活性污泥作为气化用型煤粘结剂的研究Ⅰ.污泥添加量和型煤成型条件的考察

以活性污泥(以下简称为污泥)为研究对象,以合成氨厂广泛使用的白泥型煤为参照,进行了气化用型煤粘结剂的研究.结果表明,当污泥添加量为2%(干基)白泥添加量为0.3%(干基)时,所制得的型煤抗压强度、跌落强度、热稳定性与白泥型煤相当.研究表明,成型压力30MPa,烘干温度150℃和烘干时间2?h是制污泥型煤的合适工艺条件.     

活性污泥作为气化用型煤粘结剂的研究 Ⅱ.污泥型煤的气化特性与二次污染的考察

以污泥添加量为２％白泥添加量为０３％所制得的污泥型煤为研究对象，以白泥添加量为５．５％的白泥型煤作为参照，考察了污泥型煤的气化特性和二次污染。     

活性污泥作为气化用型煤粘结剂的研究 Ⅰ.污泥添加量和型煤成型条件的考察

以活性污泥为研究对象，以合成氨厂广泛使用的白泥型煤参照，进行了气化用型煤粘结剂的研究，结果表明，当污泥添加量为２％白泥添加量为０．３％时，所制得的型煤抗压强度、跌落强度、热稳定性与白泥型相当。     

钠基膨润土对气化型煤制备及型煤热解气体的影响研究

以烟煤为原料,钠基膨润土为粘结剂制备气化型煤。以型煤的冷强度、热稳定性、热强度、浸水强度作为性能检测指标,考察了钠基膨润土加入量对型煤质量的影响。利用扫描电镜,红外光谱和热重分析等手段对型煤进行了表征,分析了钠基膨润土型煤的成型机理。结果表明:在钠基膨润土加入量为5%时,气化型煤具有较好的强度和热稳定性;钠基膨润土可通过吸附作用与煤粒充分的接触,形成大量的絮凝体结构单元,包裹煤粒进而提高型煤性能,这个过程发生的是物理变化;在热解型煤时加入膨润土,当热解的温度达到461℃时形成较明显的失重速率峰。     

城市生活垃圾低污染气化熔融系统研究

为彻底消除城市生活垃圾焚烧过程中的二次污染,对流化床气化与旋风燃烧熔融系统进行了研究.我国典型城市生活垃圾流化床气化试验表明,最佳气化温度为600℃左右;对垃圾焚烧飞灰进行熔融特性试验表明,垃圾焚烧飞灰在1 300℃左右、垃圾掺煤焚烧飞灰在1 400℃左右时,能顺利熔融,二分解率99.99%以上,重金属有效固化.结合我国实际,提出了2种气化熔融系统方案:①基于垃圾综合处理的筛上物气化熔融技术方案;②原生垃圾+辅助燃料气化熔融技术方案;并进行相应的热力性能分析,研究表明2种方案都能较好满足气化熔融要求.     

不同温度下污泥水蒸气气化合成气的生成特性

采用小型管式气化炉开展不同温度下污泥水蒸气气化实验,分析温度对污泥气化冷煤气效率η_l、污泥碳转化效率η_c、有机相转化效率η_v、以及气化合成气生成特性的影响规律。结果表明:气化温度对η_l、η_c、η_v均具有显著影响,提高温度有利于污泥蕴藏的化学能更多地转化为富氢合成气的化学能,促进污泥碳和有机组分气化反应发生,从而提高污泥能源转化率;气化温度从650℃提高至1 050℃,气相产物产率从38.5 g/100 g DSS(干污泥)增至57.9 g/100 g DSS,其中H_2和CO生成总量最高;另外,延长污泥高温气化停留时间,能够显著增加合成气中H_2生成量。     

炼厂含油污泥与石油焦共成浆性及其影响因素

我国所加工的原油重质化和劣质化现象日益严重,导致以高硫石油焦、含油污泥为代表的副产物产量大幅增加,对生态环境构成了潜在威胁. 为利用成熟的水煤浆气化工艺对废物无害化处理,进行了炼厂含油污泥与石油焦制备高性能混合浆液的研究. 采用干磨湿配制浆工艺,考察了含油污泥与石油焦的共成浆性,分析了石油焦粒度分布、含油污泥添加量、温度、pH等对成浆性的影响. 结果表明:石油焦颗粒疏水性较强、比表面积小,其单独成浆时最佳粗细颗粒质量比为5.5∶4.5;含油污泥与石油焦共成浆时,其最佳添加量为3.0%;在30℃,pH为7~9条件下,可制得表观黏度低于1000mPa·s,稳定时间超过48h,流动性较好的混合浆液,可满足水煤浆气化无害化工艺的进料要求.      

碱辅助条件下的污泥微波热水解特性研究

向污泥中加入NaOH进行微波热水解实验.结果表明,每1 g污泥悬浮固体(SS)添加NaOH 0.1 g时,污泥中的挥发性悬浮固体(VSS)快速水解,170℃的VSS溶解率达到60%以上,热水解后污泥的有机物含量(VSS/SS)降低至25%.80、120、150和170℃热水解5 min的污泥液相COD浓度分别为9.8、12.8、15.1和14.5 g/L,相应SCOD/TCOD为24.0%、31.3%、36.9%和35.6%.随温度的升高和时间的延长热水解污泥pH越低,最低值10.5.在每1 g SS添加0~0.2g NaOH的范围内,当添加量0.05 g时,VSS和SS的溶解率增加幅度降低.分别对NaOH添加量0.05 g热水解5 min和添加量0.1 g热水解1 min的污泥进行BMP厌氧消化实验.结果表明,添加量为0.05 g时热水解污泥的厌氧消化性能提高,经150℃处理污泥的产气量最大,比未处理污泥高28.5%,而在添加量为0.1 g时,污泥的厌氧消化性能受到抑制,产气量低于未处理污泥.     

膨润土对鸡粪序批式厌氧消化特性的影响

为考察外源添加物——膨润土对鸡粪厌氧消化特性的影响,在中温〔(35±1)℃〕条件下,采用L₈(23)正交试验设计,考察了膨润土添加量(w,以干基计,下同)、鸡粪VS(挥发性固体)添加量、厌氧消化污泥接种量对鸡粪厌氧消化过程中产气、pH、氨氮形态、EC(电导率)等的影响. 结果表明:添加1.5%和3.0%的膨润土均能显著提高鸡粪VS产CH₄量,并且在高鸡粪添加量情况下达到极显著水平(P<0.01);当膨润土添加量为3.0%、厌氧消化污泥接种量为20%时,VS累积产CH₄量达到301.92 mL/g,比对照组(160.76 mL/g)提高了87.80%;当鸡粪VS添加量相同时,添加1.5%和3.0%的膨润土均能极显著地降低消化料液的ρ(TAN)(TAN为总氨氮)(P<0.01),并且可以减少鸡粪厌氧消化过程中ρ(FAN)(FAN为游离氨)的剧烈变化;添加膨润土还能极显著地降低鸡粪厌氧消化料液的EC. 研究显示,添加膨润土有利于缓解鸡粪厌氧消化过程中氨氮抑制,提高系统稳定性,并可显著改善厌氧消化整体性能.      

污泥衍生燃料最佳气化温度模糊评价

采用自制的气化装置对垃圾RDF进行了气化实验。随着气化温度的升高,可燃气体的产率持续增加,在900℃时达到65.5%的最高值;气化底渣的产率逐渐降低,分别从300℃时的78.9%降到了900℃时的25.6%,焦油产率呈现先升高后降低的趋势,在600℃时达到了最大的焦油产量,约为31%左右。随着气化温度的升高,可燃气体中CO2的含量明显降低,而H2和CO的产量明显增加,CH4的产量也略有增加。500℃时,重金属Hg已全部挥发到大气中,重金属Pb、Cd、As、Cu的挥发高峰均在800℃以上,8种重金属的挥发性排序为:HgPbCdAsZnCuCrNi。适合于污泥RDF的最佳气化温度为700℃,此时重金属挥发率适中,产气量最高,焦油产生量较小。     

不同用量竹炭对污泥堆肥过程温室气体排放的影响

采用城市污泥为堆肥基质,设置4个堆肥处理,分别为添加2.5%竹炭(S1,占污泥的质量分数)、添加5%竹炭(S2)、添加10%竹炭(S3)和未添加竹碳(CK),研究城市污泥堆肥过程中温室气体的动态变化特征及添加不同用量竹炭的影响.结果表明,CH_4排放主要在升温期和高温前期,占排放总量的99.01%~99.81%.当竹炭添加量低于5%时,CH_4排放量随添加量的增加而减少;竹炭添加量高于5%时,其排放量又明显增加.CO_2排放集中在升温期和高温期,占排放总量的75.65%~86.58%;添加竹炭可减少3.37%~13.48%的CO_2排放,但处理间不存在显著差异(P0.05).N_2O排放集中在升温期和降温腐熟期,添加竹炭能减少16.37%~41.52%的N_2O排放,竹炭添加量越多,减排效果越好(P0.05).S1、S2和S3处理CO_2排放当量(以干污泥计)分别为37.57、35.10和35.44 kg·t~(-1),比CK处理减少了14.81%~20.41%.添加竹炭能降低污泥堆肥温室气体排放,其中,以S2处理的减排效果较为显著.     

污泥-煤复合燃料的成型干化工艺研究

为实现污泥的能源化利用,采用成型干化工艺制备污泥-煤复合燃料,研究了不同污泥含水率,添加比例,冷压成型压力等因素对复合燃料成型的影响,以及不同温度条件下复合燃料的干化特点.结果表明较好的工艺条件为:污泥初始含水率60%~70%,成型时固含70%~80%.10~30MPa范围内成型压力对落下强度影响较小.制备得到的成型燃料的落下强度可达到采用商用黏结剂制备得到的型煤水平. 混合成型后的污泥复合燃料,和污泥相比明显有利于水分的扩散和挥发,可在室温及不高于100℃条件下可以得到快速干化,实现污泥脱水及能源化利用的目的.     

通风强度对市政污泥生物干化中试效果的影响

将污泥与树皮按照一定比例混合,利用自主研制的滚筒式污泥生物干化中试系统进行实验,通过对温度、含水率、O2和CO2浓度、挥发性固体(VS)、p H等参数的检测,研究了通风强度对市政污泥生物干化效果的影响.结果表明,通风强度对污泥生物干化有较大影响,通风强度(以VS计)为120 L·(h·kg)-1时,最高温度达到66℃,55℃以上高温可以维持40 h以上,111 h后污泥最终含水率可以降低至56%;生物干化过程中p H始终保持在6.5~8.5之间,不会影响微生物生命活动;滚筒式污泥生物干化反应器能够使反应器内基质均一性良好,对利用滚筒式反应器实现污泥连续流处理提供参考.     

活性炭吸附法处理污泥热干化蒸汽的研究

污泥热干化废水的有效处理一直是水处理行业的技术难题之一。通过采用活性炭吸附法处理污泥热干化过程中产生的蒸汽,研究其对冷凝水中COD、氨氮的去除效果同时探索了污泥脱水过程中聚丙烯酰胺的添加对污泥干化冷凝废水中氨氮含量的影响。结果表明:聚丙烯酰胺对污泥干化冷凝废水中高浓度氨氮的影响不足3%,可以忽略不计经处理后得到的冷凝水中的COD去除效果明显活性炭添加量为30 g/L时,处理后得到的冷凝水中的COD小于50 mg/L(去除率高达98%)达到《污水排放综合标准》(GB 8978-1996)中的一级A排放标准,同时对氨氮也有一定的去除效果,活性炭添加量为45 g/L时冷凝水中氨氮的去除率也能达到70%以上。该方法处理效果显著且经济可行,为污泥热干化废水的处理提供了新的技术参考。     

温度对干化污泥水蒸气气化产气特性的影响

采用固定床气化装置,在水蒸气流量为0.32 kg/h条件下进行了污泥水蒸气气化实验。研究了温度对污泥气化气体产率、氢气产率、气体成分与低位热值、气体能源转化率的影响。结果表明:随着反应温度从700℃上升到1 000℃;气体产率从0.39 m3/kg升至0.61 m3/kg;氢气产率从0.18 m3/kg升至0.34 m3/kg;气体能源转化率从54%升至88%;产气的低位热值从10 688.1 kJ/m3提高至11 168.9 kJ/m3。同时产气中H2和CO含量随着温度的升高而增加,CH4、CO2和CnHm含量随温度的升高而减少。因此,为了获得更多的可燃气体,建议在污泥水蒸气气化工艺中,气化温度必须大于800℃。     

二段式污泥低温干化的原理与水汽热量平衡

在深入研究污泥成分和通过模拟实验分析污泥干化特性的基础上,首次建立了利用烟气余热的二段式污泥低温干化技术,同时给出了该技术的工作原理和计算了污泥干化过程的水汽、热量、物料平衡.结果表明,利用烟气余热的二段式污泥低温干化技术不仅能在不增加新能耗的情况下使污泥得到有效地干化,而且能使污泥自然形成质地坚硬并保存原始污泥90%以上热值的颗粒;污泥干化成粒装置内的螺旋板、扬料板和链锤等辅助设备可以明显提高污泥干化效率;烟气量为1.5×105m.3h-1,烟温为155℃,经污泥干化后降温50℃,可使100.td-1污泥从含水率78%干化至40%.这为污泥的无害化、减量化、资源化处理提供了理论依据和技术支撑,对开辟以废治废和废弃物循环利用的污泥处理新途径具有重要的实践指导意义.     

污泥水蒸气气化焦油化学组分的分布特征

通过GC-MS分析,研究了气化温度和气料比S/B（水蒸气与污泥的质量比）对污泥气化焦油中芳香烃、含氮化合物、含氧化合物和含硫化合物分布特征的影响变化规律.结果表明：污泥气化焦油中芳香烃的化学组分主要为菲类、萘类、芴类和联苯类化合物,其中S/B值1.1、1.5和1.9时菲类和萘类化合物的产率在850℃均达到最大值,S/B值1.5和1.9时芴类产率随气化温度的升高而呈先升高后降低,而800℃时联苯类产率则随S/B值的增加而呈先升高后降低,其最高产率为1.284g/kg.含氮化合物以吲哚类化合物为主,其产率在S/B值为1.5和1.9时均随气化温度的升高而呈降低趋势;含氧化合物中主要为酚类化合物,其产率在750℃时随S/B值的升高而升高,其最高产率3.103g/kg;含硫化合物主要为4,4'-双（四氢噻喃）,且仅在850℃、S/B值为1.9气化条件下检出产率为0.263g/kg的萘并[1,2-b]噻吩.     

城市生活垃圾催化气化制取富氢气体的研究

采用下吸式固定床气化炉,以煅烧白云石为催化剂水蒸气气化城市生活垃圾(MSW)有机组分,在气化温度为750~950℃,S/M(水蒸气和垃圾物料进料质量比)为0.57~1.28时,探讨了催化剂种类、气化温度和S/M等因素对富氢气体成分、产氢率、潜在产氢率、低位热值和碳转化率等的影响。较高气化温度有利于富氢气体的生成,增加碳转化率和产气率,但会降低富氢气体的热值;在实验条件下,富氢气体中H2体积分数最高达53.29%,产氢率达到7.13~46.52mol/kg,潜在产氢率为55.48~90.11mol/kg;镍基催化剂催化效果优于煅烧白云石,能大幅增加H2含量,使焦油在850℃以上完全分解。     

污泥预植重金属Cu炭化及炭中重金属的稳定性研究

提出一种污泥预植重金属炭化后固定的概念,并以重金属Cu为代表,以CuCl2的形式植入;研究了在不同Cu预植浓度、不同温度下炭化后污泥本身以及额外添加的重金属在炭中的保留率以及稳定特性,同时采用不同的浸出方法,确定与污泥炭最终处置目标相关的最大可预植量.结果表明,在污泥中Cu的预植量为0.5%(质量分数,以Cu元素计)时,经过热解炭化,90%以上的Cu都保留在污泥炭中,其固定效果与温度有关,400℃以上时,炭化温度越高,Cu越容易浸出.在污泥中预植重金属Cu存在最大容量限制,最大可预植量与污泥炭最终处置目标有关,若选择在卫生填埋场进行填埋,则Cu的预植量不宜超过0.5%.本研究提供了一种污泥包裹其他含重金属的废料共炭化实现无害化的新思路,从而达到用污泥治废的效果.     

市政污水厂脱水污泥对赤子爱胜蚓生长与繁殖的影响

在人工土壤条件下,通过添加5%、10%、15%、20%、25%、35%、50%(质量分数,以干重计)的市政污水厂脱水污泥(以下简称"污泥"),研究了添加污泥后对赤子爱胜蚓存活、生长和繁殖的影响,旨在为污泥农用对土壤生物的影响提供基础的参考数据.结果表明,随污泥掺入量增大,蚯蚓的死亡率先减小后增大,繁殖率逐渐减小;添加适量的污泥有利于蚯蚓生长,但没有显著的剂量-效应关系.蚯蚓的死亡和生长主要受重金属(尤其是Cu)的影响,繁殖能力受重金属和聚丙烯酰胺(PAM)共同影响.PAM的降解与蚯蚓的生存情况紧密相关.最终确定污泥的掺入量不宜超过20%.