垃圾填埋场渗滤液催化超临界水气化制氢研究

In this research, reclamation and treatment of landfill leachate was studied. Process of supercritical water gasification was analysed with construction of dynamics model and optimization of reaction process.The influence of different process conditions on supercritical water gasification reaction was studied. The degradation pathway of landfill leachate was reached. Gasification and hydrogen production echanisms were illustrated. On this basis, the semiempirical dynamics was established. In this rearch, catalytical process and key factors were analysed after screening catalyzor. Thermodynamic equilibrium of supercritical water gasification was analysed..The research involves :.(1)Decomposing and converting mechanism of landfill leachate during supercritical water gasification process was discussed, gasification and hydrogen production mechamisms were explained from the microscopic view. (2)The effect of reaction temperature, water density , catalyzor concentration on gasification efficiency were clarified. (3)The modified first-order rate expression was regressed from experimental data, and dynamics of supercritical water gasification was analysed from macroscopic view. (4)Thermodynamic equilibrium of supercritical water gasification was analysed This research achievement presents new method for landfill leachate effective treatment and resource utilization. Basic data for landfill leachate gasification further research was provided.

本项目拟从垃圾填埋场渗滤液资源化处理为出发点，系统分析渗滤液的超临界水气化过程、构建动力学模型，优化工艺过程。分析不同工艺条件对气化过程的影响及其原因。分析得出有效的渗滤液超临界水气化降解途径，明确气化的原理，产氢机理。在此基础上，建立半经验的动力学模型。研究将筛选有效催化剂，分析其催化过程并研究影响催化过程的关键因素，同时对气化过程热力学平衡进行初步分析。.研究工作主要从以下几方面展开：（1）探讨渗滤液在气化过程中的降解、转化机制，从微观角度阐明气化产氢的反应机理；（2）阐明反应过程参数（反应温度、水密度、催化剂量）对气化产氢效果的影响；（3）对实验数据利用经验速率方程进行拟合，从宏观角度揭示渗滤液气化产氢的动力学；（4）气化过程热力学初步分析。本项目的研究成果为生活垃圾填埋场渗滤液的有效处理和资源化利用提供新的方法，为渗滤液气化产氢的深入研究提供基础数据.

超临界水气化制氢技术是生物质资源化利用的一种重要方法。垃圾渗滤液是一种难处理的高浓度有机废水，传统的处理技术只专注于污染物的去除，对其进行资源化利用的研究并不多。前期研究结果表明，在超临界水氧化条件下，渗滤液中污染物可在非常短的时间内被大量去除。市政污泥、食物废料等高浓度有机废弃物均可在超临界水条件下获得较高的气化产氢效能。因此，将超临界水气化技术应用于垃圾渗滤液的处理，考察了气化制氢的主要影响因素，探讨了气化制氢机理和反应动力学。主要研究内容如下：. （1）考察了不同渗滤液浓度、反应温度、压力和停留时间对渗滤液气化制氢效果以及污染物去除效率的影响。研究结果表明，气化获得的气体主要由氢气、甲烷、二氧化碳和一氧化碳组成，氢气组分含量和产率随着反应温度的升高而增加。获得了最佳的气化制氢反应条件。.（2）探讨了气化制氢的机理和反应动力学。研究结果表明，气化获得的氢气一方面来源于水作为反应物参与的蒸汽重整反应、水气转换反应以及甲烷化反应；另一方面来源于渗滤液中有机污染物的分解。用幂指数方程，通过数据拟合，得到气化制氢动力学方程。.（3）选择了四种碱金属催化剂，考察不同种类催化剂投加量对气化制氢和污染物去除效果的影响。研究结果表明，催化剂的添加能有效提高氢气的组分含量和产率以及污染物的去除。四种催化剂对制氢能力的影响顺序依次是NaOH＞KOH＞Na2CO3＞K2CO3。.（4）对催化制氢机理和动力学进行了研究。研究结果表明，催化剂的添加有效的加快了制氢反应速率和有机物的分解速率，通过数据拟合获得了不同催化剂情况下的反应动力学方程。.本项目的研究结果丰富了超临界水气化制氢技术的研究理论，提供了垃圾渗滤液资源化利用的新方法，探讨了气化制氢的影响因素、反应机理和动力学方程，为其他高浓度有机废水的资源化利用提供了新方法和理论依据。.近三年，在该项目的资助下共发表SCI论文2篇，EI 1篇，核心5篇，申请发明专利3项。