３３％逐漸降至４５（ｒＣ條件下的５１．９９％，灰分含量％提高至°２７．２％４９０６％Ｃ元３５３

4、３ｗｔ４００（：則由增高至．。素含量由原干污泥的．．條件下的最大值４５．４８ｗｔ．％，同時表面形貌及比表面積等隨著熱解溫度與熱解條件而呈現(xiàn)不同的變化。通過分步提取法研宄微波熱解對污泥中重金屬形態(tài)的影響后發(fā)現(xiàn)：微波熱解可使污泥中多種生態(tài)風險高的可溶解態(tài)與可還原態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)化為生態(tài)風險?。崳姷男再|(zhì)穩(wěn)定的殘渣態(tài)。采用三種評價方法對生物炭的重金屬潛在生態(tài)風險進行評一價，得出微波熱解對重金屬元素生態(tài)風險的影響存在，其中Ａｓ定的差異、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ對環(huán)境的生態(tài)風險明顯降低，而Ｃｒ、Ｐｂ則不顯著。ＫＯＨ的化學活化劑的添加，可以較顯著的增加生物炭的比表面積，通過活２化在７

5、０（ｒＣ下ＢＥＴ比表面積最大，為４６７．２１ｍ／ｇ，在相同的熱解溫度下，不同活化劑活化下ＢＥＴ比表面積大小順序依次為Ｋ０Ｈ＞ＺｎＣｌ２＞Ｈ２Ｓ０４＞梓檬＞ＨＰ０Ｍ３４ｏ污泥生物炭吸附性能測試結(jié)果表明，生物炭對亞甲基藍的吸附與生物炭的比一，表面積有定的關系在相同的條件下，各活化劑下所得生物炭的吸附能力順序為ＫＯＨ＞ＺｎＣｌ２＞Ｈ２Ｓ０４＞Ｈ３Ｐ０４＞＾檬酸。多數(shù)污泥生物炭對ＭＢ的吸附行為符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等溫方程，說明ＭＢ在生物炭表面并非為單分子層吸附。生物炭對ＭＢ的吸附更符合Ｌａｇｅｒｇｒｅｎ的二級動力學吸附，且由二級速率方程得出的平衡吸附量與實驗所得的

6、平衡吸附量更接近。通過黑麥草種子發(fā)芽測試實驗一，發(fā)現(xiàn)污泥生物炭對黑麥草發(fā)芽具有定的促進作用，ＳＣ３５０組發(fā)芽率達到了９８．１５％，比土壤對照組的８８．８９％要高出９．２６％。Ｉ廣東工業(yè)大學項士學位論文通過黑麥草的種植，發(fā)現(xiàn)污泥生物炭的添加，對黑麥草生長無負面影響，而相對于直接污泥添加，添加熱解后生物炭的試驗組黑麥草生長狀況良好。利用微波熱解污泥制備生物炭可以實現(xiàn)污泥減量無害和資源化，通過熱解不僅可以降低污泥農(nóng)用的生態(tài)風險，輔助化學活化還可將熱解所得生物炭作為廉價的吸附劍使用，具有較好的應用前景。關鍵詞：污泥；熱解；生物炭；微波；吸附ｎＡｂｓｔ

7、ｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｗａｓｔｅｗａｔｅｒｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｅｆｉｃｉｅｎｃ，Ｈｏｗｙｔｏｐｒｏｐｅｒｌｈａｎｄｌｅｓｅｗａｇｅｓｌｕｄｇｅａｎｄａｖｏｉｄｓｅｃｏｎｄａｒｙｏｌｌｕｔｉｏｎｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｏｔｈｅｙｐｐｕｂｌｉｃｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｂｌｅｍ