造纸污泥生物干化特性及其影响因素实验研究

采用自主设计的污泥生物干化实验装置，研究了造纸污泥生物干化特性及其影响因素。重点研究了物料配比和评价参数（温度、pH值、含水率、挥发性固体、ATP含量和淀粉分解菌数量等）的变化规律。结果表明：通过正交实验获得生物干化的最优物料配比为：淀粉（25g／500g）、锯末（40g／500g）、接种量（15mL／500g）和磷酸二氢钾（5g／500g）。造纸污泥生物干化过程中，物料温度、pH值、含水率、挥发性固体、ATP含量和淀粉分解菌数量等指标变化规律性强，效果指示性明显，均可作为污泥干化效果的表征参数。在最优工艺条件下，污泥温度达到47．8℃，经过7d生物反应后，含水率降低到50．3％，挥发性固体降低到49．5％，生物干化效果显著。     

城市污水厂污水污泥的热值测定分析方法研究

建立热力学指标是污水生物处理过程热力学分析的基础工作，目前仍缺乏污水污泥化学能测试的标准方法。采用IKA C5000型自动热量计对某城市二级污水处理厂进水、出水、初沉污泥、剩余污泥、混合污泥和脱水污泥进行了热值测定，样品前处理采用103～105℃烘干获得干燥基，用苯甲酸进行加标回收。参照煤的发热量测定方法得到样品的高位热值。试验结果显示：出水干燥基的热值为05 kJ/g，进水干燥基的热值为4 kJ/g以上，各工艺段的污泥干燥基热值较高，基本都在12 kJ/g以上，接近右江褐煤水平。测定结果的标准偏差≤±0.452%，相对标准偏差≤±0.136%。通过同一批样品的元素分析及Dulong公式理论推算，发现2种方法可得到相似的结果。     

城市污泥桨叶式干化优化实验研究

桨叶式干化是一种高效的污泥干化处理技术，为了降低污泥含水率达到污泥减量减容效果，同时为后期的工程化应用提供依据和参考，实验采用倾斜盘式桨叶干燥机，以北京市污水处理厂污泥为研究对象，研究了不同滞留时间、污泥供给量、干燥机换热面积等因素对桨叶式干化处理后蒸发速度和污泥含水率的影响，并从处理效率以及与工程化应用数据对比分析等多方面考核，确定最佳工艺运行条件：使用0．5—0．8MPa的蒸气，蒸发速率达到14～21．8kg／（m^2·h）时，干化处理后污泥含水率〈40％。     

污泥干燥焚烧工程系统质能平衡分析

通过建立污泥干燥焚烧系统质能平衡模型对污泥干燥焚烧工程进行质能平衡分析,由模型结果可得,系统污泥最佳入炉含水率为65%,此时系统具有最低总能耗和总烟气量,且污泥恰好能够自持燃烧。之后,对污泥干基低位热值和初始含水率波动对系统运行的影响进行了研究。当初始含水率在研究范围内波动时,需保证入炉污泥含水率基本不变,以保证系统最低能耗。而当污泥热值下降(上升)时,需使入炉污泥含水率随之线性下降(上升)以保证系统最低能耗。总之,在运行参数波动过程中,当污泥被干燥至其入炉应用基热值在波动过程中恰好能支撑自持燃烧时,系统总辅助燃料消耗最低。     

生物沥浸污泥深度脱水后自然干化与焚烧处置效果及影响因素

脱水污泥的干化效果对污泥后续焚烧处置及资源化有重要影响。比较了生物沥浸处理后深度脱水污泥与常规脱水污泥的水分蒸发速率差异，以评价其干化效果。在此基础上，对城市污泥生物沥浸示范工程中得到的有机质含量为44％（干物质计），干基高位热值为9250kJ／kg，含水率≤32％，颗粒粒径≤8mm的污泥样品，采用小型循环流化床焚烧炉（内径600mm，高度6500mm，污泥给料量200kg／h）进行焚烧处置初步研究。结果表明，在同样干化时间下，生物沥浸后脱水污泥相对于常规脱水污泥有较快的水分蒸发速度。在保证污泥颗粒在流化床炉内达到较好的流化状态前提下，该生物沥浸污泥可以在流化床炉内实现自持焚烧，相应流化床炉温可以被恒定维持在850℃左右。焚烧后残渣热灼减率为2．36％。同时发现，污泥有机质含量、污泥含水率、污泥的颗粒破碎度、流化床布风板风量等因素共同决定着城市污泥的自持焚烧效果。此研究将为城市污泥生物沥浸后期焚烧资源化应用提供必要的参数支持及合适的运行建议。     

湿热处理餐厨废弃物不饱和脂肪酸

为了研究湿热水解技术对餐厨废弃物中脂类物质的影响，促进餐厨废弃物的资源化处理利用，通过实验研究，分析了餐厨废弃物固相中油酸、亚油酸、α-亚麻酸和花生四烯酸4种不饱和脂肪酸在90～140℃湿热条件下处理随时间的变化规律。结果表明：实验所取餐厨废弃物经湿热处理后固相中油酸和亚油酸的含量相对较高，约为30％，花生四烯酸的含量较低，约为0．3％，随着加热时间延长，亚油酸在湿热环境下发生化学分解，其含量不断降低，而花生四烯酸的含量显著增加。当加热温度为100～120℃，加热时间为30-60min时，餐厨废弃物脂类含量比较稳定，作为适宜的湿热处理条件。值得注意的是，湿热处理后的餐厨废弃物中花生四烯酸的含量只约为0．3％，不能满足饲料标准中2％的要求。     

市政污泥与生活垃圾混烧技术验证

对市政污泥与生活垃圾混烧进行了验证研究。结果表明，与生活垃圾单独焚烧相比，污泥与生活垃圾混烧后烟气中NOx、CO和HCl的浓度没有出现明显变化，而SO2浓度出现了下降（从82～93mg／m3下降至41～70mg／m3）；Hg、Pb、Sn、Cr和Zn的浓度均表现为不同程度的上升，但仍然符合GB[g485；二恶英从0．0087μgTEQ／m3降至O．0047μgTEQ／m3。掺烧半干污泥比例为10％、12％和15％时，吨物质的发电量分别为311．8kWh／t、306．7kWh／t和296．1kwh／t。混烧污泥在一定程度上降低了系统的发电量，因此建议混烧污泥的比例不应大于15％。测算的污泥混烧成本约209元／t（80％含水率）。     

干化床和芦苇床稳定污泥过程中的腐殖化特征

通过现场实验，考查污泥干化床和污泥干化芦苇床稳定污泥过程中的腐殖质变化特征，重点分析了污泥腐殖化率和污泥腐殖化指数的变化情况。系统运行了3年，包括前2年的污泥负荷期和第3年的自然稳定期，检测分析在第3年进行。实验结果表明，污泥腐殖质含量历月变化不大，基本在1．1％～2．1％范围；总体上污泥的腐殖化率具有上升趋势，同一时间样品芦苇床中污泥的腐殖化率略高于干化床；污泥腐殖化指数呈上升趋势，但芦苇床略低于传统于化床；4-11月，干化床中的污泥腐殖化指数从0．079升高到0．742，芦苇床从0．042升高到0．715。经过3Y的稳定化处理，污泥的腐殖化程度和腐熟度得到有效提高。     

含油量对餐厨垃圾厌氧发酵的影响

在35℃条件下，研究了不同含油量（0％、1％、2％、3％、4％、5％）餐厨垃圾中温厌氧消化过程中日产气量、甲烷含量、总固体（TS）、挥发性固体（VS）、干物质产气率等的变化，为后续餐厨垃圾连续发酵的预处理提供参考。结果表明：5％含油量餐厨厌氧发酵周期最长，累计产气量最大，为5800mL。在消化过程中，沼气中甲烷含量先上升后下降，最高可达76％；于物质产气率随含油量增大而增大，依次为497．4、506．1、543．8、554．4、590．7和600．1mL／gTS；5％含油餐厨垃圾的TS和VS去除率最大，分别为34．4％和42．9％。     

茅草添加与温度变化对餐厨垃圾厌氧水解产酸的影响

比较了茅草添加在温度变化条件下对餐厨垃圾厌氧水解过程小分子有机酸产量的影响，提出一种新型餐厨垃圾的资源化方式。研究结果显示，餐厨垃圾在55℃条件下厌氧水解主要产物为乳酸，达到25．7g／L，其干物质转化率可以达到32．1％（gTS），而餐厨＋茅草处理在同样条件下的乳酸产量为20．1g／L，干物质转化率为25．1％。温度下降为37℃后继续进行的的厌氧水解，得到的主要产物是乙酸、丙酸和丁酸，餐厨处理和餐厨＋茅草处理这两者的峰值分别为6．5、2．8、8．0和6．1g／L、2．7g／L和5．9g／L。结果显示茅草添加可以在一定程度上调节水解产物的比例，而温度变化可以调控小分子有机酸的产量。本研究结果表明，厌氧水解是一种有潜力的小分子有机酸生产与餐厨垃圾资源化处理途径。     

城市污泥热解中试系统集成一体化研究及运行效果评估

为了促进城市污泥热解工艺的工程化应用,组建了污泥热解系统、热解产物分离回收利用系统、废气净化排放系统于一体较完整的热解中试装置,在实现污泥有效处置的同时也实现了高值能源回收利用。中试工况优化,较好工况为：热解时间30-40 min,热解终温450-500℃,在此条件下,干化污泥（含水率5%）减量率为50%;热值为33.8 MJ/kg的热解油产率为17.1%左右。通过对中试运行效果的评估,得出热解油和热解气两者能量或污泥炭自身能量可供干化污泥热解本身所需能量,从而为推动污水污泥热解工艺的工程化利用提供了支持。     

湿污泥在流化床中干燥特性

在鼓泡流化床干燥器内,床料采用0～1 mm的石英砂,以热空气作为干燥介质,对城市污水污泥的流态化干燥特性进行实验研究。通过控制送风温度、流化风量、加料量、污泥粒径等参数,研究在不同工况条件下床温以及干污泥含水率的变化情况。结果表明,随着送风温度的升高,床温升高,干污泥含水率下降,最终趋向于一个稳定值8%。床温随流化风量的增加先是减小而后升高,干污泥的含水率随流化风量的增加先是降低而后增大。当加料量从11 kg/h增加到13kg/h时,干污泥的含水率基本没有变化,当加料量超过13 kg/h时,干污泥的含水率从8.1%开始呈递增趋势。随污泥粒径的增大,床温升高,干污泥含水率也随之升高。     

利用高炉瓦斯泥中的锌制备活性氧化锌的研究

利用高炉炼铁瓦斯泥中的锌,采用火法富集和湿法浸取制取活性氧化锌。考察了温度、时间对火法富集产品中氧化锌含量和原料瓦斯泥中锌挥发率的影响,确定了富集工艺的最佳条件为:在氮气氛围下,温度从常温以10℃/min升温至1 000℃并且在1 000℃下保持1 h,得到的富集产品中氧化锌含量82.24%;瓦斯泥中锌挥发率97%。同时考察了温度、氨水用量、碳酸氢铵用量和液固比等因素对氧化锌浸取率的影响。确定的最佳工艺条件为:浸取温度40℃,氨水用量为理论量的2倍,碳酸氢铵用量为理论量的2倍,液固比4∶1,浸取时间2 h,氧化锌浸取率达99.9%。湿法制得的活性前驱体碱式碳酸锌,经煅烧得到纯度为98.4%的活性氧化锌产品,氧化锌的总回收率达95.3%。     

油田含油污泥热解制备烟气脱硫剂

为实现油田含油污泥深度资源化,针对高含油的孤岛采油厂含油污泥采用热解处理,回收油气资源的同时将热解残渣制备成烟气脱硫剂。以苯吸附值和热解残渣含油率为基准对热解工艺进行了优化,对热解油品和残渣进行分析,热解残渣经过后续处理进行了烟气脱硫性能评价。通过正交实验得到热解最佳工艺条件为:氮气保护下,热解温度550℃,热解时间4h,升温速率10℃/min。此时苯吸附值为60.12mg/g,热解残渣含油率为0.29%。最佳工艺条件下,热解油品产率可达10%左右,回收率大于65%,热裂解作用明显,热解油品的品质较好,产生的不凝气体可以作为洁净燃料气;热解残渣经过后续处理,可用于脱除烟气中的SO2,吸附脱硫能力较好,穿透硫容达到3%以上。     

污水处理厂污泥干化焚烧处理可行性分析

以绍兴污水处理厂脱水污泥为研究对象,通过实验分析了污泥进行干化焚烧处理的可行性。对污泥泥质进行分析,采用桨叶式污泥干化机对污泥的热干化特性、干化过程污染排放特性进行研究,使用流化床污泥焚烧试验装置对污泥焚烧工况及焚烧过程中污染物的排放特征进行研究,结果表明,绍兴污水处理厂脱水污泥的泥质特征与大多数污水污泥类似,灰分较高、发热量较低,需干化后才可实现稳定燃烧;污泥在小型桨叶式污泥干化机内的干化速率最高达到0.6kg/(m2·min),并随污泥干化的进行而逐渐降低;干化过程产生的常规污染气体中氨气浓度最高,可达170 mg/Nm3;污泥干化冷凝水的COD高达820 mg/L,氨氮等指标也很高。污泥干化系统的设计需充分考虑污泥热干化过程中气体和液体污染物的排放,设置相应的处理设施。污泥干化至含水率30%时,可在不投加辅助燃料的情况下实现流化床焚烧炉内的焚烧处理,干化污泥焚烧时需关注烟气中常规污染气体和重金属的控制,焚烧灰渣浸出毒性未超过国标限值。     

脱水污泥热调质的特性

热调质方法是污泥深度脱水的有效办法之一。研究结果表明,污泥热调质过程中反应温度和反应时间对污泥热调质效果影响较大,搅拌速度影响较小。当反应温度从160℃升至180℃,反应时间从30 min增至60 min时,污泥溶液中挥发性悬浮固体(VSS)急剧溶解,释放出细胞里的结合水,表明污泥细胞破壁的温度条件为160～180℃,时间条件为45～60 min。热调质后污泥的比阻变化较大。随着反应温度的不断提高,比阻不断减小,污泥的脱水性能越来越好。实验确定了污泥热调质的最佳反应条件为:反应温度180℃,反应时间60 min,搅拌转速30 r/min。在此条件下,压滤后泥饼含水率约50%,滤液中COD浓度可达19 000 mg/L,有利于后续污泥的消化。     

热解含油污泥制备吸附剂及热解过程的优化

为资源化利用油田含油污泥,对高含油的孤岛采油厂含油污泥进行热解处理研究,以苯酚吸附值为基准对热解工艺过程进行优化,并采用ICP-MS、元素分析仪、气相色谱质谱仪和SEM对热解油品和残渣性质进行分析;正交实验和单因素实验结果相一致,热解最佳工艺条件为:N2保护下,热解温度550℃,热解时间4 h,升温速率10℃/min,此时苯酚吸附值为29.26 mg/g。通过对热解残渣苯酚吸附值为基准进行正交实验极差分析,热解温度的影响最大,其次是热解时间,最后是加热速率。SEM结果显示,热解含油污泥制备的固体残渣具有丰富的微米孔,可将其制备成多孔固体吸附剂。初步研究结果表明,含油污泥热解处理实现了无害化和资源化目的,满足国家节能减排的战略要求和农用污泥排放标准。     

Pyrolysis of oil sludge in a fluidised bed reactor

The oil sludge of tanker cleaning was pyrolysed in fluidised bed reactors. Three experiments were conducted in a laboratory plant and two on a technical plant. Separation of oil from the solids and distribution of the oil products were investigated at temperatures from 460 degrees C to 650 degrees C. Between 70% and 84% of the oil could be separated from the solids. Distribution of the oil products depended on the feed material and the pyrolysis conditions. The higher the temperature the more the oil was cracked into low boiling compounds. Under the conditions of pyrolysis carbon reduced gridiron to iron. Thus some solid fractions were pyrophoric and oxidised with high heat generation. Therefore the solid products have to be turned into inert substances. The fluidised bed pyrolysis is an adequate process to recycle oil sludge with high yields.     

电渗透脱水污泥干燥特性曲线及干燥模型

通过电渗透脱水技术及自然风干技术两种预处理方式降低污泥含水率，当污泥初始含水率相近时，研究经两种方式处理后污泥的干燥特性曲线，并对电渗透脱水污泥干燥特性曲线的优势情况进行探讨。在40—120℃的低温条件下，研究电渗透脱水污泥（泥饼厚度为3．5mm）的干燥特性曲线并分析其干燥特性。通过所得电渗透脱水污泥的干燥特性曲线，引人薄层污泥干燥模型进行数值分析。结果表明，在实验条件下，电渗透脱水污泥的干燥速率要优于自然风干污泥的干燥速率。随着温度的升高，电渗透脱水污泥的干燥速率随之升高，干燥到所需含水率的时间则随之减少。Logarithmic模型比其他模型更适合描述薄层电渗透脱水污泥在低温条件下的干燥特性。