污泥基生物炭导电性能的构效机制研究

本文通过制备工艺参数的调控,探究芳香化程度、缺陷程度、表面官能团等微结构与污泥基生物炭导电性能之间的构效机制.结果表明:污泥基生物炭芳香化程度越高,其π-π共轭结构越有利于电子的传递,因而导电性能越强.同时,与纯生物质炭规律相反,生物炭的缺陷程度随热解温度的升高而增大.结合XRD对污泥基生物炭成分的分析,该规律可能与污泥中难分解物质在生物炭表面的分布有关.热解温度为900℃,热解时间为30min条件下制备的生物炭电阻率仅为6.834?·cm,已经和纯生物质炭的导电性能极为接近.电化学测试表明低温(≤600℃)下制备的生物炭可能主要通过表面的氧化还原基团或金属完成电子转移,而高温下(>600℃)制备的生物炭则主要依赖其类石墨化结构完成电子的传导.     

UASB反应器处理CMC废水的启动特性研究

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,以高浓度羧甲基纤维素(CMC)废水为处理对象,研究了中温条件下UASB反应器的启动、颗粒污泥特性和废水处理效果.结果表明,采用接种颗粒污泥与消化污泥的混合泥进行培养,并逐步提高进水CMC废水浓度,运行80 d后,可实现UASB反应器的启动;当进水COD值达到4 000 mg/L,容积负荷6.86 kg/(m3.d),COD去除率在80%以上;反应器内污泥实现颗粒化,且颗粒污泥的比产甲烷活性良好.     

污泥基生物炭提升活性污泥系统处理性能

对污泥基生物炭提升活性污泥系统处理性能进行探讨,将活性炭和污泥基生物炭分别投入A²O工艺厌氧池活性污泥,发现其对COD削减率最高分别为72.9%和41.1%,均能有效削减,生物炭对TN削减率最高为74.1%,优于活性炭.表征显示污泥基生物炭上更易附着活性污泥且比表面积更大.在A²O小试厌氧池中以"1次/污泥龄"为频率投加活性炭、污泥基生物炭和脱脂污泥基生物炭,结果发现:投加污泥基生物炭对COD、TN、TP的削减均优于活性炭,投加脱脂污泥基生物炭对COD、TN的削减与投加活性炭相当,对TP平均削减率高达85.6%,优于活性炭,表明生物炭处理(BT)工艺比粉末活性炭处理(PACT)工艺处理生活污水能力更强,脱脂污泥基生物炭作为污泥脂质提取后的副产品更经济.     

城市污泥模拟堆肥过程中高温菌群的筛选、鉴定及降解效果

在城市污泥模拟堆肥过程的高温期通过平板培养法筛选出一组强化菌群.该组菌群不但可以分解污泥有机质,还可以分解淀粉、蛋白质、油脂、纤维素等大分子有机物.经鉴定,筛选出的菌种分别为地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)、短小芽孢杆菌(B.pumilus)、高温放线菌(Thermoactinomyces)、凝结芽孢杆菌(B.coagulans)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis);将菌株两两接种到平板,发现各菌株间可以共存.将上述菌种混合后添加到堆肥样品中,其有机质去除率、脱氢酶增加率、比耗氧速率SOUR增加率均高出不加菌样品40%以上,表明该组菌群具有使堆肥腐熟进程加快的应用潜力.     

MnO2改性累托石/污泥生物炭复合材料的制备及其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附特性研究

为提高累托石/污泥生物炭复合材料的吸附特性,在通过混合热解法制备的累托石/污泥生物炭复合材料的基础上,利用氧化还原反应制备得到MnO_2改性的累托石/污泥生物炭复合材料,对改性前后的复合材料进行了表征和吸附特性研究。结果表明:MnO_2改性的累托石/污泥生物炭复合材料的比表面积以及微孔和介孔的数量远高于未改性的复合材料,改性复合材料中的MnO_2是无定形的且材料表面含有丰富的含氧官能团;改性后的复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量远高于未改性的复合材料,其吸附过程受pH值的影响较大;该改性复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附动力学和等温线分别符合Elovich模型和Langmuir等温线方程,其吸附热力学分析结果表明该改性复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附过程是自发的吸热过程,且混乱度增加。可见,MnO_2改性的累托石/污泥生物炭复合材料是一种具有潜力的重金属吸附剂。     

KOH活化-微波热解制备污泥炭及其结构演化

伴随着国内水处理行业的迅速发展,产量巨大的污泥亟需找到高效的资源化方式。以污泥吸附剂的表面结构及吸附性能参数为考察指标,利用正交实验方法对制备污泥吸附剂的几项影响因素进行考察和分析。结果表明,吸附剂属于中孔吸附剂,表面碱性能团占主导。微波功率、时间、KOH浓度及碱泥比均会显著影响吸附剂的表面官能团、孔结构以及吸附性能,但影响程度各不相同。吸附质以及吸附剂的结构特性均会影响吸附性能,污泥炭吸附剂对碘、亚甲基蓝以及酸性品红均有着较好的吸附效果,污泥吸附剂的最优制备工艺条件为功率420 W,处理时间8 min,KOH浓度20%,碱泥比为0.5∶1。     

稻壳与污泥共热解对污泥炭特性及其重金属生态风险的影响

污泥热解过程中,辅料是影响热解产物性质的主要因素之一.本文研究了添加废弃生物质辅料——稻壳(0、25%、50%)对污泥炭性质、结构和重金属含量、生物有效性及生态风险的影响.实验结果表明,稻壳添加比例为50%时,污泥炭产率及其H/C和O/C比均为最小值,而其pH值和比表面积均达到最大值,污泥炭芳香化程度明显提高.同时,添加稻壳致污泥炭所含重金属存于生物有效态的含量显著降低.通过RAC风险评估,稻壳添加比例为25%时,较原污泥,污泥炭中Cu、Zn、Mn和Ni 4种元素风险水平均有不同程度的减小,而当添加比例为50%时,污泥炭中除Cu元素以外,其余各重金属风险等级均为低风险或无风险.表明污泥与稻壳共热解可有效降低污泥中重金属潜在生态风险水平,且当稻壳添加比例为50%时处理效果最优,本研究结果为污泥与稻壳资源化和无害化利用提供了理论依据.     

新型胺化介孔炭的制备及其对Pb(II)的吸附

采用微波辅助磷酸活化制备了高中孔率蔗渣基介孔炭,并通过硝酸氧化和乙二胺聚合在其孔道内修饰了含氮多胺基团,探索了溶液浓度、温度、吸附剂剂量等对改性介孔炭的Pb(II)吸附性能、行为和热力学特性的影响.结果表明,蔗渣基介孔炭较宽的孔道结构可通过乙二胺缩水聚合反应在其表面接枝酰胺、仲胺等含氮基团;胺化改性增强化了介孔炭对水溶液中Pb(II)的固定作用,改性后介孔炭对Pb(II)的吸附量高达180mg/g,是改性前介孔炭的1.5倍;改性介孔炭对Pb(II)的去除率显著增加,对溶液浓度<60mg/L的Pb(II)去除率接近100%.等温吸附与热力学数据表明,胺化改性介孔炭对Pb(II)的吸附位能量存在差异化,吸附是自发的吸热反应过程,温度对铅(II)离子吸附有促进作用,化学作用在吸附过程中发挥了重要作用.     

不同原料制备的生物炭形貌结构及表面特性研究

选取槐树皮、锯末、苹果枝、玉米秸秆、杂木五种原料采用干蒸裂解工艺制备生物炭通过扫描电子显微镜(SEM)观察生物炭的形貌结构利用氮气吸附BET容量法,测定生物炭的比表面积和孔体积,获得吸附脱附等温线,根据吸附等温线计算BJH孔径分布并将5种生物炭的形貌结构和表面特性对比分析,以期为生物炭深入研究提供科学依据。结果表明;5种生物炭均表现为多孔结构,孔结构大小和形状各异;不同原料对生物炭的比表面积有影响,杂木生物炭的比表面积最大(17.807 m~2/g),苹果枝生物炭最小(1.674 m~2/g)。随着玉米秸秆、锯末、槐树皮、杂木生物炭的孔体积和孔径的减小,其比表面积依次增大;槐树皮、锯末、玉米秸秆生物炭的氮气吸附脱附等温线为Ⅲ型,属于结块形成,苹果枝、杂木生物炭为Ⅳ型;5种生物炭均在2~65 nm范围内孔径分布较宽,呈中孔和大孔。     

高温热水解对不同含固率低有机质污泥溶出规律影响

高温热水解是促进低有机质污泥厌氧水解过程的有效方法,探讨不同含固率下低有机质污泥高温热水解后物质溶出规律,可为实现其高效厌氧发酵提供基础理论依据。通过序批式实验和相关性分析研究了含固率、温度和时间对高温热水解污泥中物质溶出的影响。结果表明：污泥中物质溶出特性与温度、含固率的相关性均较高(P=0.272～0.757,0.249～0.774)。除含固率6%的污泥外,8%、10%及12%含固率污泥中可溶糖、可溶蛋白质、总挥发性脂肪酸(TVFA)、溶解性有机碳(SOC)浓度随处理温度提高而增大,而pH则相反。除含固率的8%污泥外,氨氮(NH⁺₄-N)和游离氨(FAN)浓度亦随含固率、热水解温度的提高而增大。当处理温度相同时,可溶糖、可溶蛋白质、TVFA、SOC、NH⁺₄-N、FAN浓度总体上随含固率的升高而升高,而含固率变化对pH无显著影响。同时,含固率6%～10%的污泥中可溶蛋白质的溶出率高于可溶糖,随着含固率的增加,可溶蛋白质溶出率增幅有所降低;含固率为6%和12%时,TVFA增加不明显;SOC与SCO...     

Effect of chemical and thermal activations on the properties of rice husk ash-based solidified wastes

Strength development,leachability and microstructure of heavy metals from the solidified waste using synthesis rice husk ash (sRHA) and lime blended at the weight ratio of 1:1 were used as binders.The heavy metal-containing sludge was used at the level of 0 wt.%,30 wt.%,and 50 wt.% dry weight,respectively.The sample specimens with and without 1.5 wt.% of sodium silicate (SiO 2 /Na 2 O=1.0) were cured under the ambient condition and elevated temperature curing at 50°C for 24 hr.Experimental results showed that the introduction of sodium silicate solution and elevated temperature curing to sRHA-based solidified waste containing 30 wt.% of heavy metal sludge gave one day strength of 20 kg/cm 2 compared to 0.9 kg/cm2 for the control sample.XRD patterns indicated that most metal-sulfides present in the sludge were appeared in the solidified waste and SEM coupled with EDX techniques reveal these metal-sulfide particles were trapped within the lime-sRHA matrices.In addition,cumulative leaching behavior by tank test (EA NEN 7375:2004) showed that solidified waste containing up to 30 wt.% of heavy metal sludge was suitable to dispose in a secured landfill.     

早强剂对钢渣-脱硫灰基胶凝材料的强度及水化性能影响

针对钢渣-脱硫灰基胶凝材料存在早期强度低的问题,研究不同早强剂对钢渣-脱硫灰基胶凝材料抗压强度及水化性能影响。结果表明:当脱硫灰掺量为15%,3 d抗压强度为3.65 MPa,比空白样降低了48.95%。利用生石灰、氯化钙、甲酸钙、硅灰、硫酸铝复合早强剂改性钢渣-脱硫灰基胶凝材料,其3 d抗压强度可达到17.89 MPa,是空白组试件的2.45倍,满足GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》中复合硅酸盐水泥42.5级水泥抗压强度指标。通过XRD、SEM、FT-IR、XPS和DTG分析发现,水化产物主要是单硫型水化硫型硫铝钙、水化氯铝酸钙、水化硅酸钙和弗里德尔盐。     

污泥制陶粒技术可行性分析与烧结机理研究

研究了污泥烧结陶粒轻骨料的建材性能,分析了污泥制陶粒轻骨料的技术可行性和存在的难题,并从烧结过程的结构形态变化和晶体相反应机理角度讨论了可行的解决办法. 结果表明,当烧结温度为1　050 ℃,烧结时间为30 min时,烧结体的内部产生熔融液相导致烧结体收缩致密化,建材性能显著提高,但抗压强度仍达不到建材标准要求. 其主要原因是污泥中的有机物含量较高,烧结过程中有机物的挥发导致烧结体内部产生较大孔隙,使产品开裂. 污泥烧结体中的主要晶体相是石英、钙黄长石、钙镁磷酸盐和磷酸铝,污泥中磷的含量很高,因此,可添加高铝无机材料促进钙镁磷酸盐和磷酸铝高强晶体相的形成,提高烧结体抗压强度,经调质后利用污泥烧结陶粒轻骨料技术可行.      

Effects of seed aerosols on the growth of secondary organic aerosols from the photooxidation of toluene

Hydroxyl radical （.OH）-initiated photooxidation reaction of toluene was carried out in a self-made smog chamber. Four individual seed aerosols such as ammonium sulfate, ammonium nitrate, sodium silicate and calcium chloride, were introduced into the chamber to assess their influence on the growth of secondary organic aerosols （SOA）. It was found that the low concentration of seed aerosols might lead to high concentration of SOA particles. Seed aerosols would promote rates of SOA formation at the start of the reaction and inhibit its formation rate with prolonging the reaction time. In the case of ca. 9000 pt/cm^3 seed aerosol load, the addition of sodium silicate induced a same effect on the SOA formation as ammonium nitrate. The influence of the four individual seed aerosols on the generation of SOA decreased in the order of calcium chloride〉sodium silicate and ammonium nitrate〉ammonium sulfate.     

Leaching of metals on stabilization of metal sludge using cement based materials

Toxicity characteristic leaching procedure(TCLP) of zinc plating sludge was carried out to assess the leaching potential of the sludge and the leachates were analyzed for heavy metals. The concentration of zinc, chromium, and lead in the leachate were 371.5 mg/L, 1.95 mg/L and 1.99 mg/L respectively. Solidification of zinc sludge was carried out using four different binder systems consisting of cement mortar, fly ash, clay and lime and cured for 28 d, The ratio of sludge added varied from 60% to 80% by volume. The solidified products were tested for metal fixing efficiency and physical strength. It was observed that the volume of sludge added that resulted in maximum metal stabilization was 60% for all the combinations, above which the metal fixation efficiency decreased resulting in high values of zinc in the leachate. Addition of 5% sodium silicate enhanced the chemical fixation of metals in all the binder systems. Among the four fixing agents studied, mixture of fly ash: lime, and cement mortar: lime stabilized zinc and other metals in the sludge effectively than other combinations. Addition of lime increased the stabilization of zinc whereas cement mortar increased the strength of the solidified product.     

七子山填埋场污泥塘固化后工程特性研究

垃圾填埋场内留存的污泥塘影响填埋场后续的增容以及稳定性。采用固化方法对库内污泥进行原位处理,可保证后续堆填坡体的安全稳定性。对七子山垃圾填埋场污泥塘内取样的固化污泥进行的岩土工程特性测试表明,固化污泥的含水率主要分布在15%~60%,平均为42%左右;直剪强度的黏聚力c大多分布在15~60 kPa,内摩擦角φ大多分布在6°~40°;无侧限强度分布在180~1600 kPa,大部分固化污泥无侧限抗压强度值在180 kPa左右,有小部分水泥状试样达到800~1600 kPa。固化污泥与原污泥相比,含水率减小,有机物含量减少,强度显著增大。该测试结果可为后续填埋场增容及后续污泥塘堆载垃圾方案设计提供数据。     

赤泥-电石渣-磷石膏固化铜污染土性能

为了研究在浸泡条件下赤泥-电石渣-磷石膏3种固废物混合料对铜污染土的固化效果,本文对其混合料固化土的无侧限抗压强度、应力-应变、重金属形态、浸出毒性及微观结构进行了检测.结果表明,固化土强度随养护龄期的增加而增大,且掺加固废物对其强度有明显改善作用.混合料固化土中铜的存在形式以铁锰氧化态为主,其浸出毒性随龄期增加而降低,且其浓度值均低于水泥固化土.此外,混合料固化土中水化产物以水化硅酸钙/水化硅铝酸钙和钙矾石为代表.水化产物对固化土内部结构起填充作用,可改善固化土强度.同时,水化硅酸钙/水化硅铝酸钙对铜离子有吸附作用,钙矾石可与铜离子发生阳离子置换作用.因此,固废物的添加可对铜离子产生固化作用.     

不同底物条件下UASB反应器中碳酸钙的沉淀

以UASB反应器处理含钙的乙酸废水和葡萄糖、可溶性淀粉混合废水,在Ca²⁺浓度800 mg·L^-1,COD容积负荷9 kg·(m³·d)^-1条件下,研究了碳酸钙在反应器中的沉淀规律及其差异.结果表明,碳酸钙在发生大量沉淀前都要经历30 d左右的诱导期,此后反应器中碳酸钙的沉淀率因进水底物不同而出现显著差异.以乙酸为底物时,碳酸钙在污泥中的最大沉淀率可达到65%,然后稳定到25%;而在以葡萄糖和可溶性淀粉为底物的废水中,钙的沉淀率一直维持在7.5%左右.对于这2种废水,钙的沉淀在180 d内可以使污泥的灰分从大约10%分别升高到70%以上和30%左右.但是高的生物污泥灰分含量并没有明显影响废水处理的效果,两反应器的COD去除率始终维持在90%左右.扫描电镜分析发现两反应器内颗粒污泥微观结构存在较大差异,这可能是导致其中碳酸钙沉淀过程和沉淀量存在较大差异的原因.     

二氧化硅复合淀粉材料对染料的吸附性能研究

在交联淀粉存在和弱酸性条件下,使硅酸钠水解生成的二氧化硅与淀粉复合制备了二氧化硅交联淀粉( Sist),通过FT-IR光谱对材料进行了表征,表明反应中形成的二氧化硅与淀粉发生了交联,形成了无机有机复合材料.进一步研究了其对三种不同类型染料的吸附性能.结果表明当硅酸钠添加量为8％时所得的Sist复合材料对染料的吸附性能最...     

海水中活性硅酸盐的流动注射-分光光度快速测定法及其应用

基于酸性条件下硅酸盐与钼酸铵反应生成硅钼黄而后被还原成硅镅蓝的原理,利用流动注射分析技术,建立了快速测定海水中活性硅酸盐的分析方法.在优化的条件下,方法检测限为0.5 μmol·L-1,线性范围为2.5～110.0 μmol·L-1,实际海水的加标回收率为103.6%～109.3%,同一水样连续测3次仅需4.5 min...