污泥的處置利用已成為我國環(huán)境與能源領(lǐng)域的難點和熱點問題。本專著是結(jié)合作者長期在污泥熱解領(lǐng)域一線科研及眾家之長而撰寫的，總結(jié)與論述了市政污泥熱解轉(zhuǎn)化特性、污染物釋放及產(chǎn)物分析應用。本專著主要涉及成分分析、熱解特性、污染物形成及防控、產(chǎn)物分析及應用、熱解過程TEA和LCA評價等相關(guān)內(nèi)容。 本書內(nèi)容全面、結(jié)構(gòu)緊湊、層層遞進。總結(jié)與論述了市政污泥熱解轉(zhuǎn)化特性、污染物釋放及產(chǎn)物分析應用，首先對污泥全特性進行分析，進而從宏觀尺度與微觀尺度對污泥熱解特性進行分析闡述，再者對重點元素及污染物的生成及釋放進行總結(jié)，最后結(jié)合污泥熱解技術(shù)的工程實例進行全方位分析與介紹。
胡艷軍，教授、博士生導師、浙江工業(yè)大學能源與動力工程研究所所長。浙江省高等學校中青年學科帶頭人、校首批青年英才培育計劃等。擔任浙江省生態(tài)與環(huán)境修復協(xié)會副會長，浙江省環(huán)境科學學會理事、浙江省能源標準化委員會委員、《Waste Disposal & Sustainable Energy》期刊編委、《燃料化學學報》和《能源環(huán)境保護》青年編委等。主要從事減污降碳多源有機固廢清潔熱轉(zhuǎn)化技術(shù)及過程污染控制研究等工作，包括有機固廢熱解氣化、熱轉(zhuǎn)化過程污染物控制、固廢基生物炭材料、熱處置殘余物資源轉(zhuǎn)化利用等。先后主持了國家自然科學基金項目、省自然科學基金重點項目、省科技廳重點研發(fā)項目課題以及其它科技項目等30余項。在《Small》《Journal of Hazardous Materials》《Journal of Cleaner Production》《Waste Management》等環(huán)境領(lǐng)域高水平期刊發(fā)表SCI論文40余篇。以第1完成人獲中國商業(yè)聯(lián)合會科學技術(shù)進步獎一等獎、產(chǎn)學研合作促進會產(chǎn)學研合作創(chuàng)新成果優(yōu)秀獎，以主要完成人獲天津市科技進步獎二等獎、上海交通協(xié)會科學技術(shù)進步獎二等獎。多次被國內(nèi)和國際學術(shù)會議邀請做特邀報告和專題報告。
第一章 概 述 1.1 污泥來源、產(chǎn)量及分類 1.1.1 污泥來源 1.1.2 污泥產(chǎn)量 1.1.3 污泥分類 1.2 污泥的理化特性 1.2.1 污泥的水分賦存特征 1.2.2 污泥的基本特性 1.2.3 污泥的絮體特征 1.2.4 污泥的復雜組分 1.2.5 污泥的資源價值 1.3 污泥熱解技術(shù) 1.3.1 污泥熱解的定義及發(fā)展 1.3.2 污泥熱解的基本原理 1.3.3 影響污泥熱解特性的因素 1.3.4 污泥熱解的技術(shù)類型 1.4 污泥處置的瓶頸和問題 1.4.1 高含水性 1.4.2 復雜理化組分 1.4.3 政策法規(guī) 1.4.4 面臨的處置問題 第二章 污泥的全特性 2.1 污泥的基本特性 2.1.1 物理特性 2.1.2 化學特性 2.1.3 生物特性 2.2 污泥的有機結(jié)構(gòu) 2.2.1 污泥表面官能團分析 2.2.2 污泥含碳基團定量分析 2.2.3 污泥含氧基團定量分析 2.3 污泥的有機組分 2.4 污泥的礦物組分 2.5 污泥的總磷和總鉀和重金屬 第三章 基于宏觀尺度的污泥熱解特性 3.1 污泥熱干化特性 3.1.1 污泥熱干化實驗方法 3.1.2 熱風溫度和流速對水分逸出的影響 3.1.3 厚度對水分逸出的影響 3.1.4 干化過程污泥內(nèi)部溫度變化 3.2 污泥熱干化過程的動力學和收縮特性 3.2.1 污泥干燥模型分析 3.2.2 有效濕分擴散系數(shù) 3.2.3 污泥干化的表觀活化能 3.2.4 污泥干化過程中顆粒收縮特性 3.2.5 收縮對有效濕分擴散系數(shù)的影響 3.3 污泥熱解熱重特性 3.3.1 溫度對污泥熱解特性的影響 3.3.2 升溫速率對污泥熱解特性的影響 3.3.3 污泥內(nèi)在礦物質(zhì)對其熱解特性的影響 3.3.4 氧濃度對熱解特性的影響 3.3.5 低氧下污泥與生物質(zhì)共熱解特性 3.4 污泥熱解表觀動力學特性 3.4.1 熱動力學分析方法 3.4.2 污泥熱解過程中的動力學特性 3.4.3 污泥內(nèi)部礦物質(zhì)對熱動力學的影響 3.4.4 低氧碳化熱動力學反應模型 3.4.5 低氧下污泥與生物質(zhì)共熱解動力學分析 3.5 污泥熱解能耗分析 3.6 污泥熱解技術(shù)經(jīng)濟性 第四章 基于微觀尺度的污泥熱解機制 4.1 污泥有機結(jié)構(gòu)和無機組分分析 4.1.1 污泥表面官能團分析 4.1.2 污泥含碳基團定量分析 4.1.3 污泥含氧基團定量分析 4.1.4 污泥中礦物組分分析 4.2 污泥含碳和含氧基團熱演變機理 4.2.1 氣相產(chǎn)物TG-FTIR聯(lián)用分析 4.2.2 基于Py-GCMS分析主要含碳、氧化學基團分布特性 4.2.3 殘焦表面化學特性分析 4.3 污泥典型有機結(jié)構(gòu)體的熱解反應路徑 4.4 污泥礦物組分對典型化學基團熱解轉(zhuǎn)化的影響機制 4.4.1 固有礦物組分對有機C和O熱解遷移轉(zhuǎn)化影響 4.4.2 脫礦對污泥熱解氣體產(chǎn)物析出的影響 4.4.3 單一礦物組分對熱解產(chǎn)物及碳、氧化學基團分布影響 4.5 污泥熱解特性及碳遷移規(guī)律 4.5.1 三相產(chǎn)物分布規(guī)律 4.5.2 氣體組分分析 4.5.3 表面官能團分析 4.5.4 熱解焦油中有機物分布 4.5.5 熱解過程中碳的遷移規(guī)律 第五章 污泥熱解過程中有機硫、氮轉(zhuǎn)化及其臭氣排放控制 5.1 引言-有機硫、氮概述 5.1.1 有機硫、氮組成 5.1.2 含硫臭氣產(chǎn)生及主要成分 5.1.3 含氮臭氣產(chǎn)生及主要成分 5.1.4 污泥熱解有機硫、氮轉(zhuǎn)化國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5.2 污泥熱解過程中有機硫遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究 5.2.1 三相產(chǎn)物中硫分布規(guī)律 5.2.2 含硫臭氣組分分布 5.2.3 焦油中含硫組分布 5.2.4 焦中含硫組分分布 5.2.5 有機硫模型化合物熱解過程硫轉(zhuǎn)化 5.2.6 熱解過程中有機硫的遷移轉(zhuǎn)化路徑 5.3 污泥熱解過程中含硫臭氣排放控制研究 5.3.1 堿調(diào)理對含硫臭氣排放影響規(guī)律 5.3.2 堿調(diào)理對硫在焦油中分布影響規(guī)律 5.3.3 堿調(diào)理對硫在焦中分布影響規(guī)律 5.3.4 堿調(diào)理對有機硫模型化合物轉(zhuǎn)化影響 5.3.5 堿調(diào)理對污泥熱解含硫臭氣排放控制機制 5.4 污泥熱解過程中有機氮遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究 5.4.1 三相產(chǎn)物中氮分布規(guī)律 5.4.2 含氮臭氣組分分布 5.4.3 焦油中含氮組分布 5.4.4 焦中含氮組分分布 5.4.5 有機氮模型化合物熱解過程硫轉(zhuǎn)化 5.4.6 熱解過程中有機氮的遷移轉(zhuǎn)化路徑 5.5 污泥熱解過程中含氮臭氣排放控制研究 5.5.1 鈣、鈉鹽對含氮臭氣排放影響規(guī)律 5.5.2 鈣、鈉鹽對氮在焦油中分布影響規(guī)律 5.5.3 鈣、鈉鹽對氮在焦中分布影響規(guī)律 5.5.4 鈣、鈉鹽對有機氮模型化合物轉(zhuǎn)化影響 5.5.5 鈣、鈉鹽對污泥熱解含氮臭氣排放控制機制 第六章 污泥熱解過程中多環(huán)芳烴的生成與控制 6.1 引言-PAHs概述 6.1.1 PAHs的定義 6.1.2 PAHs的危害 6.1.3 污泥熱解生成PAHs國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 6.1.4 添加劑對熱解產(chǎn)物中PAHs的影響 6.2 污泥熱解油中PAHs的檢測方法 6.2.1 熱解產(chǎn)物的預處理方法 6.2.2 液相產(chǎn)物PAHs的檢測方法 6.3 污泥熱解過程中PAHs生成與演變規(guī)律研究 6.3.1 液相產(chǎn)物中16種PAHs質(zhì)量占有比 6.3.2 液相產(chǎn)物中PAHs含量與毒性當量 6.3.3 液相產(chǎn)物中不同環(huán)數(shù)PAHs賦存規(guī)律 6.3.4 氣相產(chǎn)物中16種PAHs質(zhì)量占有比 6.3.5 氣相產(chǎn)物中PAHs含量與毒性當量 6.4 不同來源污泥熱解過程中PAHs生成規(guī)律研究 6.4.1 液相產(chǎn)物中16種PAHs質(zhì)量占有比 6.4.2 液相產(chǎn)物中PAHs含量與毒性當量 6.4.3 液相產(chǎn)物中不同環(huán)數(shù)PAHs賦存規(guī)律 6.4.4 氣相產(chǎn)物中16種PAHs質(zhì)量占有比 6.4.5 氣相產(chǎn)物中PAHs含量與毒性當量 6.4.6 氣相產(chǎn)物中不同環(huán)數(shù)PAHs賦存規(guī)律 6.5 不同預處理方式對熱解液相產(chǎn)物中PAHs分布影響 6.5.1 液相產(chǎn)物中16種PAHs分布與毒性當量 6.5.2 液相產(chǎn)物中不同環(huán)數(shù)PAHs賦存規(guī)律 6.5.3 不同預處理方式對污泥熱解液相產(chǎn)物中PAHs分布的影響 6.6 不同添加劑對液相油中PAHs生成與分布的影響 6.6.1 高溫熱解過程添加劑對液相產(chǎn)物中PAHs生成與分布的影響 6.6.2 低溫熱解過程添加劑對液相產(chǎn)物中PAHs生成與分布的影響 6.7 添加劑負載量對液相產(chǎn)物中PAHs生成與分布的影響 6.7.1 液相產(chǎn)物中16種PAHs質(zhì)量占有比 6.7.2 液相產(chǎn)物中16種PAHs含量與毒性當量 6.7.3 液相產(chǎn)物中不同環(huán)數(shù)PAHs賦存規(guī)律 6.8 熱解液相產(chǎn)物中PAHs的影響因素 6.8.1 升溫速率對PAHs分布影響 6.8.2 停留時間對PAHs分布影響 6.9 熱解液相產(chǎn)物中含氧有機物分布規(guī)律研究 6.9.1 無添加劑對液相產(chǎn)物中含氧有機物的影響 6.9.2 CaO對液相產(chǎn)物中含氧有機物影響 6.9.3 KCl對液相產(chǎn)物中含氧有機物影響 6.9.4 Na2CO3對液相產(chǎn)物中含氧有機物影響 6.9.5 Fe2O3對液相產(chǎn)物中含氧有機物影響 6.10 本章小結(jié) 第七章 污泥熱解過程中環(huán)境持久性自由基的生成與分布 7.1 引言-EPFRs概述 7.1.1 環(huán)境持久性自由基的定義 7.1.2 環(huán)境持久性自由基生成的影響因素 7.1.3 生物炭中環(huán)境持久性自由基的研究 7.1.4 環(huán)境持久性自由基的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 7.2 EPFRs的檢測方法 7.3 污泥單獨熱解生物炭表面EPFRs的分布規(guī)律 7.3.1 不同熱解溫度下污泥基生物炭表面EPFRs分布規(guī)律 7.3.2 不同停留時間污泥基生物炭表面EPFRs分布規(guī)律 7.3.3 控氧工況下污泥基生物炭表面EPFRs分布規(guī)律 7.3.4 污泥基生物炭表面EPFRs半周期壽命衰減特征 7.4 污泥摻混生物質(zhì)混合共熱解生物炭表面EPFRs的分布規(guī)律 7.4.1 不同熱解溫度下生物炭表面EPFRs分布特征 7.4.2 生物質(zhì)摻混比對生物炭表面EPFRs自旋濃度的影響 7.4.3 生物質(zhì)摻混比對生物炭表面EPFRs種類的影響 7.5 基于PHSiO2模擬熱解過程中EPFRs的生成機理 7.5.1 概述 7.5.2 熱解溫度對EPFRs生成的影響 7.5.3 金屬氧化物對EPFRs生成的影響 7.5.4 PHSiO2質(zhì)量比對EPFRs生成的影響 7.6 基于MCBzSiO2模擬熱解過程中EPFRs的生成機理 7.6.1 熱解溫度對EPFRs生成的影響 7.6.2 金屬氧化物對EPFRs生成的影響 7.6.3 MCBzSiO2質(zhì)量比對EPFRs生成的影響 7.7 前驅(qū)體熱解-EPFRs 7.8 本章小結(jié) 第八章 污泥熱解炭資源化利用 8.1 污泥熱解碳的基本特性 8.1.1 工業(yè)分析與元素分析 8.1.2 熱值分析 8.1.3 灰分化學成分分析 8.1.4 磷和鉀含量 8.1.5 礦物相結(jié)構(gòu) 8.2 污泥熱解碳的表面特性 8.2.1 污泥熱解碳的氮氣吸附、脫附曲線 8.2.2 污泥熱解碳的孔徑分布 8.2.3 污泥熱解碳的孔結(jié)構(gòu)特性參數(shù) 8.2.4 污泥熱解碳的表面形貌分析 8.3 污泥熱解炭的吸附特性 8.3.1 熱解碳對甲基藍吸附性能分析 8.3.2 熱解碳對孔雀石綠吸附 8.3.3 吸附前后pH值對比 8.3.4 吸附模型 8.3.5 殘渣吸附動力學研究 8.3.6 熱解殘渣重金屬Cu(II)、Cr(VI)吸附性能 8.4 熱解過程重金屬遷移行為 8.4.1 重金屬含量分析 8.4.2 重金屬的形態(tài)分析 8.4.3 重金屬毒性分析 第九章 污泥熱解技術(shù)的工程實例 9.1 國外實施案例 9.2 國內(nèi)實施案例
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