城市生活垃圾热分解特性的试验研究

本文在一台法国Setaram公司生产的TG -DTA92型热重差热分析仪上对 8种典型的城市生活垃圾组分进行了氮气环境下的热重 (TG)、微分热重 (DTG)和差热 (DTA)试验 ,研究了这些典型城市固体废物的热解特性 ,还以废纸为例研究了不同加热速率和不同终温对热解特性的影响 ,获得了它们的热解动力学特性参数 ,提出了相应的热解动力学反应模型。     

城市生活垃圾典型组分的热解动力学模型研究

对城市生活垃圾中的典型组分进行热重特性试验，根据热失重曲线得出了反应力学参数及反应速率控制方程，进而提出了一个通用的反应速率函数式，提出热解指数这个指标来表征垃圾的热解特性。结果表明：１．垃圾组分中，塑料、橡胶、植物类厨余热解符合三段模型，其余组分符合二段热解模型，在不同的温度范围内，热解的反应机理是不同的，且反应动力学参数也不相同。２．同一种组分，影响其反应速率的主要因素是反应动力学常数，升温速     

垃圾衍生燃料热重-红外联用法的热解特性

实验以中小城市垃圾典型组分合成RDF,利用热重-傅立叶变换红外光谱(TG-FTIR)联用法对其热解特性进行了研究,并求解了RDF热解反应动力学参数。结果表明城市垃圾合成RDF具有较高的热值,煤的混入具有良好的助燃效果,单一组分及RDF混合组分的热解服从动力学基本方程表征的规律,可以用来获得动力学参数。     

垃圾典型组分混合热解特性的实验研究

为揭示不同垃圾单组分对整体热解动力学特性的影响,通过自行设计的大物量热重分析装置就垃圾典型组分的混和热解特性进行了实验研究;并采用最小二乘法建立了热解反应动力学模型。并列出了双组分混合热解实验部分的实验结果及模型计算结果,两者吻合较好,为进一步建立垃圾综合热解神经网络模型奠定了基础。     

乙醇/苯胺废液热解及燃烧动力学研究

利用Q5000IR型热重分析仪对乙醇/苯胺废液进行了热解、燃烧特性实验,得到了废液热解、燃烧特性曲线,并求解了热解、燃烧特性参数。结果表明:添加乙醇能改善苯胺废液的热解、燃烧特性,具体表现为提高废液的烬性能,降低废液的着火温度、热解和燃烧活化能。通过对乙醇/苯胺废液燃烧和热解过程求解动力学参数,表明乙醇/苯胺废液热解和燃烧过程分别为1.0级反应和0.8级反应。     

城市生活垃圾热解和燃烧特性试验研究

用TG-DTG-DTA（热重-微分热重-差热）热分析联用技术研究了5种城市生活垃圾试样的热解和燃烧特性。考察水分和挥发分释放温度、着火温度、燃烧速率最大时温度、初始燃尽温度、最大燃烧速率和燃烧放热量等热解和燃烧特性参数;计算了热解过程和燃烧过程的动力学参数。结果表明,5种试样在热解和燃烧模式上存在差别,前段热解过程对后续燃烧过程影响明显,5种试样在热解和燃烧阶段都可用一级反应的动力学方程描述。     

压模成型对RDF热解动力学的影响

对城市生活垃圾衍生燃料(RDF)进行压模成型处理,改变其空间结构如比表面积、孔结构等,然后在TB-1型热天平中测试不同温度下的热解TG曲线,分析各种动力学参数,得出RDF性质、空间结构对热解反应速率、活化能、指前因子等动力学参数的影响规律.试验结果表明,压型试样的反应速率明显低于未压型试样,最佳热解反应温度段为550℃～650℃.部分压型试样的活化能和指前因子之间存在着补偿效应,虽然压型试样的活化能有所减少,但指前因子有约10倍左右的大幅度减小.     

热重法研究模化城市生活垃圾燃烧和热解特性

利用热重技术研究了模化城市生活垃圾(model municipal solid waste，MMSW)的热解和燃烧过程的特性。结果表明，在小于300℃的温度范围内，热解和燃烧的失重曲线基本一致，不同升温速率对失重特性有影响。利用分峰拟合处理技术对MMSW热处理过程的DSC曲线进行分析，发现MMSW燃烧和热解的失重特性基本上是所含物质失重特性的叠加。对MMSW热处理过程进行动力学分析，计算结果表明反应级数在1．2～1．8之间，化学反应的平均活化能在30～50kJ／mol之间。     

废旧光盘的热解实验研究及其回收利用

为了探索光盘的热解试验,利用TG/DTG和DSC技术对废旧光盘的热解特性和热值进行试验研究。由废弃光盘得出的曲线与PC曲线相似,说明光盘的主成分为聚碳酸酯,聚碳酸酯的着火点低、燃尽温度高、燃烧热值高。废旧光盘中含有聚碳酸酯,可以将其作为钢铁冶金或者火力发电等高能耗生产中的固体燃料。这样既减少废旧光盘造成的固体污染,也使资源得到充分利用。由实验获得废旧光盘的热分解开始温度为460℃终止温度870℃,热值达到-19 258 J/g。     

制浆造纸厂污泥热分解特性及其动力学、热力学分析

热解技术在制浆造纸厂污泥的无害化、资源化、减量化处置方面具有很大的应用潜力。目前对制浆造纸厂污泥在热解过程的热解行为、热动力学特性和产品组成情况了解仍不全面。采用热重红外联用(TG-FTIR)、快速热解-气质联用(Py-GC/MS)技术,研究了制浆造纸厂污泥在不同加热速率下的热分解行为以及挥发性产物的释放特性,并采用多组分平行反应动力学模型、动力学补偿法以及主图法探究了有机物热解动力学。研究结果表明,制浆造纸污泥中的有机物质主要集中在温度范围为140℃至600℃之间进行热解,热解产物主要包括H₂O、CH₄、CO₂、CO、NH₃、酮、醛、羧酸、酚、芳烃、醚和醇类等物质。随着热解温度升高至600～900℃时,制浆造纸污泥中的CaCO₃将会分解,产生大量CO₂,同时CO₂会与热解炭反应生成CO。研究采用的4组分的平行反应动力学模型可以较好地描述制浆造纸污泥中的有机物分解过程。4个假组分的平均表观活化能分别为171.54、179.50、192...     

废旧聚氨酯硬泡热解特性

采用热重分析仪对废旧聚氨酯硬泡在氮气中的热失重行为进行了研究,并对升温速率、热解终温对热解的影响进行了分析. 结果表明:在氮气气氛条件下,废旧聚氨酯硬泡热解主要发生在200～492 ℃;随着升温速率的提高,废旧聚氨酯硬泡热失重时挥发分初析温度向高温方向偏移,失重速率峰值(DTG_max)显著增大.利用热重-红外(TG-FTIR)联用方法对氮气气氛中10 ℃/min升温速率下的样品热解气体产物进行了检测. 结果表明:废旧聚氨酯硬泡热解产物有H₂O,CO₂,CO,CFC-11,以及含氯化合物、烯烃类、烷烃类和带有苯环等官能团的化合物,且主要气体产物有相似的析出规律.      

典型农药废盐热处理特性及适用性

随着我国农药行业的迅速发展,农药废盐的管理和无害化处置已经成为亟待解决的环境问题.为了解决农药废盐热处理适用性的问题,推进废盐热处理工业化进程,选择盐城某企业典型农药废盐开展热重试验和动力学模型研究,分析废盐的热处理特性;基于热重试验和动力模型获取的优化参数,进一步利用管式炉模拟试验研究循环流化床焚烧炉处置废盐的可行性.结果表明:该农药废盐热解和燃烧的失重过程相似,在升温过程中一直处于缓慢失重状态,但均只有一个明显的失重阶段.其中,热解的失重阶段为170~298℃,700℃时减重率达到84.08%,燃烧的失重阶段为194~315℃,700℃时减重率达到81.45%,为了使废盐充分反应,根据热重结果确定热处理温度为350℃.热处理动力学分析表明,燃烧和热解在失重阶段反应机理相同,氧气的存在可以促进废盐的热处理过程,确定了热处理的组分为空气组分,该农药废盐属于低热值成分复杂的固体废物.在上述条件下,利用管式炉模拟试验进一步优化了废盐的热处理条件为温度350℃、停留时间45 min、空气组分、空气流量40 mL/min.对热处理后的残留物及烟气进行GC/MS分析发现,热处理法可有效降低废盐中有机污染物含量,烟气中有害物质以苯系物为主,含有少量氯苯及氯代烃类有机物.研究显示,经过管式炉热处理试验后,废盐中有机污染物的去除率达82.93%,可以有效降低有机污染物含量,从而验证了该类废盐热处理的适用性.      

存余垃圾中废旧塑料性能演变及资源转化探讨

通过对全国范围内不同地域填埋场中存余垃圾组分含量以及存余垃圾中废旧塑料性能变化进行分析,发现存余垃圾中塑料占比较高,且填埋时间小于7a时,其力学及热学性能与未经填埋处理的原生废旧塑料性能基本无差异,具有较高的资源属性,但污染程度较高,难以直接进行高值化利用.文章进一步分析了国内现有清洁提质和处理处置技术,并针对存余垃圾中废旧塑料特性,提出一条由多效组合洁净技术与直接挤压成型工艺相结合的新型适用性清洁与高值化技术路线.     

矿化垃圾处理垃圾渗滤液的试验研究

试验研究了矿化垃圾细料与土壤作为生物反应床填料处理渗滤液效果的差异,以及加管通风条件对矿化垃圾柱和土壤柱处理渗滤液效果的影响. 结果表明:矿化垃圾细料对渗滤液中COD_Cr和NH₄＋-N的去除效果明显好于土壤. 在水力负荷为40 L/(m3·d)和布水时间为2.0 h的条件下,矿化垃圾细料对渗滤液中的COD_Cr和NH₄＋-N有良好的去除效果,去除率分别达73%和66%;而土壤对COD_Cr和NH₄＋-N的去除率分别只有52%和42%;加管通风条件使矿化垃圾对渗滤液的处理效果明显提高,对COD_Cr和NH₄＋-N的去除率分别提高了9%和26%.      

废弃塑料热降解及燃烧动力学试验研究

通过塑料的热降解现象试验，观察出塑料的热降解温度特性；通过废塑料燃烧过程的燃烧失重试验，计算出其燃烧动力学参数，分析塑料燃烧特性。结果表明：在高炉炉缸高温，富氧的环境中，废塑料能够得到迅速、充分的燃烧，可以部分代替焦碳和煤粉。     

陈腐垃圾掺烧对垃圾焚烧烟气中污染物排放的影响

将陈腐垃圾与生活垃圾协同焚烧是妥善腾退填埋场、缓解城市土地资源紧缺的重要方式之一。利用生活垃圾焚烧设施开展掺烧陈腐垃圾试验,按照0、10%、20%、25%、30%掺烧比例,分析掺烧对烟气中二噁英及其他污染物的排放影响。结果表明:颗粒物、SO₂、HCl、NO_x和二噁英浓度均随陈腐垃圾掺烧比例提高而逐渐上升。当掺烧30%时,PCDD/Fs毒性当量浓度约为0.13 ng-TEQ/m3,超过GB 18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》中排放限值。掺烧比例从0提高至20%,炉内PCDD/Fs生成量增加,处理设施入口毒性当量浓度升高14%,而烟气处理工艺对其去除率仍超过99%。掺烧陈腐垃圾在一定程度上促进了从头合成(De novo)反应。为确保掺烧烟气中污染物达标排放,应充分考虑陈腐垃圾的填埋时间、性质、热值、垃圾焚烧及污染防治技术等因素。     

矿化垃圾对剩余污泥厌氧水解、酸化的影响

通过向剩余污泥发酵系统中加入不同剂量的矿化垃圾的方法,探究了矿化垃圾对剩余污泥厌氧水解、酸化过程的影响.结果表明,添加1/3g/g TSS(总悬浮固体)剂量以内的矿化垃圾能显著提高WAS的水解、酸化过程,且矿化垃圾的最佳投加量为1/3g/g TSS,在此条件下,试验组SCOD/TCOD以及最大产酸量(183.45mg COD/g VSS,发酵时间为6d)均高于空白组(79.45mg COD/g VSS,发酵时间为10d).机理研究表明,矿化垃圾能够促进污泥的溶解、蛋白质和多糖的水解以及氨基酸和葡萄糖的酸化.在投加矿化垃圾的反应体系中与水解、酸化有关酶的活性也均高于空白试验组,进一步证实了矿化垃圾能够强化污泥厌氧发酵的水解酸化反应.     

聚氯乙烯(PVC)类医疗废物的热解特性研究

为研究含聚氯乙烯医疗废物的热解特性,选取输液管和尿样盒为对象,利用差热热重分析仪,在氮气气氛下进行热重实验,探讨了二者热失重行为和机制,分析了反应过程中热量变化及热解剩余物性状,建立了反应动力学模型.结果表明,输液管和尿样盒的降解过程以主要成分PVC的热解机制为主导,分别在约200～390℃和约390～550℃区间内,呈现两段主要的热解过程,最大热解速率分别出现在315℃和470℃左右;增塑剂可降低样品脱氯的温度并增加失重率,样品复杂的成分导致失重峰不规则且不平滑;热解过程为吸热反应,呈现2个明显的阶段,分别对应试样的两段热解,热延迟的存在导致DTA峰温稍滞后于对应的DTG峰温;建立的"整体两步四反应模型"能很好地描述输液管和尿样盒的热解行为.