深度脱水污泥焚烧过程中调理剂的热转化行为及其对重金属挥发的影响

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深度脱水后污泥焚烧过程中调理剂的热转化过程及逸出产物,并预测了含Cl调理剂与CaO耦合作用对重金属迁移转化及排放的影响.研究结果表明,污泥添加单一调理剂Al_2(SO_4)_3、Fe_2(SO_4)_3、FeSO_4、AlCl_3及FeCl_3后,Fe和Al在高温下主要以Al_2O_3(s)和Fe_2O_3(s)存在,主要气态产物是HCl和SO_2.调理剂CaO和FeCl_3共存且含量增加时,焚烧过程中HCl(g)逸出过程变慢,并且Fe_2O_3(s)易于和CaO(s)作用导致Fe_2O_3(s)存在温度区间变窄.污泥未添加调理剂焚烧过程中,重金属Cd、Pb、Cr、Tl、Hg、As易于以Cd(OH)_2(g)、PbO(g)、CrO_2(OH)_2(g)、AsO(g)、Hg(g)、Tl(g)形式挥发,而Cu、Zn、Ni以其氧化物形式存在而难挥发.调理剂FeCl_3及CaO添加到污泥后,重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Hg、Tl)的分布受FeCl3的影响大于CaO,导致其形成重金属氯化物而挥发,而Cr和As与CaO作用生成CaCr_2O_4(s)、Ca_3(AsO_4)_2(s)热稳定化学物,抑制了Cr、As的挥发.当脱水污泥与含硫化物掺烧时,重金属(Pb、Cu、Zn、Ni)挥发受到Cl的影响大于S,在低温区间其主要以硫酸盐为主,在中高温区间以氯化物存在,而Hg和Tl不受硫化物影响.     

一种新型高温脱氯剂的基础性研究

以价廉易得的天然矿物及碱为化学活性组分 ,制得一种新型高温脱氯剂GH1。该脱氯剂在 6 5 0℃、空速2 5 0 0h- 1 和进口HCl气体体积浓度 1 80 0mg m3条件下的穿透氯容量达到 37 2 % ,同时机械强度合格。实验还考察了主要成分配比、空速和温度对脱氯性能的影响 ,并对床层氯分布进行了数学模拟     

上海地区大气中氯化氢和颗粒氯排放源清单初步研究

氯自由基对于臭氧和二次气溶胶的生成贡献不容忽视.夜间颗粒相氯(Cl~-)可以通过与N_2O_5的复杂反应转化生成ClNO_2,其光解产生的氯自由基将显著影响大气污染的形成机制.本文以上海地区为案例,以2017年为基准年,收集了人为源活动水平数据,采用排放系数估算方法,首次建立了上海地区人为源氯化氢(HCl)和颗粒氯(Cl~-)的排放清单;并进一步结合模型计算海盐气溶胶排放的颗粒氯(Cl~-).结果表明,2017年上海市人为源和天然源排放的HCl和Cl~-分别为1207 t和820 t,其中,燃煤、工业、垃圾焚烧和秸秆燃烧产生的HCl排放量分别为327、134、722和24 t.燃煤源中的燃煤电厂和其它行业燃烧约占燃煤源排放的80%;工业源中水泥为HCl的最大排放源,约占工业源排放的51%;垃圾焚烧厂排放约占总HCl排放的60%,为最大的HCl排放源.燃煤、工业源、垃圾焚烧、秸秆焚烧、烹饪源和海盐的颗粒Cl~-排放量分别为82、153、498、47、39和0.6 t,燃煤源中的燃煤电厂占燃煤Cl~-排放的40%,供热、其他行业和家庭燃烧分别占燃煤Cl~-排放的24%、22%和14%;钢铁行业为工业源的主要Cl~-排放源,约占工业源排放的90%,垃圾焚烧厂占全部Cl~-排放的61%,烹饪源中餐饮企业为最主要排放源,占烹饪源的70%;天然源海盐的排放量极少,未占到总排放的1%.从空间分布来看,浦东新区、宝山、普陀、松江和金山排放的HCl和Cl~-占到全市人为源总排放的80%,为主要的HCl和Cl~-排放区域.本文研究建立的上海地区大气中氯化氢和颗粒氯排放源清单,对于深入研究氯化学机制对二次污染的影响提供了重要的数据参考.     

挥发回转窑处置钢丝绳行业污泥的污染物排放研究

通过利用挥发回转窑处置钢丝绳行业污泥的工业化试验,测定了烟气排放参数及污染物排放指标,分析了污泥添加对挥发回转窑烟气排放的影响程度及各项污染物指标之间的相关性。结果表明,污泥添加量18%～22%,对挥发回转窑烟气排放无影响,烟尘、SO2、氮氧化物、Zn、Pb、HCl等各项污染物指标均符合国家控制标准;烟尘排放浓度与Pb、Zn排放浓度呈显著正相关;SO2排放浓度与烟气含氧量、空气过剩系数、排放浓度呈显著负相关。通过控制烟气中烟尘浓度可减少Zn、Pb的排放,在满足SO2排放浓度达标的同时,还应加强工艺供氧量的管理,控制的产生,减少烟气对生产设备的腐蚀。     

钙化合物的种类对脱氯特性的影响

以PVC为HCl的释放源，采用热重法对不同气氛下各种钙化合物的脱氯特性进行了研究，探讨了各种钙化物的脱氯机理以及脱氯效率。结果表明和PVC作为氯化氢的释放源是可行的。3种钙化物中氢氧化钙的脱氯效果最好。氧化钙与氢氧化钙的脱氯机理基本相似。各种钙化物在不同气氛下的脱氯机理是不同的。燃烧状态下，在高温段钙化物脱氯产物氯化钙有分解迹象。     

NaHCO_3和石灰干式净化焚烧烟气中酸性气体的效果与经济性

在热态试验台上研究了石灰和NaHCO3作为吸附剂时,焚烧烟气中HCl和SO2的净化效果。实验研究表明,HCl的排放达标是更主要的任务,在HCl的初始浓度不高于70mg/m3时,NaHCO3和石灰与焚烧烟气中HCl的化学量比(NSR)在4.0以上,HCl和SO2的排放才能满足欧盟2000标准。经济性方面,虽然NaHCO3比石灰的价格贵,但NaHCO3对保证排放标准更为可靠。     

Volatilization of heavy metals during incineration of municipal solid wastes

Incineration experiments with MSW, which had been impregnated with heavy metals, were presented to obtain information on the volatilization behavior of the elements cadmium (Cd), lead (Pb), and zinc (Zn) under different conditions. Experiments were carried out in a bubbling fluid bed system connected to a customized inductively coupled plasma optical emission spectroscopy(ICP-OES) for analyzing metals in the flue gas. The results indicated that the combustion temperature, the gas atmosphere, and the chlorine content in the flue gas could affect the volatilization behavior of heavy metals. In the fluidized bed combustion, a large surface area was provided by the bed sand particles, and they may act as absorbents for the gaseous ash-forming compound. Comparer with the metals Cd and Pb, the vaporization of Zn was low. The formation of stable compounds such as ZnO.Al2O3 could greatly decrease the metals volatilization. The presence of chlorine would enhance the volatilization of heavy metals by increasing the formation of metal chlorides. However, when the oxygen content was high, the chlorinating reaction was kinetically hindered, which heavy metals release would be delayed.     

K2CO3改性类水滑石衍生复合金属氧化物吸附剂脱除HCl(g)性能

采用浸渍法对钙镁铝类水滑石进行K₂CO₃改性,并进一步焙烧获得复合金属氧化物吸附剂。在固定床实验系统上对K₂CO₃改性类水滑石吸附剂的高温脱除HCl（g）性能进行了研究,探究了K₂CO₃负载量、反应温度和初始HCl（g）浓度对其高温脱除HCl（g）性能的影响,通过X射线衍射（XRD）、比表面积及孔隙分析（BET）、扫描电镜（SEM）及热重分析（TG）对改性前后的类水滑石吸附剂进行了表征。结果表明:1）K₂CO₃改性后类水滑石吸附剂的脱除HCl（g）性能显著提高,K₂CO₃的最佳负载量为30%,过高的负载量会导致吸附剂的孔隙堵塞,吸附能力下降;2）在400~800℃的反应温度范围内,吸附剂的HCl（g）吸附容量在600℃时达到最高,为0.289 g/g;3）在不同HCl（g）浓度下吸附剂的脱除HCl（g）性能保持稳定;4）经500℃煅烧后吸附剂的比表面积和孔体积增大,平均孔径减小,吸附能力增强;负载K₂CO₃后类水滑石吸附剂的热稳定性有所增强。K₂CO₃改性后的类水滑石衍生吸附剂具有优良的高温脱除HCl（g）性能,为选择高效实用的高温HCl（g）吸附剂提供了参考。     

土壤中不同粘粒矿物在高温下释放氟污染物的研究

研究了蒙脱石、高岭石、水铝英石、蛭石和针铁矿在高温下释放氟污染物的特征.结果表明:高温下氟化物从这些矿物中的逸出率不仅随矿物种类而变化,而且与烧成温度、比表面积、矿物结构水含量的变化以及高温加热时间密切相关.蒙脱石的晶格瓦解温度比高岭石的滞后,可能是不同高温下蒙脱石氟化物逸出比高岭石滞后的原因之一.含钙化合物能降低氟从蒙脱石中的逸出率.以CaCO₃处理蒙脱石为例,800℃时,氟化物逸出率比对照降低了59.6%,800℃时,5种含钙物质的固氟能力的大小顺序为:CaCO₃＞CaO＞Ca₃(PO₄)₂＞Ca(OH)₂＞CaSO₄.     

炼铁高炉共处置危险废物过程中Zn、Cd的挥发特性

为探究炼铁高炉共处置危险废物过程中重金属Zn、Cd的挥发特性,选择ZnCl2、CdCl2×2.5H2O来模拟危险废物中的重金属,开展了ZnCl2、CdCl2×2.5H2O与高炉炼铁原料混合后的共处置煅烧实验,分析了共处置煅烧时挥发烟气及煅烧产物中重金属Zn、Cd的总量.结果表明,Zn、Cd的挥发特性相似,在煅烧初期,二者的挥发率都是随着时间的增加而逐渐增大,当煅烧超过一定时间后,挥发率趋于稳定.在1400℃条件下煅烧60min后,Zn、Cd的挥发率分别为93.55%、99.96%.对Zn、Cd的挥发规律进行了动力学模拟,得出其挥发反应表观活化能E分别为59.37,49.68kJ/mol,挥发的动力学方程则分别为α=f(T,t)=1-exp(-13.60exp(-7141/T)t)、α=f(T,t)=1-exp(-8.64exp(-5975/T)t).     

碳化温度对牛粪铜和锌形态及生态毒性的影响

通过设置不同的热解温度(350,550和750℃)对牛粪废弃物进行碳化处理,并使用光谱技术手段对牛粪炭的微观特点及Cu、Zn赋存形态进行了分析表征,同时结合淋溶和毒性实验探究了热解温度对牛粪炭生态毒性的影响.结果表明,高温碳化明显改善牛粪孔隙结构,使其比表面积从牛粪原料的1.15m²/g提高至牛粪炭的5.51(350℃)~195.90m²/g(750℃).随着热解温度的提高,牛粪炭pH值从8.18(350℃)提高到了10.14(750℃);牛粪炭中Cu、Zn含量则从牛粪原料中的1.22和1.23mg/g分别升高至18.29~35.11和18.58~31.24mg/g.透射电镜-选区衍射以及X射线能谱分析表明,热解处理可使牛粪中Cu、Zn离子分别转化为副黑铜矿(Cu₄O₃)和红锌矿(ZnO)等金属氧化物,从而明显降低了牛粪炭中水溶态、DTPA提取态以及HNO₃-H₂SO₄提取态的Cu、Zn离子浓度;此外,FTIR分析及混合有机酸浸提实验结果也表明,350℃牛粪炭中酚羟基、烷烃基、羧基、酰胺类等有机官能团通过吸附和络合作用固定未完全转化的Cu离子,而升高热解温度会使得这些官能团显著减少、促进Cu离子的完全转化以及无机物与Cu、Zn离子之间稳定金属氧化物化合键的形成.淋溶和生态毒性实验表明,高于550℃的热解温度能够显著降低牛粪炭中Cu、Zn的溶出率以及生态毒性,是高Cu、Zn含量牛粪废弃物无害化处理的一种推荐优选技术.     

二氧化氯的稳定和活化方法研究

采用 Na2 CO3和 H2 O2 作为 Cl O2 的稳定剂并得出最佳配比为 2∶ 3 (摩尔比 ) ,以醋酸、盐酸和柠檬酸作为活化剂进行活化试验 ,得到活化剂用量和活化时间对活化浓度的关系。     

不同季节人为氯排放对二次气溶胶影响的数值模拟

利用WRF-CMAQ模式对比有无人为氯排放的模拟试验,定量分析了不同季节人为氯排放对二次无机气溶胶和二次有机气溶胶的影响.结果表明,人为氯排放对硫酸盐的影响较小,而硝酸盐对人为氯排放较为敏感,Cl-颗粒物与HNO₃、N₂O₅、NO₃和NO₂均可发生反应生成硝酸盐,同时NH₃也会转化为铵盐.人为氯排放使冬、春、夏、秋季硝酸盐月均浓度分别最高增加9.8μg/m³(34.3%)、1.5μg/m3(11.4%)、1.3μg/m³(9.1%)和2.6μg/m³(10.3%),铵盐月均浓度分别最高增加3.0μg/m³(30.7%)、0.6μg/m³(10.3%)、0.5μg/m3(6.5%)和1.1μg/m³(8.0%),冬季影响最大,夏季影响最小.人为氯排放增强了Cl原子和OH自由基对VOCs的降解作用,不同种类的SOA浓度略有上升,人...     

层状双金属氢氧化物覆膜改性人工湿地无烟煤基质除磷

分别选取MgCl2、ZnCl2、CaCl2、CoCl3、FeCl3、AlCl3等6种金属化合物合成9种不同类型层状双金属氢氧化物(LDHs),利用其对垂直流人工湿地无烟煤基质进行LDHs覆膜改性;构建模拟基质试验柱,对改性前后的无烟煤基质进行模拟垂直流人工湿地净化污水试验.结果表明:相对于原始无烟煤基质,各种LDHs覆膜改性基质对总磷、溶解性总磷、颗粒态磷和磷酸盐的去除率均有不同程度的提高;Zn2+参与合成的改性基质对总磷、溶解性总磷、颗粒态磷和磷酸盐均有很好的去除效果,其中ZnCo-LDHs和ZnAl-LDHs改性基质对总磷和溶解性总磷的平均去除率超过95%,对磷酸盐平均去除率达到98%以上.     

固定床PVC燃烧脱氯的机理和试验

研究垃圾组分PVC在焚烧过程中HCl的排放和脱除特性的实验在准等温、电加热的水平石英管反应器中进行.随着床温从700℃升高到900℃,HCl的转化率从82.5%平缓增加到88.3%,而过量空气系数的增加促使部分HCl转化为C1₂(1.9%～4.5%)的形式存在.钙基吸收剂CaCO₃,Ca(OH)₂,Ca(CH₃COO)₂对HCl的脱除效率高达68%～79%,而镁基吸收剂的脱氯效率却低于3%.小的吸收剂粒径、高的Ca/Cl比会促进脱氯效率的提高;烟气中CO₂和H₂O对脱氯效率的影响与它们在反应平衡中所起作用有关.高温下燃烧固氯机理反应的平衡常数的计算不仅诠释了实验结果,而且提供了脱氯吸收剂选择的依据.     

温度对污水脱氮系统污染物去除效果及氧化亚氮释放的影响

污水生物脱氮过程是大气中的氧化亚氮(N2O)的一个重要来源.以anoxic-oxic sequencing batch reactors(A/O SBRs)工艺为研究对象,考察了5组不同温度(10、20、25、30、35℃)条件下系统的污染物去除效果和氧化亚氮释放情况.结果表明,温度对COD的去除无显著影响,但对氮素的去除有明显影响:在一定范围内,随温度的升高氮的去除率升高,但温度超过25℃后,随着温度的上升氮的去除效果下降;温度对氧化亚氮的释放量有重要影响,随温度的升高氧化亚氮的释放量逐渐降低[释放量(以MLSS计)依次为:530.1、260.8、218.3、104.7、57.7μg.g-1].对于A/O SBRs工艺,氧化亚氮的释放主要集中的好氧段,缺氧段几乎无氧化亚氮释放.     

Interactions of zinc and cadmium toxicity in their effects on growth and in antioxidative systems in tomato plants （Solanum lycopersicum）

The interaction between zinc and cadmium was investigated in tomato plants (Solanum lycopersicum). Ten-day-old seedlings were treated with 10 mol/L CdCl2 associated to di erent concentrations of ZnCl2 (10, 50, 100, and 150 mol/L). Zn supply clearly reduced Cd accumulation in leaves and simultaneously increased Zn concentration. Cd induced oxidative stress in leaves as indicated by an increase in thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS) level and chlorophyll breakdown. Furthermore, compared with control, Cdtreated plants had significantly higher activities of superoxide dismutase (SOD, EC 1.15.1.1), whereas, catalase (CAT, EC 1.111.1.6), ascorbate peroxidase (APX, EC 1.11.1.11), and glutathione reductase (GR, EC 1.6.4.2) activities were significantly suppressed by Cd addition. Zn supplementation, at low level, restored and enhanced the functional activity of these enzymes (SOD, CAT, APX and GR) as compared to Cd-alone-treated plants. The beneficial e ect of adequate Zn level on Cd toxicity was confirmed by a significant decrease in TBARS level and restoration of chlorophyll content. However, when Zn was added at high level in combination with Cd there was an accumulation of oxidative stress, which was higher than that for Cd or excess Zn alone treatments. These results suggested that higher Zn concentrations and Cd are synergistic in their e ect on plant growth parameters and oxidative stress.     

ZnCl_2/CuCl_2复合活化剂制备污泥活性炭及其分形研究

以污水处理厂剩余污泥为原料,以氯化锌和氯化铜为复合活化剂,采用低温炭化及中温活化方法制备了污泥活性炭。经正交优化得到最佳制备条件为:活化温度为534℃,活化时间为60 min,ZnCl2浓度为3.0 mol/L,CuCl2浓度为0.3 mol/L,碘吸附值达到534.0 mg/g。所得污泥活性炭含有大量微孔,同时也含有部分中孔和大孔,BET比表面积为784.89 m2/g,Langmuir比表面积为1 053.69 m2/g;利用污泥活性炭吸附制药废水,实验结果符合Freundlich方程,由此建立的分形吸附模型证明制备的污泥活性炭具有分形特征,其分形维数越高,则粗糙度越大,碘吸附值越高。     

污泥基活性炭的制备、表征及其应用

以城市生活污水厂脱水车间污泥为原料,采用化学活化法(ZnCl2为活化剂)在活化剂浓度为45%、活化温度为600℃、浸渍温度为45℃、活化时间为50min条件下制备污泥基活性炭。对污泥基活性炭进行了孔结构、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、XRD等表征分析。结果表明:该条件下制备出的污泥基活性炭碘吸附值为427.51mg/g,比表面积为329.48m2/g,大孔、中孔、微孔容积分别为0.19,0.12,0.15cm3/g。平均孔径为3.953nm。将其应用于生活污水处理,考察了污泥基活性炭投加量、pH、吸附时间对其吸附性能的影响。     

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.