热解工艺参数和污泥理化性质对污泥残渣特性的影响

研究了热解工艺参数和污泥理化性质对热解残渣特性的影响,着重分析了不同热解工艺参数和污泥理化性质下,污泥热解残渣的吸附性能与内部孔结构.研究表明,当热解终温Tend在300℃—550℃之间,污泥热解残渣的碘值在450℃时最大,亚甲基蓝值在500℃时最小.热解残渣的碘值随着RT的延长先增大,当停留时间RT=75 min时达到最大值;亚甲基蓝值的最小值随着RT的延长逐渐往低温区移动.污泥热解残渣的碘值随着升温速率β的增大而减小,无论Tend的高低,亚甲基蓝值的最小值都出现在β=3℃.min-1.污泥热解残渣的比表面积随着颗粒粒径d的增大迅速减小,但d对残渣吸附性能的影响却不大.当含水率M=10%—40%,热解残渣的吸附性能基本不受M的影响;继续提高含水率,热解残渣的碘值迅速减小,而亚甲基蓝值却随M的增大而增大.Tend为450℃、RT为75 min和β为3℃.min-1是较佳的污泥热解工艺参数.     

油田含油污泥热解产物分析及性能评价

选择高含油的孤岛采油厂联合站堆放场含油污泥进行热解处理研究,采用正交实验对热解工艺进行了优化;采用ICP-MS、元素分析仪、气相色谱仪、EPS-MS对热解气体产物和残渣进行分析;热解残渣经过后续处理进行了烟气脱硫性能评价.正交实验结果表明热解最佳工艺条件为:N2保护下,热解温度600℃,热解时间4h,升温速率5℃.min-1,此时苯吸附值为47.04mg.g-1,热解残渣含油量为0.21%.最佳工艺条件下,热解油产率可达11%左右,回收率约75%,热解油的品质较好,产生的不凝气体可以作为洁净燃料气或合成气原料;热解残渣经过处理后可用于脱除烟气中的SO2,吸附脱硫能力较好,并具有进一步改进和提高的潜力.     

调理脱水污泥的热解特性及动力学分析

利用TGA(Thermogravimetric analysis)热分析技术对污水处理厂原始污泥及调理脱水污泥进行了实验研究,获得了不同升温速率下污泥的TG(Thermogravimetric)和DTG失重曲线.实验发现,不同调理脱水污泥热解特性复杂,且热解动力学在不同转化率下对应的动力学反应也不同.并利用M-KAS(Kissinger-AkahiraSunose)模型和Discrete DAEM(Discrete distribute activation energy model)模型对不同调理污泥进行了动力学参数研究.结果表明,污泥的非等温热解过程包含3个失重阶段;升温速率影响污泥热解特征温度,随着升温速率的提高,失重曲线向高温区滑移.利用上述模型计算的动力学参数变化趋势表明所采用的Fenton及赤泥复合调理对污泥热解特性有很大影响,Fenton调理有助于污泥EPS(Extracellular polymeric substances)破坏,影响热解反应中的形核过程,进而影响热解动力学变化趋势;赤泥调理后,赤泥更容易与破坏的污泥细小颗粒结合,增加了污泥热解反应数量,影响整个污泥热解过程.从计算结果可以看出污泥热解由多步反应组成,整个热解过程动力学参数不断变化.     

不同深度脱水污泥的热解特性及动力学分析

选用4种利于深度脱水的复合调理剂(FeCl3/CaO、FeCl3/CaO/煤粉、芬顿试剂(Fe2+和H2O2组成体系)/CaO、芬顿试剂CaO/煤粉)来改善污泥的脱水性能,所得泥饼的含水率为43.7%—56.1%,满足深度脱水的要求.CaO和煤粉的添加能改变污泥的灰分和挥发分含量.与传统聚丙烯酰胺(PAM)脱水污泥的热重分析对比结果表明,由于复合调理剂对EPS的破坏溶解作用,因此对污泥热解性质有较大影响,不仅能前移水分失重峰,还使得热重主要反应阶段峰个数变少.热解动力学计算表明,反应级数在1—2范围内.表观活化能差异表明4种复合调理剂处理后脱水污泥更容易发生热解反应.     

活性炭辅助微波热解污泥反应条件的试验研究

针对微波不能直接实现原污水污泥高温热解的问题,采用活性炭作为微波能吸收物质辅助污泥热解。对影响污泥热解效能的3个主要因素：污泥样品量、活性炭掺杂量和微波辐射功率,各做了3个水平的考察,得到了试验条件下的最优方案：污泥样品量30g、活性炭掺杂量6g、微波辐射功率1200W。结果表明：在最优试验方案下,污泥能在7min内升至920℃的高温,实现污泥快速、高效热解。通过分析3个因素对污泥热解效能的影响,进一步对最优试验方案下的固体产物吸收微波的性能及用其作为掺杂物辅助微波热解污水污泥的可行性进行了研究,结果表明：固体残渣吸收微波性能良好,可以代替活性炭作为更经济、高效的污泥微波热解辅助材料。     

油田含油污泥的低温热解

在石油开采、集输和炼制过程中产生了大量的含油污泥,如果处置不当,将造成严重的环境污染.因此,研究含油污泥的无害化和资源化处理新技术是当务之急.含油污泥热解技术具有处置彻底、二次污染少等优点,是一种应用前景广阔的处理方法[1].本文制备了掺杂钯的钛氧化物介孔分子筛催化剂MCM41,利用真空管式热解炉对延长油田含油污泥进行低温热解,重点研究了热解条件和催化剂MCM41对油回收率和回收油中组分分布的影响.     

污泥基生物炭中重金属的形态分布及潜在生态风险研究

重金属是城市污泥资源化利用的限制因子。炭化是污泥处理处置的重要途径。本研究中采用Tessier序列提取方法研究城市污水处理厂污泥及不同温度制备(300~700℃)的污泥基生物炭中重金属的形态分布,并运用Hakanson方法评价污泥及污泥基生物炭的潜在生态风险。结果表明:污泥和污泥生物炭中重金属含量最高的均为Zn和Cu。污泥及污泥基生物炭中重金属含量总体的次序规律是:ZnCuNiAsPbCd。随着热解温度增加,重金属更多的转化到残渣态中。600~700℃制备的污泥基生物炭中的重金属主要分布残渣态中,除Ni之外。热解温度为700℃时,污泥基生物炭中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni和As的残渣态分别占到95%、53%、71%、59%、57%和58%。根据单个重金属的潜在生态指数(E_r)可知,污泥及污泥基生物炭中的主要风险因子是As﹑Cd和Zn。当热解温度为700℃时,污泥基生物炭的潜在风险指数(RI)从原污泥的489.32降低至73.27。可见,污泥基生物炭中重金属的潜在生态风险显著降低。因此,从重金属环境风险的角度考虑,污泥基生物炭制备的合适温度在600~700℃。     

部分城市污泥中氯苯类化合物的初步研究

应用GC/MS对我国 1 1个城市污泥中的 5种氯苯化合物 (CBs)进行了研究 .结果表明 ,各城市污泥中CBs的总含量 (ΣCBs)在 0 0 1 0— 6 91 7mg·kg- 1之间 ,绝大部分低于 1 0mg·kg- 1,依次是兰州 >北京 >香港大埔 >无锡 >香港元朗 >广州 >佛山>香港沙田 >西安 >珠海 >深圳 .各城市污泥的CBs都是以个别或少数化合物为主 ,显示出不同的分布特征 ,主要是 1 2 4 三氯苯和六氯苯 ,其它化合物含量普遍较低 .各种CBs化合物的最高含量主要分布于兰州污泥和无锡污泥中 .城市污泥中CBs的含量与污水来源、污水处理方式、污泥类型和CBs化合物的理化性质有关 .     

典型印染废水处理过程中芳香烃化合物的污染特征及污泥生态风险评价

采用GC-MS测定了典型综合印染废水处理厂废水和污泥中芳香烃化合物的含量.结果表明,原水中苯系物总量为203.96±15.18μg·L-1,其中二甲苯占62.7%,尾水中苯系物总量为0.2±0.029μg·L-1,整个处理工艺对苯系物的去除效率为99%.原水中多环芳烃(PAHs)总浓度达1349.51±35.77 ng·L-1,以3—6环为主,主要富集在颗粒物上.整个工艺对PAHs的去除效率为95%,尾水中PAHs总浓度为65.81±20.99ng·L-1,以2—3环为主.干污泥中PAHs含量高达2996.10±151.0 ng·g-1,污泥吸附为水相中PAHs去除的主要机理之一.印染污泥直接填埋或农用会引起潜在的生态危害.     

污泥好氧发酵过程中热解特性变化研究

选用脱水污泥和木块进行好氧发酵,采用热重分析仪对污泥好氧发酵过程中不同阶段的污泥进行热重分析,研究不同阶段污泥热解特性的变化,并为探索污泥好氧发酵过程中有机质的变化规律提供参考。结果表明,污泥热解过程可分为4个阶段,分别为:水分析出阶段(T1)、挥发性有机物析出转化阶段(T2)、大分子有机物转化析出阶段(T3)和矿物质分解阶段(T4)。其中挥发性有机物析出转化阶段和大分子有机物转化析出阶段为失重的主要阶段。随着发酵时间的延长,污泥的最大失重率逐渐减小。发酵第1、4、7、10、13、16天,污泥最大失重率分别为51.14%、43.50%、43.18%、39.79%、35.72%、35.46%。当堆体处于升温期时,污泥样品挥发性有机物析出转化阶段及大分子有机物转化析出阶段失重率变化较大,分别减少2.11%和4.13%;堆体温度维持在40℃左右时,污泥样品大分子有机物转化析出阶段失重率变化较大,3 d内减少了4.68%。第13天与第16天污泥样品总失重率仅相差0.22%,好氧发酵在第13天已接近结束。不同发酵阶段污泥样品均以大分子有机物转化析出阶段失重率为最大,挥发性有机物析出转化阶段次之,矿物质分解阶段最小。有机质降解主要发生在发酵第1~4天和第7~10天,其中第1~4天污泥中挥发性有机物和大分子有机物均有显著降解,第7~10天以大分子有机物降解为主。     

温度对污泥热解产物及特性的影响

温度是污泥热解产物及产物分布状况的主要影响因素之一。为了确定最优的热解温度,为不同的热解工艺提供参考,用直径为200mm的外热式固定床反应器,以唐山西郊污水处理厂剩余污泥为实验物料,在终温为250～700℃并在初期通以氮气的情况下,对污泥的热解产物分布及特性进行了研究。实验表明:在物料成分和其它条件不变的情况下,热解反应所需时间随着热解终温的升高而缩短;热解气和热解焦油的质量分数增大;焦炭质量分数减小。热解焦炭的工业分析表明,随热解终温的升高挥发分减少、固定碳和灰分增加。热解焦油的热值在10～43MJ·kg-1之间;焦炭的热值10～24MJ·kg-1之间。     

Fenton氧化对印染污泥脱水性能的影响

采用Fenton氧化法对印染污泥进行预处理,研究印染污泥中TSS、VSS、CST、SRF等脱水性能指标的变化规律.结果表明,当pH值为2.0,H2O2和Fe2+投加量分别为428 mg.g-1(干泥)和42.8 mg.g-1(干泥),反应时间1.5 h、反应温度80℃时,Fenton氧化后印染污泥的脱水效果最佳.在该条件下,TSS由18.66 g.L-1下降至4.82 g.L-1,去除率为74.17%;CST和SRF分别由98.6 s和6.03×1011s.2g-1下降至18.9 s和8.42×1010s.2g-1;污泥的平均粒径和中值粒径分别由53.8μm和42.9μm下降至19.8μm和16.2μm.     

熔盐法去除污泥焚烧灰中磷的效果及热动力学分析

利用碳还原剂和氯化钙熔盐药剂在1100℃下还原污泥焚烧灰中的磷酸盐为气态磷单质并去除,采用X射线衍射分析(XRD)残渣的组成和热重质谱(TGA-MS)分析反应过程.结果表明,添加氯化钙可显著提高污泥焚烧灰除磷效率,氯化钙的最优添加量为25%质量分数,此时污泥焚烧灰除磷效率为82%.XRD结果显示,污泥焚烧灰经熔盐处理后形成了氯磷灰石(chlorapatite),珍珠云母(margarite)等物质,其中氯磷灰石的形成有利于焚烧灰中磷的还原.对TGA-MS结果进行热解动力学反应拟合,结果显示,污泥焚烧灰除磷反应在添加少量氯化钙添加时为均相反应;污泥焚烧灰除磷反应在添加较多氯化钙时为固相扩散反应.固相反应的发生有利于降低磷酸盐还原反应温度并提高去除效率.     

污泥生物反应器填埋场中PAHs、PCBs含量变化及其影响因素

为了解生物反应器填埋场各填埋时期污泥中PAHs、PCBs的含量变化情况,探索影响PAHs、PCBs含量变化的主要因素,为矿化污泥的农用资源化提供科学依据,对生物反应器填埋场填埋400d污泥中PAHs、PCBs含量变化及其影响因素进行了系统研究.研究发现,各填埋时期PAHs的浓度范围为6.645～10.008:mg·kg1-,且随填埋时间增加呈现减小的趋势.PAHs化合物主要以4个苯环以上的化合物为主,而小于3个苯环的:PAHs化合物含量相对较低.各填埋时期污泥中的PCBs含量随填埋时间增加呈现减小的趋势,浓度范围为15.655～2 5.569 μg·kg1-,远低于国家规定的0.2 mg·kg-1的污泥农用标准.填埋初期污泥中PCBs主要以3-Cl和5-Cl化合物为主,填埋后期,2-Cl化合物大大增加,占总的PCBs含量的大部分.影响PAHs、PCBs含量变化的主要因素是生物对PAHs的降解转化.根据污泥中各污染物的含量对污染物进行源解析表明,污泥中PAHs主要来源于炼油厂、炼焦厂、煤气厂、冶炼厂和沥青厂等排放的废水.化工、木材加工、电器等工业污水是污泥中PCBs有机污染物的主要来源.     

城市污泥与稻草堆肥中多环芳烃的研究

将污泥与稻草进行翻堆、菌种 翻堆、连续通气和间歇通气 4种不同方式的堆肥 ,应用GC/MS对堆肥中的多环芳烃类化合物 (PAHs)进行分析 ,探讨堆肥产物中PAHs的含量分布模式以及不同堆肥方式对PAHs的降解效果 . 4种污泥堆肥中ΣPAHs在2 0 83—2 8 4 35mg·kg- 1之间 ,依次是菌种 翻堆 ( 2 8 4 35mg·kg- 1>翻堆 ( 7 30 3mg·kg- 1) >连续通气 ( 4 80 8mg·kg- 1) >间隙通气 ( 2 0 83mg·kg- 1) ,绝大部分化合物的含量都低于 0 2 0mg·kg- 1.堆肥前后ΣPAHs降解率在 6 5 5 %— 93 2 0 %之间 (平均为6 5 0 0 % ) ,绝大部分化合物的降解率都在 90 %以上 .通气堆肥尤其是间歇通气堆肥对污泥中PAHs的降解效果最好 .     

六六六热解残渣中PCDDs和PCDFs的测定

本文报道了六六六热解残渣中PCDDs和PCDFs的分析方法。样品用甲苯溶解,然后进行氧化铝柱层析分离,PCDDs和PCDFs用50％二氯甲烷的石油醚液洗出,浓缩后进行GC/MS分析.在热解残渣中检出了大量四至八氯取代的PCDDs和PCDFs,约占样品量的40％,其中包括剧毒的2,3,7,8-TCDD.在采用高压水解法生产多氯苯的残渣中,只有少量的PCDDs和PCDFs,由此可得出氯苯在高温条件下热解可以生成PCDDs和PCDFs的结论.     

化学方法降低城市污泥的重金属含量及其前景分析

城市污泥含有丰富的氛、磷、河和有机质,农用前景广阔。但其中重金属含量常超标而受到限制。利用化学试剂如酸、有机物、表面活性剂等与污泥中的重金属发生作用,形成溶解性的金属离子或金属－试剂络合物,再通过淋滤．可以剔除污泥中大量的重金属,使其降低到符合农用标准。本文介绍了化学方法去除污泥事金属的原理和效果,分析了影响因素,包括重金属种类、污泥特性、操作方法、剔除时间等。并对该法的应用前景进行了讨论。     

硝酸辅助超声作用强化污泥中Cd和As的沥出

利用硝酸辅助超声强化污泥中Cd、As沥出实现污泥的农用.研究结果表明,在1.6 W·mL~(-1)超声30 min条件下,污泥中Cd的溶出率高达53.72%;在1.2 W·mL~(-1)超声30 min条件下,污泥中As的溶出率高达58.63%,污泥中镉和砷的含量由6.80 mg·kg~(-1)、91.13 mg·kg~(-1)分别降低至4.61 mg·kg~(-1)和54.66 mg·kg~(-1).在0.04 mol·L~(-1)硝酸辅助下,污泥中Cd和As的含量进一步降至4.25 mg·kg~(-1)和48.16 mg·kg~(-1),完全满足我国农用污泥中污染物控制标准要求(Cd≤5 mg·kg~(-1),As≤75 mg·kg~(-1)).硝酸辅助低频超声处理后,污泥中交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态镉和砷含量明显下降,有机物结合态和残渣态镉和砷含量显著升高.结果表明,硝酸辅助低频超声可以使污泥中镉和砷高效沥出,实现污泥安全农用.     

富磷污泥生物炭去除水中Pb(Ⅱ)的特性研究

以城市污水厂富磷剩余污泥为研究对象,考察高温热解制备生物炭吸附剂对水中Pb(Ⅱ)的去除效果.研究表明,随着热解温度升高,制备的生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力增强;在相同热解温度下,生污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力比消化污泥生物炭大.采用700℃热解1 h制备生污泥生物炭以研究对Pb(Ⅱ)吸附的影响因素,结果显示:吸附180 min达到吸附平衡;富磷污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的去除率随pH增加而升高;生物炭投加量增加,对Pb(Ⅱ)去除率上升,而单位吸附容量迅速减小.污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级反应动力学,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地拟合等温吸附线.在pH 5.0、吸附时间3 h、生物炭投加量20 g.L-1条件下,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量为34.5 mg.g-1,表明富磷污泥生物炭可以作为一种廉价的吸附剂.     

污泥基活性炭表面官能团对其催化臭氧氧化活性的影响

对比考察了污泥基活性炭(SCAC)与3种商品活性炭表面官能团的种类、含量及其催化臭氧氧化去除对氯苯甲酸(p-CBA)效能的差异.同时采用(NH4)2S2O8和NaOH分别对SCAC表面进行酸、碱改性处理,探讨SCAC表面官能团对其催化臭氧氧化活性的影响.结果表明,SCAC表面酸性和碱性官能团含量均高于3种商品活性炭;SCAC和商品炭的加入对臭氧氧化去除p-CBA的效果均起到了促进作用,其中SCAC催化臭氧氧化效果最为明显.反应1.0 min时,p-CBA的去除率由单独臭氧氧化时的26.1%提高到60.2%.经(NH4)2S2O8和NaOH处理后,两种改性SCAC对p-CBA的催化氧化去除效果差异明显,NaOH改性后的SCAC表面碱性官能团丰富,其催化臭氧氧化去除p-CBA的效果得到加强,而经过(NH4)2S2O8改性的SCAC催化效果则有所下降.活性炭催化臭氧氧化反应Rct值([·OH]/[O3])计算结果进一步证明,SCAC表面的碱性官能团是其催化臭氧反应的主要活性位点,可以促进臭氧分子向·OH的转化.