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低温等离子体降解模拟污泥干化废气中氨和硫化氢的实验研究

作　者: 杨丽琴
导　师: 陆胜勇
学　校: 浙江大学
专　业: 热能工程
关键词: 非热电弧等离子体介质阻挡放电等离子体污泥干化废气氨硫化氢
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

热干化是实现污泥减量化、稳定化的重要手段,然而热干化过程中会产生带有恶臭气味的废气,其中NH3和H2S的浓度较之其他污染物高出两个数量级,是污泥干化恶臭废气中的主要污染物。目前最常用的处理方法——吸收法和生物法存在着对气体成分变化适应性差以及处理费用高的缺陷。低温等离子体技术作为一种新型的废气处理技术,已受到各国研究者的广泛关注。研究表明该技术可以在常温常压下实现对气态污染物的高效降解。本文采用了一种新型的非热电弧等离子体进行了气态污染物降解的研究。选取浓度为300mg/m3的NH3和200mg/m3的H2S作为模拟污泥干化废气的成分。分别考察了供给电压和气体流量变化对污染物去除率、能量利用率以及副产物浓度的影响,并对非热电弧等离子体在降解单一NH3和H2S与降解NH3/H2S混合气时,污染物的去除率、能量利用率以及副产物浓度进行了对比。最后,开展了介质阻挡放电等离子处理NH3的初步实验研究。本文取得的主要结论如下：(1)非热电弧等离子体对单一NH3和H2S都有很好的降解效果；NH3和H2S的去除率均随着供给电压的升高而升高。供给电压为11kV时,NH3的去除率随着气体流量的升高而降低,当气体流量处于8-10L/min之间时,NH3的去除率为100%,且能量利用率在气体流量为10L/min时达到最大值10.26g/kWh.而供给电压11kV条件下,气流量在8-16L/min之间时,H2S的去除率不受气体流量变化的影响,保持100%不变；当气体流量升高到16L/min时,能量利用率达到最大值6.83g/kWh。(2)NH3与H2S混合后,供给电压为11kV的条件下,H2S的去除率与混合前一样,不随气体流量的增加而变化,保持100%；而NH3的最高去除率下降到了92.5%。与混合前相比,混合后NO与SO2的产量有了很显著的降低；且能量利用率与降解单一NH3和H2S相比,分别提高了60.6%和133.3%。(3)相同气氛下,NH3的去除率随着供给电压的增加而增加；而相同供给电压条件下,N2气氛中NH3的去除率要远高于Ar气氛中的去除率。Ar气氛中,11kV供给电压条件下,随着气体流量的增加,NH3去除率呈明显的下降趋势。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-31
  1.1 污泥的分类及其环境影响  11-12
  1.2 污泥处理处置技术  12-15
  1.3 污泥热干化技术  15-19
    1.3.1 污泥干化的概念  15
    1.3.2 污泥干化过程中污染物排放研究现状  15-16
    1.3.3 污泥干化废气的危害  16-17
    1.3.4 恶臭废气处理方法  17-19
  1.4 等离子体法处理恶臭废气  19-29
    1.4.1 等离子体概念  19
    1.4.2 低温等离子体降解废气作用机理  19-20
    1.4.3 低温等离子体降解废气研究进展  20-29
  1.5 本文研究的内容及意义  29-31
第二章本文实验装置  31-38
  2.1 实验原料和实验仪器  31
  2.2 实验装置与系统流程  31-36
    2.2.1 非热电弧等离子体反应器  31-32
    2.2.2 介质阻挡放电等离子体反应器  32-33
    2.2.3 非热电弧等离子体降解NH_3和H_2S的实验装置  33-34
    2.2.4 介质阻挡放电等离子体反应器降解NH_3的实验装置  34
    2.2.5 NH_3和H_2S配气系统  34-36
  2.3 实验参数选择  36
  2.4 分析检测方法  36-37
  2.5 反应性能评价  37-38
第三章非热电弧等离子体降解NH_3的实验研究  38-45
  3.1 前言  38-39
  3.2 实验结果与讨论  39-44
    3.2.1 供给电压对NH_3去除效果的影响  39-40
    3.2.2 气体流量对NH_3去除效果的影响  40-42
    3.2.3 供给电压和气体流量对NO生成浓度的影响及NO的生成机理  42-44
  3.3 本章小结  44-45
第四章非热电弧等离子体降解H_2S的实验研究  45-51
  4.1 前言  45-46
  4.2 实验结果与讨论  46-50
    4.2.1 供给电压对H_2S去除效果的影响  46
    4.2.2 气体流量对H_2S去除效果的影响  46-48
    4.2.3 气体流量和供给电压对SO_2生成浓度的影响及SO_2生成机理  48-50
  4.3 本章小结  50-51
第五章非热电弧等离子体降解NH_3和H_2S混合物的实验研究  51-58
  5.1 前言  51
  5.2 实验结果与讨论  51-56
    5.2.1 混合后气体流量、供给电压及NH_3和H_2S的混合对NH_3去除率的影响  51-53
    5.2.2 混合后气体流量、供给电压及NH_3和H_2S的混合对H_2S去除率的影响  53
    5.2.3 NH_3和H_2S的混合对放电功率的影响  53-55
    5.2.4 NH_3和H_2S的混合对降解副产物的影响  55-56
  5.3 本章小结  56-58
第六章介质阻挡放电等离子体降解NH_3的初步研究  58-63
  6.1 前言  58
  6.2 反应机理分析  58-60
    6.2.1 N_2为背景气的条件下NH_3的降解机理  58-59
    6.2.2 Ar为背景气的条件下NH_3的降解机理  59-60
  6.3 实验结果与讨论  60-62
  6.4 本章小结  62-63
第七章全文总结及展望  63-66
  7.1 全文总结  63-64
  7.2 本文主要创新点  64
  7.3 存在的不足及建议  64-66
参考文献  66-74
作者简介  74

低温等离子体降解模拟污泥干化废气中氨和硫化氢的实验研究

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