《脫水污泥超臨界水氣化利用中C:H:O對反應過程的影響》是依託河海大學，由朱偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：脫水污泥超臨界水氣化利用中C:H:O對反應過程的影響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱偉
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
污水廠污泥的處理處置過程中，污泥的高含水率成為處理處置方式的重要限制因素。而超臨界水氣化技術恰恰能夠利用高含水率這個特點，將其轉化為優勢。通過將污泥中水分轉化為超臨界水，達到處理的目的之外，還能轉化為清潔能源-氫氣。由於污泥中水分形態複雜，物質成分複雜，超臨界水氣化中存在效率低，出現衍生污染物的問題，高效、清潔、可產業化的氣化原理成為關鍵。基於對污泥超臨界水氣化處理產氫的四年基礎性探索，提出了脫水污泥直接氣化的高效超臨界技術，而高濃度的反應過程主要受到C：H:O的影響。因此，從C:H:O變化條件下超臨界反應的原理出發，研究污泥氣化過程、產物、制御條件，為形成高效、清潔的污泥超臨界水氣化技術提供基礎性理論依據。
結題摘要
超臨界水氣化制氫技術因其利用水的超臨界狀態，分解、氣化有機物形成富氫的可燃氣體。若將該技術用於污泥的處理與處置上，不但能解決污泥含水率高的問題，而且能將污泥中有機物氣化為富氫的可燃氣體。由於污泥中水分形態複雜，物質成分複雜，超臨界水氣化中存在效率低，出現衍生污染物的問題，高效、清潔、可產業化的氣化原理成為關鍵。 對於理論上或者熱力學上認為的超臨界水完全氣化反應，生成物僅為二氧化碳、 氫氣、 一氧化碳及甲烷。反應物則簡單的可以表示為 CHxOy 的化合物。可以認為在超臨界條件下主導有機物與水反應過程的主要因素就是 C:H:O。而污泥濃度的變化，主要是參與反應水分的變化，也就是 H，O 的數量發生了變化。可以認為C:H:O 對超臨界水氣化反應過程的影響就是高濃度污泥（脫水污泥）超臨界水處理中的 關鍵科學問題。 研究主要針對10種不同性質的脫水污泥，研究了以下內容： ①C:H:O變化條件下脫水污泥直接超臨界水氣化關鍵產物特性：不同性質脫水污泥進行超臨界水氣化，反應後總產氣量隨污泥有機質含量及C/H2O的增加而增加；焦炭含量隨污泥含水率的降低及C/H的增加而增加；多環芳烴(PAHs)生成量隨污泥揮發分含量及C/O的增加而增加。 ②基於C:H:O脫水污泥超臨界水氣化介觀反應動力學方程：基於集總的思想，將產物歸為氣相、水相、固相、油相四部分，提出了可能的反應路徑，構建了脫水污泥超臨界水氣化反應動力學。 ③阻斷碳化反應及避免POPs合成的超臨界水氣化調控方式。以PAHs為例明確了脫水污泥超臨界水氣化反應過程中有機污染物的分布規律、生成機理、影響因素及抑制機理。通過添加Ni-H2O2複合催化劑可有效抑制中間產物的聚合反應，促進原有芳環化合物的開環反應，並促進開環產物氣化產氫，在有效抑制PAHs生成的前提下，促進氫氣產率提高約29倍。
