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研究生:謝主信
研究生(外文):Ju-Shin Shie
論文名稱:石化污泥熱解特性與衍生液態燃料之研究
論文名稱(外文):Pyrolysis Characteristics of Petrochemical Sludge and Its Derivated Liquid Fuel
指導教授:林國雄林國雄引用關係
指導教授(外文):Kuo-Hsiung Lin
學位類別:碩士
校院名稱:輔英科技大學
系所名稱:環境工程與科學系碩士班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:112
中文關鍵詞:VOCs污泥熱裂解
外文關鍵詞:VOCssludgepyrolysis
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污泥主要的來源為工廠中的廢水處理及產業製程之殘餘物,由於污泥裡面含有豐富的有用物料,如加以善用將可再利用資源化,不僅降低環境的再次污染,兼可回收有機質進而轉化為能源或吸附劑及建築用骨材等資源性的物質。
本研究以石化廠廢水處理後所產生之生物污泥為材料,利用熱裂解技術,探討其在高溫爐與模型廠中熱裂解溫度與加熱時間對固態、液態及氣態產物特性的影響。實驗結果顯示,在固體孔隙特性方面,隨著溫度越高(400℃~600℃),其比表面積由56m2/g提高至307m2/g。液態產物經過分餾系統得到的液態燃料,平均熱值從於6731 kcal/g提高至9100 kcal/g左右。熱解時產出的氣態濃度隨著溫度升高而增加,其中某些VOCs對人體健康會造成危害。
本研究亦利用水洗冷凝方法,嘗試控制熱解產出之有機污染氣體。結果顯示,熱解產出氣體經水洗控制後,減少效率為49%,其中鏈狀污染物減少效率約為58%,環狀污染物減少效率約為47%。綜合以上結果,我們認為石化污泥具有資源化再利用之經濟價值,惟有機氣體污染物之控制需進一步研究。
The sludge produced from wastewater treatment and industry processes. The sludge could be reused because of the enrichment in their remaining resource. They can be derived energy by the enriched organic matter, prepared available adsorbent or construction material, so that the secondary pollution will be reduced from the environment. In this study, the bio-sludge was collected from wastewater treatment process of petrochemical plant and pyrolyzed in an electric thermal furnace or a pilot-scale plant. The effects on characteristics of pyrolytic product including solid, liquid and gas types for different pyrolytic temperature and duration time were examined. The results indicated that the specific surface area (from 56 to 307 m2/g) of residual solid increased with increasing temperature (from 400 to 600 ℃); heating values of liquid fuel derived from distillation by using liquid product ranged from 6731 to 9100 kcal/g; gas product concentration increased with increasing pyrolytic temperature, while some VOCs exhausted from pyrolysis were hazardous for human health.
In addition, the air pollution control was investigated by using condensation method, and the effects to reduce the emission of organic gas product from bio-sludge pyrolysis were compared. The results indicated that the chain-forming compounds were reduced as 58% in its concentration; the cyclic-forming compounds were reduced as 47% in its concentration; and the both were reduced as 49% in the concentration of total organic compounds. In overview, pyrolysis of petro-derived sludge is appropriate for the purpose on resource reuse, but the air pollution control followed by process of pyrolysis is needed to further studied.
中文摘要 і
英文摘要 іі
目錄 ііі
表目錄 vі
圖目錄 vііі
第一章 前言 1
1-1 研究緣起 1
1-2 研究目的 3
第二章 文獻回顧 4
2-1 污泥之來源與特性 4
2-2 污泥之處理及處置方法 6
2-3 熱裂解 8
2-4 污泥熱解後之產物特性 11
2-5 污泥熱解後之VOCs有害產物特性 16
2-5-1 VOCs對人體健康之影響 16
2-5-2 VOCs氣體之防治 16
第三章 研究方法 19
3-1 研究流程 19
3-2 實驗步驟 23
3-2-1 污泥脫水及熱解 23
3-2-2 固體殘餘物收集步驟 24
3-2-3 液體衍生物收集步驟 25
3-2-4 液體產物分餾 26
3-2-5 氣體產物收集步驟 27
3-3 實驗設備與分析方法 28
3-3-1 高溫熱解系統 28
3-3-2 三成份分析 31
3-3-3 熱值分析 32
3-3-4 元素分析設備與方法 33
3-3-5 微量金屬元素分析設備與方法 33
3-3-6 揮發性有機氣體分析設備與方法 34
3-4 品管與品保 37
3-4-1 GC/MS檢量線製作 37
3-4-2 方法偵測極限 38
第四章 結果與討論 43
4-1 污泥組成特性分析 43
4-1-1 石化污泥組成分析 43
4-1-2 元素分析 44
4-1-3 微量金屬元素成分分析 45
4-2 污泥熱解固態產物分析 47
4-2-1 不同溫度下元素成分分析 47
4-2-2 不同溫度下微量金屬元素成分分析 49
4-2-3 固體孔隙特性分析 52
4-3 污泥熱解液態產物分析 55
4-3-1 高溫爐液體有機化合物定性分析 57
4-3-2 模型廠液體有機化合物定性分析 63
4-3-3 液體分餾之特性 71
4-4 高溫爐與模型廠之熱解特性分析比較 76
4-4-1 脫水比較 76
4-4-2 熱解殘餘物收集及衍生吸附劑之比較 76
4-4-3 衍生燃料特性之比較 78
4-5 污泥熱解氣態分析 80
4-5-1 氣態產物成分分析 80
4-5-2空氣污染防制效率 93
第五章 結論與建議 96
5-1 結論 96
5-2 建議 98
參考文獻 99
附錄一 模型廠熱解後之液體產物定性分析:分子量、CAS及可能
物種名稱一覽表 103
附錄二 分餾後分析圖譜 108
附錄三 石化污泥經熱解後所產生之液體產物分餾前、後圖 111
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