污水污泥裂解目标产物及残焦促进植物生长的研究
摘要：研究了污水污泥的低温裂解特性，考察了裂解终温和干燥到一定程度后污泥含水率对裂解产物分布及产物性质的影响，并分析了裂解产物中最合适的目标产物形式.经过分析比较，最终确定以污泥裂解残焦为目标产物并通过与普通土壤混拌进行了栽种大蒜和测试大蒜重金属浓度水平的实验,并考察残焦中重金属向植物迁移的情况.研究表明，干燥到一定程度的污水污泥在550℃下裂解时残焦的产率在40%或以上，其中灰分含量在60%～65%之间，富含氮、磷、钾.该残焦中重金属含量符合有关土地使用规定，能明显促进大蒜植株的生长，试验组平均株高比普通组高出3～4cm；但是快速生长的大蒜植株中重金属浓度略有增加。研究表明残焦是合适的污水污泥裂解目标产物，具有土地使用的前景，能够用于促进非食用目的的植物的生长。
随着污水处理率的提高，污泥产量逐年增长，成为目前废弃物处置热点之一.特别是重金属含量不高的污水污泥中含一定量的营养成分并具有一定的热值，可以采用裂解法进行资源化回收.与焚烧法相比，裂解更清洁，可以有效避免产生二噁英,同时污泥中的有机质转化为可燃气、焦油及残焦3种产物，通过调节反应温度等条件，可以分别实现以上述3种产物中任意一种为目标产品的处置模式.关于污泥裂解的研究报道也较多，主要集中在裂解机理分析[1～3]，关于最佳目标产物的讨论较少，虽然关于焦油的成分及其影响因素的分析有较多的报道[4,5]，但是由于污泥裂解焦油成份复杂，直接利用困难，是否为最佳的目标产物有待进一步研究.另外还有利用污泥裂解产气尤其是氢气的报道[6，7]，但反应温度较高(如950℃以上)，耗能较多且对裂解炉体材料要求高，而且残焦仍需要处理.残焦的高灰分含量和低热值特性使其不适合用做燃料[8]，但目前没有合适的残焦的资源化利用方式，虽然通过活化处理制吸附剂的研究有报道[9～11]，但由于品质差用途非常有限[12]。本文研究的目的之一是寻找一种合理、经济、可行的裂解残焦资源化方法，使得裂解作为污泥处置与资源化的手段具有竞争力，并为污泥提供一条经济可行的处理工艺。
理论上污水污泥裂解残焦仍具一定的肥效；有实践表明残焦能促进植物的生长，为定量确定污泥裂解残焦促进植物生长的效果及相应的裂解工艺参数，本文研究了污泥裂解残焦性质及其影响因素、进行了其促进植物生长效果的试验。
1 材料与方法
1.1 污泥
试验用污泥取自上海市曲阳污水处理厂，收到基含水率为78.38%.实验前先将试样置于75℃的干燥箱中干燥至恒重，该温度的设置是避免污泥的可能出现的分解反应；污泥的工业分析和元素分析见表1.由表1可知，污泥挥发分和灰分含量较高，而固定碳含量则较低，热值也不高。
1.2 裂解实验
表1 污泥（干基）的工业分析及元素分析
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