（环境工程专业论文）造纸污泥及其混煤燃烧与酸性气体排放特性的试验研究.pdf

摘要 摘要 随着我国造纸工业的快速发展，造纸废水处理量逐年提高，造纸污泥产量也急剧 增加。在污泥处理的众多方法中，焚烧法越来越显示出其“减量化、无害化、资源化 的独特优势，已成为了一种重要的处理方式而日益受到重视。本文以东莞市麻涌镇某 造纸厂经过带式压滤机脱水后的污泥为研究对象，对该污泥及其与煤混合物的燃烧特 性、酸性气体排放特性进行了实验研究。 首先，本文研究得到了各试样的元素分析、工业分析及发热量的试验结果。结果 表明：造纸污泥具有高挥发分、低固定碳和低热值的特点，而粉煤具有高固定碳、高 热值和低挥发分的特点，且污泥的n 元素含量高于煤，s 元素含量与煤相差不大。 其次，本文采用综合热重分析法，在不同升温速率及泥煤不同比例混合条件下， 开展造纸污泥、煤及泥煤混合物的燃烧热重实验研究。结果表明，造纸污泥的热重曲 线存在3 个明显的失重区域，分别与2 个挥发分析出阶段和1 个固定碳燃烧阶段相对 应。泥煤混合燃烧过程中，造纸污泥和煤基本保持各自的挥发分析出特性，其燃烧曲 线基本位于污泥和煤燃烧曲线之间，且混合试样微商热重( d t g ) 曲线的变化趋势与 组成比例较大的成分的d t g 曲线变化趋势更为接近。泥煤混合后其综合燃烧特性指 数s 有所下降，这说明挥发分含量高对应的燃烧特性越好；随着升温速率的提高及煤 比例的增加，燃尽指数c 6 有上升的趋势。 然后，采用积分法( c o a t s r e d f e r n 方程) 计算得到各阶段燃烧反应的机理方程及 相应的活化能参数，在第一阶段的挥发分析出燃烧峰前，活化能e 值随着泥煤中粉煤 的比例增加而降低，用方程厂( 口) = ( 1 一口) n 5 来描述造纸污泥及泥煤混合试样的燃烧机 理较为适合，而挥发分峰后及固定碳峰前、峰后的动力学方程受升温速率和不同组分 的影响，其反应系数n 并不恒定。在固定碳燃烧阶段，造纸污泥、煤及其混合试样的 活化能较高；活化能值的大小与污泥的燃烧阶段是相对应的。 再次，利用管式炉燃烧系统研究了燃烧温度、不同泥煤混合比例等对污泥燃烧酸 性气体排放的影响规律。研究发现，不同比例的泥煤混合物在恒温燃烧的条件下，n o x 释放过程呈现“双峰”的趋势。其中，反应初期产生的“第一峰 气体浓度较高、持 续时间较短，反应中、后期出现的“第二峰 既宽又平。s 0 2 的释放过程仅呈现一个 一 浓度尖峰。各试样n o x 浓度“第一峰 和s 0 2 浓度尖峰均随反应温度提高而提前，峰 值也随着反应温度的增加而增加。各试样n o x 和s 0 2 的排放量均随着温度的提高而增 加；在整个温度段内纯煤的n o x 的排放量高于其它反应物，随着c o 的增加，n o 。排放 ： 量有所减少。在相同的反应温度下，煤的s 0 2 排放量稍高于其它试样，总体来看，各 试样s 0 2 排放量差别不大。 最后，对全文研究的问题进行了总结，对进一步开展研究工作进行了讨论。 关键词：造纸污泥：煤；燃烧；热重分析；废气 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to ft h ep a p e ri n d u s t r y , t o t a lv o l u m eo fp a p e rw a s t e w a t e r t r e a t e dh a sg r a d u a l l yg r o w e de v e r yy e a r , t o t a lv o l u m eo fp a p e rm i l ls l u d g eh a sa l s o i n c r e a s e dd r a m a t i c a l l y u s eo fi n c i n e r a t i o nt od e a lw i t hs l u d g ea n ds h o wt h e i r ”r e d u c i n g t h ev o l u m ea n dw e i g h t 、e l i m i n a t i n gt h eh a z a r da n dr e c y c l i n g ，t h eu n i q u ea d v a n t a g e s ，a n d h a sb e c o m ea ni m p o r t a n ta p p r o a c h t h i sp a p e rt a k e st h ed e w a t e r e ds l u d g ew h i c ht h r o u g h t h eb e l tp r e s sf i l t e rf r o mc e r t a i np a p e rm i l li nm a c h o n gt o w n ，d o n g g u a nc i t ya sr e s e a r c h s u b j e c t ，a n de x p e r i m e n ts t u d yo nc o m b u s t i o na n da c i d i cg a se m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c so f p a p e rm i l ls l u d g e c o a lm i x t u r e sw e r ei n v e s t i g a t e d f i r s t l y , t h i sp a p e ro b t a i n e dt h et e s tr e s u l t so fu l t i m a t ea n a l y s i s ，p r i m a r ya n a l y s i sa n d v a l u eo fs l u d g eu n d e rd i f f e r e n ts a m p l e sw h i c hs h o w e dm 她p a p e rm i l ls l u d g eh a d c h a r a c t e r i s t i c so fh i g hd e v o l a t i l i z a t i o n ，l o wf i x e dc a r b o na n dh e a t i n gv a l u e ，a n dp u l v e r i z e d c o a lh a dc h a r a c t e r i s t i c so fl o wd e v o l a t i l i z a t i o n , h i 【g hf i x e dc a r b o na n dh e a t i n gv a l u e m o r e o v e r , t h ec o n t e n to fne l e m e n ti ns l u d g ew e r eh i g h e rt h a nc o a la n dt h ec o n t e n to f s e l e m e n tv a r i e ds l i g h t l yw i t hc o a l s e c o n d l y , t h ec o m b u s t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fp a p e rm i l ls l u d g e ，c o a la n db l e n d so f t h c r n w i t hd i f f e r e n tp r o p o r t i o n sw e r es t u d i e db yt h e r m o g r a v i m e t r i ca n a l y s i s ( t g - d t g ) a t d i f f e r e n th e a t i n gr a t e s t h r e eo b v i o u st e m p e r a t u r ez o n e se x i s t e di nt h ep a p e rm i l ls l u d g e c o m b u s t i o nc u r v e s ，w h i c hc o r r e s p o n d e dt ot w os t a g e so fd e v o l a t i l i z a t i o na n df i x e dc a r b o n c o m b u s t i o n ，w h e r et h ew e i g h to fs l u d g ew a sl o s tp r o m p t l y d u r i n gc o m b u s t i o no fb l e n d e d s a m p l e s ，t h ep a p e rm i l ls l u d g ea n dc o a lb a s i c a l l ym a i n t a i n e dt h e i ro w nd e v o l a t i l i z a t i o n c h a r a c t e r i s t i e s t h ec o m b u s t i o nc u r v eo fs l u d g e - c o a lb l e n d se x h i b i t e dat r a n s i t i o n a l b e h a v i o rf r o mt h a to fs l u d g et ot h a to fc o a l t h ed t gc u r v eo ft h eb l e n d sw a sc l o s e rt on l a t o ft h em a t e r i a li nl a r g e rp r o p o r t i o n t h ec o m p r e h e n s i v ec o m b u s t i o nc h a r a c t e r i s t i ci n d e xs o ft h es l u d g e - c o a lb l e n d sd e c l i n e d ，w h i c hd e m o n s t r a t e dt h a ts a m p l e sw i t hh i g h e rv o l a t i l i t y h a db e t t e rc o m b u s t i o nc h a r a c t e r i s t i c s t h eb u r n o u ti n d e xc 6i n c r e a s e dw i t ht h eh e a t i n gr a t e a n dt h ep r o p o r t i o no fc o a l i l l 广东工业大学硕士学位论文 t h i r d l y ，b o t ht h ec o m b u s t i o nr e a c t i o ne q u a t i o nd u r i n g t h ed i f f e r e n tc o m b u s t i o n p e r i o d sa n dt h ec o r r e s p o n d i n gk i n e t i cp a r a m e t e r sw e r ec a l c u l a t e db yt h ec o a t s - r e d f e m e q u a t i o n 。b e f o r et h ep e a ko f c o m b u s t e dd e v o l a t i l i z a t i o ni nt h ef i r s tp h a s e ，a c t i v a t i o ne n e r g y d e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s i n gp r o p o r t i o no fp u l v e r i z e dc o a l ，a n di tw a sa p p r o p r i a t et o d e s c r i b et h ec o m b u s t i o nm e c h a n i s m so fp a p e rm i l ls l u d g ea n ds l u d g e - c o a lb l e n d sb yt h e e q u a t i o nf ( a ) = ( i 一口) o j d u e t ot h ei n f l u e n c eo ft h eh e a t i n gr a t ea n dd i f f e r e n tc o m p o n e n t s ， t h er e a c t i o nc o e f f i c i e n to fa f t e rt h ep e a ko fc o m b u s t e dd e v o l a t i l i z a t i o na n dt h ep e a ko f f i x e dc a r b o nc o m b u s t i o ni sn o tc o n s t a n t a c t i v a t i o ne n e r g yo fp a p e rm i l ls l u d g e ，c o a la n d b l e n d so ft h c r ni sh i g h e rt h a no t h e r si nt h ep h a s eo ff i x e dc a r b o nc o m b u s t i o n 耽ev a l u eo f a c t i v a t i o ne n e r g yc o r r e s p o n d e dt ot h ep h a s eo fs l u d g ec o m b u s t i o n f o u r t h l y , i nt h ec u r r e n ts t u d y , f a c i l i t a t e dw i t ht h et u b u l a rf u r n a c ec o m b u s t i o ns y s t e m , a c i d i c g a s e m i s s i o nr u l eo ft h e s l u d g ec o m b u s t i o n , d u e t od i f f e r e n tc o m b u s t i o n t e m p e r a t u r e s ，a n dd i f f e r e n tp e a tr a t i o s ，w e r er e c o r d e da n de x p l o r e d a st h er e s u l to ft h e e x p e r i m e n ts h o w n , u n d e rt h ec o n s t a n tt e m p e r a t u r ec o m b u s t i o nc o n d i t i o n so fd i f f e r e n t p r o p o r t i o n so fp e a tm i x t u r e ，t h ed i s t r i b u t i o no fn o xr e l e a s ei s ”b i m o d a l i nt h ef i r s tp e a k w h i c hw a sg e n e r a t e di nt h ee a r l ys t a g eo ft h er e a c t i o n , t h ec o n c e n t r a t i o no fn o xi s r e l a t i v e l yh i g h , a n dt h ed u r a t i o nt i m ei sr e l a t i v e l ys h o r t ；w h i l et h es e c o n dp e a ki nt h el a t t e r s t a g ei sw i d ea n df i a t a c c o r d i n gt ot h ed a t a , o n l yap e a kw a sm a r k e dd o w ni nt h er e l e a s e p r o c e s so fs 0 2 t h e ”f i r s tp e a k o fn o xa n dt h ep e a ko fs 0 2a p p e a r e di na d v a n c ea st h e r e a c t i o nt e m p e r a t u r er o s e m o r e o v e r , t h ep e a kv a l u e si n c r e a s e da st h er e a c t i o nt e m p e r a t u r e r o s e 髓ee m i s s i o nl o a do fn 0 xa n ds 0 2i n c r e a s e dw i t ht h et e m p e r a t u r ei n c r e a s e i nt h e w h o l et e m p e r a t u r ep e r i o d , t h ee m i s s i o nl o a do fn o xi nt h ep u r ei sh i g h e rt h a na n yo t h e r r e a c t a n t w i 也t h ei n c r e a s eo fc o ，t h ee m i s s i o nl o a do fn o xr e d u c e d i nt h es a m er e a c t i o n t e m p e r a t u r e ，t h ee m i s s i o nl o a do fs 0 2i ss l i g h t l yh i g h e rt h a no t h e rs a m p l e sw h e nt h ec o a l c o m b u s t i o n o v e r a l l ，t h ee m i s s i o nl o a do fs 0 2i sn o tv e r yd i f f e r e n tf i - o me a c ho t h e r a tl a s t ，g e n e r a ls u m m a r yo ft h i sp a p e ra n df u r t h e rr e s e a r c hw a sp r e s e n t e d i th a s b e n e f i tf o rt h ef u r t h e rs t u d y i n g k e y w o r d s ：p a p e rm i l ls l u d g e ：c o a l ：c o m b u s t i o n ：t h e r m o g r a v i m e t r i ca n a l y s i s ；e x h a u s tg a s e s i v 符号表 符号表 失重曲线 失重速率曲线 差热分析曲线 试样实际重量 初始试样重量 试样在反应结束时( t = o o ) 的质量 失重率 升温速率，k r a i n - 1 污泥质量分数 着火温度， 最大燃烧速率，r a i n - 1 平均燃烧速率，r a i n 1 最大燃烧速率( d 血) 一对应的峰值温度，k 燃尽温度，k 燃尽时间，r a i n 半峰宽温度， 1 p ( d c o d z ) ( d o d d c ) m a x = 1 2 时所对应的温度区间，k ( d c o d x ) ( d c o d c ) m a x = 1 3 时所对应的温度区间，k 最大失重率对应的时间，m i n 着火时间，m i n 半峰宽所对应的时间，r a i n 频率因子，m i n d 表观活化能，k j m o l 气体常数，j ( k m 0 1 ) 挥发分特性指数，( 1 0 5 k 2 m i n 。1 ) 初期燃尽率，； 后期燃尽率，； v 咐啪姒m 帆 口p 彩乃m k 磊 功知名a e r。力办 广东工业大学硕士学位论文 c 6 s c d f d i 总燃尽率，； 燃尽指数，1 0 血1 综合燃烧特性指数，1 0 - 9 k - 3 i l l i l l - 2 可燃性指数，1o 。5 k 7 r a i n 。1 燃尽指数，l o 乍h 血3 着火指数，1 0 k i b i l l 2 v i 广东工业大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c ti nc h i n e s e i a b s t r a c ti ne n g l i s h h i s y m b o lt a b l e v c o n t e n t si nc h i n e s e c o n t e n t si ne n g l i s h ：) ( c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 】【1t h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dt h eh a r mo f p a p e rm i l ls l i u d g e 1 1 2t h ep r e s e n ts i t u a t i o na n dp r o b l e m so fs l u d g et r e a t m e n ta n dd i s p o s a l 2 1 2 1s l u d g et r e a t m e n ta n dd i s p o s a lm e t h o d 2 1 2 2t h ep r e s e n ts i t u a t i o no fs l u d g et r e a t m e n ta n dd i s p o s a la th o m ea n da b r o a d 5 1 2 3t h ep r o b l e m so fs l u d g et r e a t m e n ta n dd i s p o s a lm e t h o d 6 1 3t h ep r e s e n ts i t u a t i o no fs l u d g ei n c i n e r a t i o n 7 1 3 1t h ea p p l i c a t i o na n dt e c h n o l o g yo fs l u d g ei n e i n e r a t i o 7 1 3 2t h ee q u i p m e n to fs l u d g ei n c i n e r a t i o n 8 1 3 3t h ep r e s e n ts i t u a t i o no f s l u d g ei n c i n e r a t i o na th o m ea n da b r o a d 9 1 4r e s e a r c ho b j e e t i v ea n dc o n t e n t s 11 1 4 1r e s e a r c ho b j e c t i v e 11 1 4 2r e s e a r c hc o n t e n t s 1l c h a p t e r2b a s i cp r o p e r t yo fp a p e rm i l ls l u d g e 1 2 2 1e x p e r i m e n ts a m p l ep r e p a r a t i o n 1 2 2 2i n t r o d u c t i o no f e x p e r i m e n te q u i p m e n t 1 2 2 2 1e l e m e n t a la n a l y z e r ：p e 2 4 0 0 。1 2 2 2 2o x y g e nb o m bc a l o r i m e t e r 1 3 2 2 3i n t e g r a t e dt h e r m a lg r a v i m e t r i ca n a l y z e r - s t a 4 0 9 p c 1 4 2 2 4s t a t i cc o m b u s t i o ns y s t e m 1 5 x c o n t e n t s 2 3t e s tm e t h o d 。1 6 2 3 id e t e r m i n a t i o no f m o i s t u r ec o n t e n t 1 6 2 3 2d e t e r m i n a t i o no f v o l a t i l em a t t e r 1 7 2 3 3d e t e r m i n a t i o no f a s hc o n t e n t 1 7 2 3 4d e t e r m i n a t i o no f f i x e dc a r b o n 1 8 2 3 5d e t e r m i n a t i o no f c a l o r i f i cv a l u e 1 8 2 4t e s tr e s u l t 1 9 2 5s u m m a r y 1 9 c h a p t e r3c o m b u s t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fp a p e r m i l ls l u d g e c o a lm i x t u r e s 2 0 3 1c o m b u s t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n ds y n t h e t i cc o m b u s t i o np a r a m e t e r so fp a p e rm i l ls l u d g e 2 0 3 2t h e r m o g r a v i r n e t r i cc u r v eo f p a p e rm i l ls l u d g ea n dc o a l 2 2 3 3t h ee f f e c t so f h e a t i n gr a t eo np a p e rm i l ls l u d g ec o m b u s t i o nc h a r a c t e r i s t i c 2 4 3 4t h ee f f e c t so f b l e n d e dc o a lo np a p e rm i l ls l u d g ec o m b u s t i o nc h a r a c t e r i s t i c 2 5 3 5s u m m a r y 2 7 c h a p t e r4t h ed y n a m i ca n a l y s i so fp a p e rm i l ls l u d g ec o m b u s t i o n 2 9 4 1t h e r m a la n a l y s i sk i n e t i c sm o d e la n dp a r a m e t e r sc a l c u l a t e 2 9 4 2t h ed y n a m i ca n a l y s i so f p a p e rm i l ls l u d g e c o a l 玎：l i x m r e s 3 2 4 3s u m m a r y 3 4 c h a p t e r5t h ea n a l y s i so ft h e a c i d i cg a se m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c so fp a p e rm i l ls l u d g e c o m b u s t i o n 3 6 5 1t h em e c h a n i s m so f n o xa n ds 0 2p r o d u c t i o na n dt r a n s f o r m a t i o n 3 6 5 i it h em e c h a n i s m so f n o xp r o d u c t i o n 3 6 5 1 2t h em e c h a n i s m so f s 0 2 p r o d u c t i o n 3 7 5 2e x p e r i m e n ts a m p l ea n de q u i p m e n t 3 8 5 3e x p e r i m e n t a lr e s u l t sa n da n a l y s i s 3 9 5 3 it h ec h a r a c t e r i s t i c so f n o xe m i s s i o n 3 9 1 ；3 2t h ec h a r a c t e r i s t i c so fs 0 2e m i s s i o n 4 3 5 4s u m m a r y 4 4 x i 二c o n l u s i o n sa n d p r o s p e c t j ，：一：4 5 r e f e r e n c e s 4 7 p u b f i c a t i o n s 5 3 a n n o u n c e m e n to fo r i g i n a lc r e a t i o na n da u t h o r i z e du s e 5 4 a c k n o w l e d g e m e n t s 5 5 x 第一章绪论 第一章绪论 随着我国造纸工业的迅速发展，造纸污泥也成为污染环境的重要来源【1 1 。在制浆 造纸过程中，从不同工段产生大量的造纸废水，经过一段和二段的水处理生成大量的 造纸污泥【2 】，是污水处理后引入的二次污染物，其处理处置是造纸生产处理工艺的延 伸，是造纸企业开展清洁生产的必要步骤，也是控制水污染、保护城市环境不可缺少 的必要步骤。造纸工业的污泥按纤维来源可分为以下几类【3 】：用原木浆造纸产生的污 泥，叫作一次污泥( p r k n m ys l u d g e ) ；二次纤维利用在脱墨过程中产生的污泥，叫作 脱墨污泥( d e i n k i n gs l u d g e ) ；经过二次生化处理产生的活性污泥叫作二次污泥 ( s e c o n d a r ys l u d g e ) ；废纸和活性污泥混合在一起的污泥叫作混合污泥( c o m b i n e d s l u d g e ) 。一次污泥的主要成分是纤维、灰分、填料等：二次污泥的含细菌、真菌等 微小有机体较多：脱墨污泥含大量油墨及各种杂质、灰分等。一般造纸企业污泥包括 一次污泥和二次污泥，对于纯木浆污泥来说一次污泥占3 1 4 ，对于废纸浆污泥来 说一次污泥占1 5 0 a t , 3 0 t j 。根据目前我国的技术状况，造纸行业污水能达到排放标准， 但其产生的污泥由于其固体性质和生物性质，无论采用填埋、焚烧、投海等何种处置 方式，都存在着二次污染、成本高、耗费能源、处置空间有限的问题。造纸废水的污 泥产量大，一般是同等规模市政污水处理厂的5 1 0 倍，且成分复杂，含水量高，处 理难度大嘲。据统计，制浆造纸工业废水处理厂的污泥处置费用约占水处理装置运行 费用的5 0 以上【6 7 】。如何经济合理的处理处置这些污泥已经成为世界各国共同重视 和关注的环保问题热点之一。因此迫切需要开展污泥低成本深度脱水处理和资源化利 用技术的研究，使废弃的污染物变成有价值的宝贵资源，发展循环经济。 1 1 造纸污泥的特征及危害 随着我国造纸工业的快速发展，造纸废水处理量逐年提高，造纸污泥产量也急剧 增加。造纸污泥不同于其他的固体废物，它具有以下几个主要特征 s - l q ： ( 1 ) 含水率高( 8 0 左右) ，运输成本高； ( 2 ) 堆放占地面积大，污染土壤，污泥堆置的有害成份聚集容易产生高温或其 他化学反应，能杀灭土壤微生物，破坏土壤结构，使土壤丧失腐解能力； ( 3 ) 污泥的流变性使得填埋体易变形和滑坡，成为人为的“沼泽地 ，给填埋场 广东工业大学硕士学位论文 带来极大安全隐患，而且其高的含水率大大增加了填埋场渗滤液处理量，由于污泥细 小，经常堵塞渗滤液收集系统和排水管，加重了垃圾坝的承载负荷，给填埋场安全和 管理带来困难； ( 4 ) 微生物、致病菌含量高，不加处理，直接施用或弃置，不但降低了污水处 理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类活动构成了严重威胁； ( 5 ) 污泥恶臭污染环境，同时向大气排放温室气体( 是二氧化碳的2 0 倍) 。 大量的污泥目前绝大部分采取填埋或无规则弃置，这种方式无论在近期还是远期 都将成为地表水和地下水的潜在污染源。因此2 0 0 7 年建设部出台的城镇污水处理 厂污泥处置一混合填埋泥质标准和2 0 0 8 年环境保护部出台的生活垃圾填埋场污 染控制标准( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) 中都明确规定，污泥混合填埋含水率应小于6 0 。 1 2 污泥的处理与处置现状分析及存在的问题 污泥处理处置方法 通常把污水厂污泥的稳定和脱水( 一般脱水至7 0 - - 8 0 ) 称作污泥的处理将污 泥的堆肥、填埋、干化和加热处理及最终利用，称作污泥的处置【t 2 】。对产量大、成分 复杂的污泥进行科学、合理的处理处置不仅是污水处理事业的重要组成部分，其处理 处置程度的好坏也是评价污水处理状况的重要标准。 污泥处理处置的目的主要有以下四个方面嗍： ( 1 ) 稳定化。污泥稳定化的目的就是通过处理避免发生不希望的生物反应或者 使生物反应朝着希望的方向进行，改善污泥的脱水性质、减少污泥量为能够用于农业、 林业、城市绿化或者在垃圾填埋场最终处置创造条件。 ( 2 ) 无害化。污泥无害化的处理往往包括在稳定化处理之中，无害化的目的是 去除、分解或者“固定”污泥中诸如重金属、毒性有机化合物等的有毒有害物质，以 及消毒灭菌，使处理后的污泥在污泥最终处置中不会对环境造成危害。 ( 3 ) 减量化。由于污水处理厂污泥含水率高达8 0 左右，甚至更高，占据了大 量的体积和重量，给污泥的运输和综合利用带来了很大的困难，所以污泥处理中的一 个重要环节就是分离污泥中的水分以减少污泥的体积。 ( 4 ) 资源化。污泥的资源化是污泥的最终处置的一个方向，是在处理污泥的同 2 第一章绪论 时将污泥化害为利、循环利用，从而达到保护环境的目的。目前造纸污泥主要采取卫 生填埋、污泥焚烧、污泥热干化、污泥堆肥、海洋倾倒和污泥建材利用等的方法进行 处理与处置。 1 2 1 1 卫生填埋 卫生填埋操作相对简单，投资费用较小，处理费用较低，适应性强，但其侵占土 地严重，如果防渗技术不够完善，将导致潜在的土壤和地下水污染。污泥卫生填埋始 于2 0 世纪6 0 年代，到目前为止己经发展成为一项比较成熟的污泥处置技术。污泥填 埋是欧洲特别是希腊、德国、法国在前几年应用最广的处置工艺。由于渗滤液对地下 水的潜在污染和城市用地的减少等原因，对填埋处理技术标准要求越来越高，据美国 环保局估计，今后几十年内美国6 5 0 0 个填埋场将有5 0 0 0 个被关闭。德国2 0 0 0 年起 要求填埋污泥的有机物含量 黄 铁矿硫 噻吩硫 硫酸盐硫。有机硫析出的活化能约为2 7 2 k j t o o l ，无机硫约为 3 7 广东工业大学硕士学位论文 5 6 4 k j m o l r + j 。因此，有机硫的析出速率要高于无机硫。 有机硫在氧化性气氛中可直接氧化成s 0 2 ，而在还原性气氛中它们首先分解成 h 2 s 、c o s 和c s 2 ，然后再氧化形成s 0 2 ，在污泥热解过程中，侧链硫( 一s h ) 和环 硫链( 一s 一) 首先破裂，产生最早的挥发硫，h 2 s 的氧化反应按下列过程进行：h 2 s h s s o s 0 2 。有些无机硫比较稳定，分解温度很高，并不能转变成s 0 2 ，最后可 存在于炉渣中。污泥中的硫在焚烧时与空气中的氧结合成s 0 2 ，部分s 0 2 会转化成 s 0 3 ，s 0 3 的生成量除与燃料含硫量有关外，主要与烟气中的氧浓度有关，降低剩余 氧的浓度可使s 0 3 的转化率降低嗍。显然，污泥燃烧过程中s 0 2 的释放总量与燃料中 的硫含量有关。因此，s 0 2 的排放总量与污泥和煤在燃料中的份额有关。 5 2 试验样品和装置 污泥采自广东某造纸厂的脱水车间，煤样为广东某煤场烟煤，样品细度均为8 0 目。样品的特性见前文所述。按照实验计划，分别取污泥质量分数c o 为1 0 0 ( 纯泥) 、 0 ( 纯煤) 、6 0 、7 0 、8 0 、和9 0 等6 水