基于响应曲面法的铁路含油污泥微波干化实验研究

为研究微波干化技术对铁路含油污泥干化效果的影响,运用响应曲面法对微波干化工艺进行优化。研究结果表明,铁路含油污泥微波干化能显著降低铁路油泥含水率,微波干化设备恒功率模式的干化效果优于恒温度模式,处理时间和微波功率对于干化效果的影响较油泥厚度和油泥pH的影响大,4个因素的影响程度顺序依次为微波功率>处理时间>油泥pH>油泥厚度,并且油泥厚度与油泥pH间的交互影响较为显著。最终得出的最佳实验条件及预测结果为:时间18.007 min、微波功率722.542 W、油泥厚度4.583 mm、油泥pH为4.792,干化之后得铁路油泥含水率为24.342%,通过实验得出实测数据为27.58%,与预测值误差较小,表明了该模型的准确度较好,优化工艺可行。     

北京城市污泥大颗粒低温热干化效率研究

污泥热干化工艺的高运行成本制约着该工艺在我国的推广.为确定污泥低温热干化的最佳效率条件,提供节约热干化工艺成本的理论基础,以北京市城市污泥为样品对低温热干化进行了模拟试验.比较了不同温度(125℃、150℃、175℃、200℃)、不同比表面积(柱形、饼形、球形)的大颗粒污泥的干化速率,并试验了有无流动气氛两种环境条件.结果表明,污泥热干化大致分为3个阶段:升速阶段、匀速阶段和降速阶段.3种形状中,饼形污泥的干化效率最好;干化效率点在125～150℃;提出了修正的Page模型,并且通过参数分析得到了低温热干化的温度效率拐点,佐证了效率点温度在140℃左右;流动气氛会进一步提高脱水效率.污泥热干化尾气释放特性一直是研究难点,用土壤中VOC的监测方法发现,新鲜污泥中的VOC能被准确监测,但经过加热干化后的尾气中的有机成分剧增,而且难以使用GC/MS定性.     

桨叶式干燥机干化含油污泥工艺研究

含油污泥属于危险废物,对环境危害极大,但因含有一定的油质而具有回收价值,利用热干化技术将其水分降低后,可成为燃料加以利用。为了探索桨叶式干燥机处理含油污泥的可行性,以炼油厂污水处理厂的含油污泥为处理对象进行干化处理试验研究,分析了不同干化温度、干化时间和污泥供给量对出料污泥含水率和热值的影响。研究结果表明,含水率77.6%的污泥样品,在最佳运行条件下,即当干化温度为180℃,干化时间为25min和污泥供给量为60kg/h时,干化污泥的含水率可降至30%,热值达到4 250kcal/kg。     

污水厂污泥在不同氧气浓度下的热分析动力学特性研究

为了解在不同氧气浓度下污泥的热解燃烧行为和动力学机理,利用热重差热分析仪,在不同氧气浓度下,对经过不同干燥温度干燥的污泥样品进行热重差热实验.通过分析氧气浓度和干燥温度对样品热分析曲线的影响发现,干燥温度对污泥样品热分析的影响很小,但氧气浓度对其有明显的影响;随着氧气浓度的增加,热分析曲线有规律的向左偏移.在此基础上,提出污泥在不同氧气浓度条件下3种物质独立反应的热化学反应动力学模型.在该模型中,3个阶段分别对应3种不同的物质独立反应.在各种氧气浓度条件下,这3种物质的反应过程均符合一级反应模型.随着氧气浓度的上升,3个阶段对应的活化能和频率因子呈现上升趋势.     

污泥干化芦苇床中芦苇内生菌群多样性研究

以污泥干化芦苇床中芦苇内生菌的多样性作为主要研究对象,结合16S rDNA高通量测序技术与PCR-DGGE技术,对污泥干化芦苇床和天然湿地中污泥菌群及芦苇内生菌群多样性进行了比较分析。结果表明,污泥干化芦苇床芦苇内生菌的细菌类群包含了20门、30纲、73目、152科、467属、1 167种细菌。其中变形菌门(65.6%)和拟杆菌门(25.5%)占绝对优势,γ-变形菌纲是丰度最高的纲,占总数的43.4%;排前20位的优势菌种相对百分比之和为46.5%,分属于所对应的18个属、12科、10目、6纲、3门。DGGE分析表明,污泥干化芦苇床中的污泥和芦苇内生菌优势菌群的种类与天然湿地相比差异显著;同时由于污泥的影响,芦苇内生菌群种类也发生了较为明显的变化。     

城市污泥用作水泥行业替代燃料的可行性分析

采用X射线荧光光谱仪、全自动数显量热仪和原子吸收分光光度计等检测手段测定3种不同来源的干化城市污泥及煤粉的成分、热值和重金属毒性,对比分析了污泥用作水泥工业部分替代燃料的可能性,通过热重(TG)试验研究了污泥掺比对混合燃料燃烧效果的影响。结果表明:3种干燥污泥发热量较高,最高可达16.02 MJ/kg,且主要成分与煤粉相似,均为CaO、SO_3、Al_2O_3和SiO_2,比例之和超过65%,可部分替代水泥生产燃料;污泥灼烧后,剩余灰分中重金属质量比满足GB 50295—2008《水泥工厂设计规范》标准限制,不会对水泥熟料产生影响;干燥污泥的加入可促进煤的燃尽,混合燃料TG曲线随污泥比例增加向低温段移动;部分混合燃料固定碳燃烧阶段放热量低于5 000 J/g,污泥掺量以不超过40%为宜。     

芦苇床与传统干化床污泥脱水和稳定性能比较

为探明污泥干化芦苇床中积存污泥的脱水性能和稳定化进程,进行了为期3 a的试验研究.试验分3个单元,Ⅰ单元为对照床,未种植植物;Ⅱ单元和Ⅲ单元种植芦苇.Ⅰ单元和Ⅱ单元底层通过穿孔PVC通风管与大气相连通.前2 a为负荷期,植物生长期进泥,冰封期闲置,期间每个单元进泥总厚度为8.4m;第3 a为污泥自然稳定期.结果表明:种植芦苇的Ⅱ单元和Ⅲ单元对污泥中有机质的去除效果优于传统干化床Ⅰ单元,对应的有机质降解率分别为54.5％、51.5％和43.3％,填料层设置通风结构利于污泥有机质的降解;具有通风结构的Ⅰ、Ⅱ单元比不设通风的Ⅲ单元污泥脱水率略高,平均脱水率分别为33.69％、34.15％和32.79％.经过3 a芦苇床处理,稳定化污泥最低有机质质量分数为28.7％,可以作为土地利用的营养源之一.     

预处理条件对高含固污泥热水解有机物组分转化的影响

以城市污水处理厂含固率为10%的剩余污泥为研究对象,探讨了不同热水解预处理条件对水解效率及有机物组分的影响。结果表明,热水解温度和时间对剩余污泥水解有显著影响,COD及VSS水解率在热水解温度为160℃、时间为120 min时达到44.1%及46.9%。剩余污泥水解液的主要基团为COO—、NH_3~+、NH_2~+、O—H、CH_3、CH_2,芳香族物质可随着热水解温度和时间的进一步增加逐渐被水解。在160~180℃、60~90 min的热水解条件下,污泥中蛋白质、碳水化合物基团吸收峰峰面积最小且有机物水解效率最高。     

不同加热功率触发锂离子电池热失控特性研究

针对目前频发的锂离子电池热失控事故,自主设计并搭建了圆柱形锂离子电池热失控实验平台,对不同加热功率触发的锂离子电池热失控过程进行了实验研究。数据结果表明,外在热源功率对锂离子电池热失控行为影响很大。锂离子电池热失控过程中响应温度随加热棒功率的升高而降低,而最高温度随加热棒功率的升高而升高。通过对不同加热功率触发锂离子电池热失控特性的研究,可为锂离子电池的储存和运输安全性研究提供理论依据和工程技术参考。     

阿司匹林生产用废弃活性炭的微波一步再生

阿司匹林生产过程中会产生大量的粉末状废弃活性炭,对环境造成了较大的影响。提出了不外加活化气体的微波加热一步再生法再生废弃活性炭,使之循环利用。通过试验考察了再生温度、再生时间和物料厚度等因素对再生活性炭吸附性能和得率的影响。在再生温度700℃、再生时间10 min和物料厚度20 mm的优化条件下,亚甲基蓝吸附量为180 mg/g,再生活性炭的得率为40.875%,与常规方法再生药用活性炭相比,降低了再生温度,再生时间缩短了50%左右。此时再生活性炭的比表面积为1 296 m~2/g,平均孔径为3.016nm,适合于吸附亚甲基蓝,总孔体积为0.977 4 m L/g,其中微孔占47.81%,表明微孔和中孔都较为发达。扫描电镜和傅里叶变换红外光谱图分析表明,活性炭孔隙和表面性质得到了有效的再生恢复。微波一步再生法避免了通入活化气体而导致大量粉末活性炭被带走的问题,并且该方法具有速度快、效率高等优势。     

FAHP法在污泥板框调理剂综合评价中的应用

提出了一种新的污泥板框调理剂综合评价方法。传统的CST(毛细吸水时间)、污泥比阻、泥饼含水率等指标只能单一地评价泥饼脱水效果,为了实现对调理效果的综合评价,需要考虑药剂调理费用、运输处置成本、设备处理产能、滤液处理难度等多种因素。通过长期采集中试运行数据,考察了3种污泥板框调理剂对设备、泥饼、滤液和运行4个方面17个指标的影响。引入层次分析法和模糊数学综合评价法相结合的模糊层次分析法(FAHP)对3种污泥板框调理剂进行了综合评价,采用层次分析法确定指标权重;采用隶属函数对指标进行无量纲化处理,确定其隶属度,解决了指标间的可综合性问题;最后用加权平均法得出评价综合值,综合评价值表明,在这3种调理剂中,调理剂1的综合效果最优,更适合作为该厂的污泥板框脱水调理剂。     

Monitoring of pathogenic microorganisms contamination during heat drying process of sewage sludge

The sewage sludge from wastewater treatment plant is a potential source of infectious organism. The number and type of pathogens in sludge depends on various factors namely, the wastewater source, the type of treatment plant, and other environmental factors such as the biological medium offered by the sewage sludge. The principal sludge-borne diseases are presented followed by discussion on biological aspect of growth and occurrence. The overall objective of this work is to estimate kinetic reduction of pathogen population in sludge during different thermal-drying process including: the agitated conductive drying, drum drying, solar drying, and fry-drying. The temperature curves were reported from literature except frying data which were determined in experiment. In order to apply the temperature influence on pathogens population, kinetic parameters for the thermal inactivation (D, z-values) were chosen from literature. Values of concentrations of each pathogen were also extracted from scientific review of pathogens in bio-solids. This study conducted to resolve the survival kinetic of Hepatitis A viruses. The result showed that a concentration of 7 × 10⁴ cfu/100 ml initially present in the sewage sludge is significantly reduced during the heat drying processes except the solar plant. The sewage sludge is completely disinfected when heated for 20 min, 10 min, and 10 s, respectively, during the agitated conductive process, vacuum fry-drying, and drum drying process.     

Experimental characterisation of activated sludge behaviour during mechanical expression

Even after mechanical dewatering, activated sludge contains a large amount of water. Due to its biological nature, composition and also the type of treatment it comes from, this material is usually highly compressible and known to be difficult to dewater. In the present work various tests are proposed to try to highlight some aspects which could explain the poor dewaterability of activated sludge. Experiments of expression were carried out in a Filtration-Compression Cell for semi-solid samples of sludge. Operating conditions (intensity of the applied pressure, initial thickness of sludge sample) and the composition of the sludge (ionic strength by adding monovalent salt) were modified for the different series of experiments. It was observed that the removal of water from the sludge depended significantly on the pressure gradient throughout the sludge cake. However, the development of a dense layer of cake at the interface cake/filter medium seems to generate a pressure gradient non-uniformly distributed throughout the thickness of the cake. This phenomenon should control in part the efficiency of dewatering. This study also discusses the link between sludge dewaterability and cake relaxation on the basic of an osmotic effect within the flocculated matrix, which tends to resist against compression or deformation. This effect was reduced when both the applied pressure and the time increased. Finally, the activated sludge dewatering during expression stage depends on both the formation of a dense layer of cake at the interface cake/filter medium and an osmotic effect.     

微波辐射烟杆氯化锌法制造活性炭工艺

提出了利用烟杆废料制造活性炭的新工艺.采用正交试验法对影响活性炭性能的因素,如微波辐射的功率、辐射时间、氯化锌浓度等进行了系统研究,得到了最佳工艺条件:微波辐射功率750 W,辐射时间7 min,氯化锌浓度为50%,利用该工艺条件所制备活性炭的产率为34.7%,亚甲蓝脱色力为17 mL/0.1 g,碘吸附值为1 093.4 mg/g.对比该活性炭与市售一级活性炭的微观结构,发现其具有更发达的微观孔隙结构.同传统方法相比,微波辐射法缩短了工艺时间,提高了产品性能.     

水化煤饱和-风干过程的自燃特性实验研究

为了掌握水化煤饱和-风干过程中不同风干时间煤样的自燃特性,对水化煤样进行不同风干时间的实验煤样预处理,形成不同风干时间的水化煤样。通过煤样含水率测试、物理吸附实验和程序升温实验,对不同饱和-风干时间的水化煤样以及原煤样的吸氧量和CO,CO2,CH4,C2H4,C2H6,C3H8气体浓度随煤温的变化规律进行实验研究。研究结果表明:不同风干时间水化煤样随着煤温的逐渐升高,吸氧量呈先减小后增大趋势;不同风干时间的水化煤样的自燃标志性气体析出速率随煤温的升高均呈指数增大的变化趋势;在低温氧化阶段,水化煤样比原煤反应时间提前,且反应速率更快,这表明水化煤样比原煤样更加容易发生自燃,且风干时间为20 min的水化煤危险性更大。     

Mass balance of anionic surfactants through up-flow anaerobic sludge blanket based sewage treatment plants

The outcome of a 21-month monitoring study on anionic surfactants (AS) at five (27–70 ML/d) up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) based sewage treatment plants (STPs) is described. The average removals of AS were around 8–30%. Appreciable concentrations of AS were being discharged to the watercourse (average 4.30 mg/L; range 3.60–4.91 mg/L). On an average dried sludge contained 1452 mg AS/kg dry weight. Mass balance at three STPs indicated that, AS load of the order of 5–17% and ≈12% is removed by adsorption in UASB reactors and polishing ponds (PP) respectively. Biodegradation of AS under anaerobic conditions in UASB reactors and PP does not seem to take place. In the sludge stream, appreciable biodegradation (≈46%) of adsorbed AS under aerobic conditions on the sludge drying beds takes place. If influent AS mass flux is normalized to 100 units, than average of ≈74 and ≈7 units are discharged with treated effluent and dried sludge respectively, while 12 and 6 units are adsorbed/settled in PP and aerobically biodegrade on sludge drying beds respectively. At two STPs (34 and 56 ML/d), the filterable fluxes in UASBR increased so that the mass balance could not be computed.     

EM菌原位污泥减量及其对污泥产率的影响

活性污泥法产生的剩余污泥处理困难且易造成二次污染,本研究通过外加effective microorganisms(EM)菌剂丰富污泥中微生物种群,延长微生物种群食物链,达到降低污泥产率的目的。实验主要研究了菌液投加量、操作温度等参数对活性污泥工艺中的污泥产率的影响,确定最佳操作条件为:菌液与污水比例为0.005%;最佳温度是30℃;停留时间根据工艺过程在6~18 h范围内选择。通过污泥增殖实验和内源代谢实验确定了微生物生长动力学参数:外加EM菌组污泥衰减系数为0.005 4,真实生长比率为0.356 8;未加EM菌的空白对照组衰减系数为0.004 7,真实生长比率为0.426 6,结果表明外加EM菌可增大污泥系统的内源代谢速率,有效降低污泥产率。     

微波诱导热解制备小麦秸秆吸附剂及响应面优化工艺研究

以氯化锌为活化剂,通过微波诱导热解法制备小麦秸秆吸附剂,并以微波功率、热解时间和氯化锌质量分数为影响因素,碘吸附值为响应值,采用响应面法对小麦秸秆吸附剂的制备工艺进行优化。结果表明,热解时间和微波功率对碘吸附值的交互作用明显。响应面优化工艺分析,发现当热解时间4.03 min、微波功率569.0 W,氯化锌质量分数为31.24%时,碘吸附值最大,为643.33 mg/g。另外,小麦秸秆吸附等温线与I型相似,吸附剂的微孔容积为0.238 4cm³/g,吸附剂的BJH孔径分布表现窄小,最高峰出现在2.1nm左右。处理Cr(VI)废水的吸附试验,发现Cr(VI)的去除率可以达到70%以上。研究表明,微波诱导热解法及响应面优化工艺制备的小麦秸秆吸附剂技术可行且具有良好的重金属废水处理应用前景。     

城市污水厂污泥与海泥制备陶粒的试验研究

城市污水厂污泥与海泥是难以处理的固体废弃物,处理不当将会对环境造成二次污染。通过以污泥、海泥为主要原料,以碳酸钙为发泡剂来制备陶粒,分析各工艺条件对陶粒抗压强度、吸水率、堆积密度等指标的影响,试验结果得出在海泥:污泥:碳酸钙=5:4:1,预热温度350℃,预热时间20 min,焙烧温度1 120℃,焙烧时间10 min时,可以制备出性能良好的陶粒。