污泥掺烧过程中Cl/S/P/矿物质的热交互作用对Cd迁移转化行为的影响

采用化学热力学平衡分析方法,应用污泥实测数据模拟计算了污泥掺烧过程中Cl/S/P与矿物质的交互作用,重点模拟研究了Cl/S/P/矿物质交互体系对Cd迁移转化的影响.研究结果表明,污泥掺烧过程含Cl、S及P逸出气体以HCl(g)、SO_2(g)及(P_2O_5)_2(g)形式排放.污泥掺烧含有CaO-SiO_2-Al_2O_3体系中,CaO可以抑制S以SO_2(g)释放,而SiO_2及Al_2O_3对SO_2(g)逸出有促进作用,同时CaO及Al_2O_3可以抑制P的挥发.污泥掺烧过程中SiO_2及Al_2O_3对Cd挥发都有一定抑制作用,但CaO及Fe_2O_3对Cd基本无影响;当Cl存在时,Ti O2和SiO_2对Cd吸附作用减弱,并使Al_2O_3吸附剂失效;当S存在时,可导致吸附剂对Cd中毒,而P可导致Al_2O_3吸附剂失效;Cl-S-P耦合体系中,单一矿物质对Cd迁移转化影响主要受Cl和S控制.SiO_2+CaO+Al_2O_3共存体系中,Cl的存在可导致固体吸附剂SiO_2和Al_2O_3失效;S、S+Cl、S+P、S+Cl+P的存在受控元素为S,并且可以抑制Cd的挥发;P、Cl+P的存在对Cd影响受控元素为Cl,可促进Cd挥发.     

污泥焚烧过程中Pb的迁移行为及吸附脱除

在一维固定燃烧炉上进行了城市污水污泥层燃模拟实验,重点研究了不同焚烧工况条件下重金属Pb的迁移行为和形态转化特征,并利用4种固体吸附剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)对污泥焚烧过程中Pb的排放进行脱除,同时把结果与热力学模型计算进行了对比.热力学平衡计算得到污泥焚烧过程中Pb主要以PbO(g)形式挥发,当氯化物存在时,Pb主要以PbCl2(g)形式挥发,并且Cl有促进Pb挥发的趋势;当硫化物存在时,Pb主要以PbSO4(s)形式存在,阻滞了Pb的挥发;固体吸附剂Al2O3、SiO2、CaO的加入有稳定的(PbO)(Al2O3)(s)、PbSiO3(s)和CaPbO4(s)化合物生成,延缓了PbO(g)生成温度,并且Al2O3对Pb脱除效果优于SiO2和CaO.焚烧实验得到,随着焚烧温度的升高,焚烧底渣中Pb的残留量有减小趋势,并且底渣中Pb的易还原态比例逐渐增加,残渣态比例有下降趋势;焚烧时间的延长,对焚烧过程中Pb的挥发影响不大,但底渣中Pb的残渣态比例有所减小.焚烧过程中水分的增加导致Pb的氯化态向氧化态转变,阻滞了Pb的氯化物挥发,而空气过剩系数的增加,导致Pb的残留率下降.污泥焚烧过程中固体吸附剂CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土的加入有利于Pb的残留并固定在焚烧底渣中,从控制Pb挥发角度来看,CaO及Al2O3的效果要优于粉煤灰和高岭土.     

污泥焚烧过程中Pb的迁移行为及吸附脱除

在一维固定燃烧炉上进行了城市污水污泥层燃模拟实验,重点研究了不同焚烧工况条件下重金属Pb的迁移行为和形态转化特征,并利用4种固体吸附剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)对污泥焚烧过程中Pb的排放进行脱除,同时把结果与热力学模型计算进行了对比. 热力学平衡计算得到污泥焚烧过程中Pb主要以PbO(g)形式挥发,当氯化物存在时,Pb主要以PbCl2(g)形式挥发,并且Cl有促进Pb挥发的趋势;当硫化物存在时,Pb主要以PbSO4(s)形式存在,阻滞了Pb的挥发;固体吸附剂Al2O3、SiO2、CaO的加入有稳定的(PbO)(Al2O3)(s)、PbSiO3(s)和CaPbO4(s)化合物生成,延缓了PbO(g)生成温度,并且Al2O3对Pb脱除效果优于SiO2和CaO. 焚烧实验得到,随着焚烧温度的升高,焚烧底渣中Pb的残留量有减小趋势,并且底渣中Pb的易还原态比例逐渐增加,残渣态比例有下降趋势;焚烧时间的延长,对焚烧过程中Pb的挥发影响不大,但底渣中Pb的残渣态比例有所减小.焚烧过程中水分的增加导致Pb的氯化态向氧化态转变,阻滞了Pb的氯化物挥发,而空气过剩系数的增加,导致Pb的残留率下降.污泥焚烧过程中固体吸附剂CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土的加入有利于Pb的残留并固定在焚烧底渣中,从控制Pb挥发角度来看,CaO及Al2O3的效果要优于粉煤灰和高岭土.     

垃圾 RDF 中重金属高温挥发特性

温度对垃圾RDF中Hg、As、Cd的挥发影响很明显,而对Pb、Zn、Cu的影响要小,对Cr、Ni的影响则最小。随着氯含量的增加,焚烧时重金属的挥发均呈增加的趋势,尤其在高氯含量下,对难挥发重金属的影响较明显。垃圾RDF中水分增加时,重金属的挥发出现减小的趋势,但影响的程度都较小,其中Pb、Zn的挥发随水分含量的增加减小略明显,水分变化对Cu的影响较小,而对Hg、Cd、Ni、Cr几乎没有影响。在垃圾RDF中分别加入5%的CaCO3和CaO后,重金属的挥发特性出现减小的趋势,其中,CaCO3对Pb、Cd、Ni的吸附效果较好。因此,可利用CaCO3和CaO作为吸附剂,达到控制烟气中重金属排放目的。     

固体添加剂对污泥焚烧过程中重金属迁移行为的影响

利用高温固定管式炉研究了4种固体添加剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)对污泥焚烧过程中6种重金属(Pb、Cd、Cu、Cr、Ni、Zn)在底渣中的迁移行为与固化残留特征的影响.结果表明,污泥焚烧过程中4种固体添加剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)的加入有利于重金属固定并且残留在焚烧底渣中,并且随着固体添加剂添加比例的增多,重金属的残留率也逐渐增加.焚烧温度对固体添加剂吸附重金属的效果有很大影响,其中重金属自身熔点、沸点及重金属在污泥中的赋存形态是决定其挥发性的一个重要因素.不同固体添加剂对不同重金属迁移的抑制效果有很大差异,从控制重金属挥发角度来看,固体添加剂高岭土和CaO要优于其他固体添加剂.固体添加剂活性中心与重金属化合物分子的相互作用取决于这些活性位的分布及重金属的化学性质.     

焚烧飞灰高温过程中重金属的挥发及其氯转化特征

研究了垃圾与污泥掺烧后的焚烧飞灰在900℃、1 000℃高温处置过程中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)随不同停留时间的挥发特性,并研究了添加剂氯化物(CaCl2、MgCl2、NaCl、FeCl3、AlCl3)对重金属转化与挥发特性的影响.结果表明,没有添加氯化剂情况下,污泥焚烧飞灰中不同重金属的挥发特性有较大的差别,其中Pb的挥发率超过80%,而Cu的挥发率<30%,重金属的挥发性大小依次为:Pb>Cd>Zn>Cu.热处置过程中重金属的挥发率受温度的影响较大,而停留时间的延长对重金属挥发促进效果较小,并且易挥发元素Pb和Cd表现尤为明显.飞灰中添加氯化剂后,重金属的挥发性有显著的改变,并且难挥发元素Cu和Zn的挥发性增加较Pb和Cd显著.随着Cl含量的增加,重金属挥发率有增加的趋势,但不同种类的氯化物对重金属氯转化差异较大,其中NaCl对重金属Cd、Zn和Cu挥发特性的促进效果小于其它氯化剂.研究结果为飞灰最大限度无害化处理及资源化回收利用提供理论依据.     

污泥特性研究及处置方法探讨

选取城市污泥和几种电镀污泥,研究其成分、组成、热特性以及所含不同重金属——Zn、Cr、Cd、Pb、Hg、Co、Ni、As在焚烧产物中的迁移规律。研究表明:城市污泥成分较接近黏土,热值也较高,可以替代黏土或者燃料入水泥窑;低温时污泥失重比较大,高温时失重趋于平缓;在焚烧灰渣中Zn和Ni属于容易富集的元素;Cr也容易残留在底灰中;Cu、As和Hg不易富集,易生成气态产物挥发到烟气中。最后根据污泥特性提出处置建议。     

中国城市污泥重金属区域分布特征及变化趋势

通过整理和统计国内外文献(2006—2013年)报道的中国城市污泥重金属含量,分析了近年来中国城市污泥重金属的区域分布特征和变化趋势.结果表明,城市污泥重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni含量分别为182.5、65.3、729.6、2.1、1.4、11.5、97.5和44.9 mg·kg-1,与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的中碱性土壤污泥农用污染物控制标准限值比较,Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni的超标率分别为2.3%、0、5.9%、5.5%、2.9%、0、0和3.5%;与酸性土壤污泥农用污染物控制标准限值比较,Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni的超标率分别为7.1%、1.3%、10.3%、27.4%、20.0%、0、1.6%和12.1%.不同区域城市污泥重金属含量存在一定差异,城市污泥Hg和As在北方地区含量较高,而Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和Ni在南方地区含量较高.与2006年城市污泥重金属含量相比,本研究城市污泥重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni含量均呈下降趋势,降幅分别为29.0%、16.5%、40.9%、9.0%、29.8%、41.8%、5.3%和23.6%.     

硫化物对垃圾掺烧污泥焚烧飞灰高温过程中重金属挥发的影响

对某垃圾掺烧污泥焚烧厂焚烧飞灰进行了采样,在对飞灰进行热重(TG-DTG)分析基础上,重点研究了飞灰水洗前后及其添加不同硫化物(S、NaS、Na2SO3、Na2SO4)经高温处置过程中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)的挥发特性.结果表明,飞灰中重金属Zn、Pb含量较高,Ni的含量较低,而Cd含量达到29.4 mg·kg-1.飞灰水洗后Pb、Cu、Zn的含量均比原灰中高,而Cd的含量降低.飞灰TG-DTG曲线在579～732℃、949～1 200℃这2个温度范围失重率较大,拐点温度分别为690℃和1 154℃.焚烧飞灰中Pb表现出易挥发的特性,其挥发率超过80%,而Cu挥发性较小,其挥发率<30%.飞灰水洗后,重金属的挥发率有显著的降低,其中重金属的挥发性大小依次为:Zn>Pb>Cd>Cu.飞灰热处置过程中预先加入Na2SO3、Na2SO4后,重金属(Cu、Pb、Zn、Cd)挥发率降低明显,而S的加入只能降低Zn的挥发率;Na2S加入后Cd、Zn挥发率下降.水洗飞灰添加Na2S后可降低4种重金属的挥发率,S及Na2SO3的加入分别降低了Cu和Zn的挥发率;4种硫化物的加入都可降低Cd的挥发率.研究结果为飞灰最大限度无害化处理及资源化回收利用提供理论依据.     

水泥窑协同处置过程中重金属挥发流向规律模拟

采用自主研发的静态实验设备和小型水泥回转窑模拟装置,分别模拟静态和动态条件下生料中不同类型重金属在不同温度、反应时间下的挥发特性及流向规律。重金属Pb、Zn、Cd的挥发率均随着温度升高而逐渐升高,同温度下窑煅烧气氛下生料中Pb、Zn、Cd及As的挥发率均低于空气气氛下的挥发率;As挥发率随温度升高先逐渐升高后逐渐减少,重金属氯化物挥发率较高。添加重金属的生料粉在800℃以下的温度煅烧后,物料中主要的晶相为CaCO_3、SiO_2及金属氧化物,CaMg(CO_3)_2的衍射峰主要存在600℃以下。由800℃开始,CaCO_3发生分解,并出现CaO衍射峰;从1 000～1 400℃下,生料粉在重金属作用下逐渐生成较为复杂的化合物。在动态模拟条件下,熟料中As、Cd、Pb及Zn的平均固化率分别为85.48%、83.19%、84.49%、85.20%。绝大部分重金属均存在于熟料中,而挥发到大气中的重金属仅为0.002%～0.2%。     

川南山区土壤与农作物重金属特征及成因

土壤及农作物中的重金属超标会影响人类生存环境和身体健康,为研究重金属在川南山区土壤与农作物中的富集特征及成因,以四川省南部山区的沐川县北部为研究区,采集了耕作土壤样品1699件,水稻籽实样品30件,玉米籽实样品31件,茶叶样品15件,对应农作物根系土壤样品76件,应用数理统计、主成分分析、相关分析等技术,研究土壤和农作物中重金属富集特征及成因、重金属在农作物与根系土的相关性.结果表明耕作土壤中重金属含量较高,其算术均值高于全国土壤背景值,且均存在超过风险筛选值采样点,其中Cd超标点数达770个;耕作土壤中重金属主要来源于地质背景,其次受土壤中的有机质及酸碱度和人类活动的影响.农作物中重金属均低于国家标准,农作物对重金属的富集系数总体表现为：茶叶 > 水稻 > 玉米.通过相关分析表明,土壤中重金属总体特征为含量高和活性低,未对3种农作物的质量安全造成影响,而土壤中CaO、Fe₂O₃和MgO对玉米和水稻籽实中重金属含量有一定影响.     

不同调理方案下污泥脱水性能评价指标的相关性研究

污泥脱水性能评价指标选取不同导致目前调理剂难以进行比选.以聚丙烯酰胺（PAM）、FeCl3及无机复合物等几种常用的调理剂为例,通过测定调理后污泥比阻（SRF）、毛细吸水时间（CST）、污泥沉降性能、泥饼含水率及污泥脱水率5个常用评价指标,探讨了各种指标之间的相关性.结果表明,当分别使用不同种类和不同投加量的调理剂时,SRF与CST具有良好的正线性相关性（R2分别为0.96、0.93）.SRF及CST均能准确地反映污泥板框压滤脱水性能,但不能很好地预测离心脱水效果.污泥的沉降性能与SRF、CST大致呈现出相同的变化规律.由于泥饼含水率与脱水率存在一定的相关性,但不存在对应性,因此优选调理剂时,建议综合考虑泥饼含水率和脱水率.     

调理剂FeCl_3/CaO对深度脱水市政污泥燃烧特性的影响

利用热重分析仪(TG-DTG)研究了Fe Cl3/Ca O添加量和升温速率对深度脱水市政污泥燃烧特性的影响,并得出污泥燃烧的动力学参数.试验结果表明,Fe Cl3/Ca O深度脱水后的泥样燃烧过程中有4个失重阶段:水分的析出、挥发分1的燃烧、挥发分2和固定碳的燃烧、以碳酸钙的分解为主的无机物分解.随着调理剂添加量的增加,可燃性指数和挥发分特征指数得到提高,有利于污泥初期的燃烧;而燃尽指数和综合燃烧特性指数先略微上升后降低,适量的添加量有助于污泥燃烧.燃烧动力学计算表明,反应峰前的反应级数一般取0.5,峰后取2,表观活化能随Fe Cl3/Ca O添加量的增加而升高.     

Fe/Zn-TMS体系吸收去除催化裂化干气中H2S的性能

本研究采用FeCl3·6H2O、ZnCl2和环丁砜(TMS)复配形成的Fe/Zn-TMS体系脱除催化裂化(FCC)干气中的H2S,并用30%H2O2氧化再生Fe/Zn-TMS体系.同时,研究了各活性成分比例、吸收液体积浓度、吸收液pH值等对脱硫效率的影响,以及H2O2用量、吸收富液pH值对Fe2+氧化率的影响.结果表明,n(FeCl3·6H2O)∶n(ZnCl2)∶n(TMS)为0.45∶0.55∶1,吸收液pH为0.75,体积浓度(W)为50%的条件下能长时间高效脱硫,最高脱硫率达99.9%;在n(Fe2+)∶n(H2O2)为2∶1,吸收富液pH为0.65的条件下,Fe2+氧化率达96.7%.体系可循环使用3次,且能耗低、操作简单.     

安徽庐江县砖桥潜在富硒土壤重金属元素空间变异与来源

为查明安徽省庐江县砖桥村周边潜在富硒区土壤中重金属及Se元素的空间分布特点及来源,采集该区域范围内430个表层（0~20 cm）土壤样品,测定土壤中w（OM）、w（TN）、w（TP）、w（K₂O）、w（TS）、w（TFe₂O₃）、w（As）、w（Cd）、w（Cr）、w（Cu）、w（Hg）、w（Pb）、w（Ni）、w（Se）和w（Zn）,并运用GIS、地统计学和主成分分析等方法进行土壤重金属元素空间变异特性与来源分析.结果表明:研究区土壤中w（Cr）、w（Ni）均低于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的土壤污染风险筛选值,只有1个采样点的w（As）、w（Hg）和极少数采样点的w（Cd）、w（Pb）、w（Zn）以及部分采样点的w（Cu）超过GB 15618-2018土壤污染风险筛选值,但农产品不存在Cu污染风险.土壤重金属和Se的质量分数的变异系数为0.23~0.80,属中等程度变异.土壤中w（Cr）与w（Ni）,w（As）与w（Se）,w（Cu）与w（Pb）、w（Zn）、w（Hg）、w（Cd）的空间分布特征相似,w（Zn）、w（Se）、w（Cu）、w（Cr）、w（Ni）的空间自相关性均较强,w（Pb）、w（As）、w（Hg）、w（Cd）的空间自相关性均处于中等水平,提取的5个主成分累计方差贡献率为71.677%.土壤中Se主要来源于富硒岩矿石,Cu、Zn主要来源于地质背景（矿脉发育）,Cr、Ni主要来源于成土母质,Pb、Cd、Hg主要受到地质背景和农业活动的共同影响,As受到富硒岩矿石和农业活动的共同影响.研究显示,综合土壤元素含量、变异强度、空间自相关及其提取的主成分,能有效识别成土母质、地质背景及农业活动等对农田土壤中重金属的影响;研究区内富硒岩矿石可持续为区域土壤提供Se源,土壤质量可满足地方发展特色富硒农业的要求.      

广西典型岩溶地区重金属在土壤-农作物系统中累积特征及其影响因素

为了揭示碳酸盐岩区土重金属高背景值区土壤-农作物系统中重金属的迁移和累积特征,选择广西典型碳酸盐岩高背景值区,系统采集了大宗农作物及其配套耕层土145组,分析了耕层土壤和农作物中As、Cd、Cr、Pb、Hg、Cu、Ni、Zn的含量,并通过统计分析、计算生物富集因子及相关分析等方法,开展重金属元素在典型岩溶区土壤-农作物中累积特征及其影响因素研究.结果表明,研究区耕层土壤重金属含量显著高于广西和全国表层土壤平均值,其中,Cd、Zn含量是广西表层土壤平均值的1.3倍和4.9倍,是全国表层土壤平均值的1.5倍和7.3倍.依据GB 15618—2018和GB 2762-2017,耕层土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的点位超标率分别为43.45%、88.97%、14.48%、8.28%、4.14%、9.66%、6.90%、33.79%,水稻中仅有Cd和Hg超标,超标率分别为6%和2%,分析显示耕层土壤中重金属含量与农作物籽实中重金属含量无对应关系.不同土壤-农作物系统中,Zn元素迁移能力最强,Cr元素迁移能力最弱;晚稻对Cd、Hg、As、Cr,玉米对Zn的吸收富集能力强;重金属元素在水稻和玉米中的生物富集因子普遍较低,明显低于非碳酸盐岩区农田土壤.相关分析显示,土壤pH、有机质、Fe₂O₃和Al₂O₃与重金属元素生物富集因子呈显著负相关,土壤中Se元素能够有效抑制农作物对重金属元素的吸收;随着土壤中碳酸盐含量增加,重金属从土壤向水稻的迁移受到抑制,但对玉米对重金属的吸收无显著影响.     

Estimation of pollutant concentrations in the atmosphere by measuring corrosion rates of several metals—I. Correlation between reflectance of each exposed metal and elongation of exposed rubber up to the break point

The atmospheric corrosion rates of several metals depend on the concentration of air pollutants. This premise was used to estimate the concentration of air pollutants. In this work, 12 metals and three rubber bands were exposed in 21 locations on the Osaka Plain and its surroundings for a month (July 1991) when ozone concentration on the plain was at a maximum. The correlation between the damage to the exposed rubber sample and the change of the color reflectance of the exposed metals was examined. The metals for which the obtained correlation coefficients were larger than about 0.80 were Ag, Al, Cd, Fe, Ni, Pb and Ti. In these metals, the types of surface coating Ag and Cu accorded with the results of a former investigation (Ag₂O(blue) and patinas(red)). Other metals showed as PbSO₄(green) in Pb, NiO(dark green) in Ne, FeSO₄(green) and Fe₂O₃(red) in Fe.     

河北省土壤化学元素的背景值与基准值

地球化学背景值和基准值是了解土壤元素地球化学特征的重要参数,而河北省土壤化学元素背景值和基准值的研究程度尚浅.基于此,收集了河北省2004～2018年间的多目标区域地球化学调查和土地质量地球化学调查数据,覆盖范围约占全省陆域面积的71%.以表层和深层土壤数据为基础,利用科学和稳健的中位值-绝对中位差法,计算了河北全省及11个地级市土壤中54项指标[Ag、Al₂O₃、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、CaO、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Fe₂O₃、Ga、Ge、Hg、I、K₂O、La、Li、MgO、Mn、Mo、N、Na₂O、Nb、Ni、P、Pb、pH、Rb、S、Sb、Sc、Se、SiO₂、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr和总碳(TC)、有机碳(C_org)]的背景值、基准值和它们的变化区间,同时还计算了每个指标的自然背景变化率.结果表明,与全国相比,河北省大多数土壤化学元素的背...     

活化过硫酸盐对市政污泥调理效果的影响

常规污泥脱水技术只能将市政污泥含水率降到80%左右,难以满足日益严格的污泥处理处置要求.活化过硫酸盐产生硫酸根自由基SO4·-具有强氧化性,可用于破坏污泥的絮体结构.本研究利用Fe2+活化过硫酸钠(SPS)的方法进行污泥调理,以到达改善污泥的脱水性能的目的.结果表明,当Fe2+与S2O2-8投加量(以绝干污泥计)分别为25.88 mg·g-1、80 mg·g-1(Fe2+与S2O2-8摩尔比为1.1∶1)时,污泥毛细吸水时间CST和污泥比阻SRF降低率最大,滤液中蛋白质和多糖浓度达到最大.进一步的研究表明,污泥Zeta电位值由负向正变化,颗粒比表面积增大,絮体由密集的团状变成结构松散的层状结构,污泥脱水性能提高.