污泥灰-水泥胶凝体系的力学性能及微观分析

利用造纸污泥灰和生活污泥灰替代部分水泥制备胶凝材料,研究了污泥灰掺量对污泥灰-水泥胶凝体系力学性能的影响,采用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜和能谱分析手段对胶凝体系水化产物的矿物组成、化学结构及微观形貌进行研究。结果表明,随着污泥灰掺量增加,胶凝体系抗压强度不断降低,当污泥灰掺量超过40%,试样3 d抗压强度比小于5%。当水泥掺量一定,提高造纸污泥灰的掺加比例有利于胶凝体系早期强度的增长,生活污泥灰可有效提高试样后期强度,但掺量不宜过多。随造纸污泥灰掺量提高,水化产物中氢氧化钙和C—S—H凝胶生成量增大,氢氧化钙晶体由片状发育为板状,紧紧包裹于C—S—H凝胶层状结构中,造纸污泥灰中含有的文石型Ca CO3晶体具有较高的力学强度,可桥接于水化试样微观裂隙两侧,阻碍裂隙的扩展,进而提高胶凝体系的力学强度。     

城市污水处理厂污泥固化处理技术研究

以水泥、粉煤灰和煤渣为固化剂对城市污水处理厂的污泥进行固化处理.通过抗压强度和重金属浸出毒性来评价污泥固化块的力学性质和安全性能;采用XRD和SEM分析污泥固化块的组成和微观结构.结果表明,水泥、粉煤灰、煤渣对污泥固化块的抗压强度具有有利影响.当水泥掺量为0.07 kg/kg,粉煤灰掺量为0.02 kg/kg,煤渣掺量为0.06 kg/kg,即m(污泥):m(水泥):m(粉煤灰):m(煤渣)＝1:0.07:0.02:0.06时,养护7 d的污泥固化块抗压强度约为1.8 MPa.该配方的污泥固化块对重金属具有较好的固定效果,浸出液中重金属质量浓度满足国家标准.污泥的含水率对污泥固化效果具有不利影响.     

污泥掺烧对焚烧后固体废物污染物排放的影响

在佛山某生活垃圾焚烧发电厂开展生活垃圾掺烧市政污泥工业试验,分析5%、10%、15%的市政污泥掺烧对电厂焚烧后固体废物中重金属和二噁英排放的影响。结果表明,掺烧污泥使Cd在飞灰中的分布提高了40%以上,但其他重金属的分布特征仍主要受各自沸点的影响。焚烧固废中重金属含量受污泥的引入影响普遍不显著,飞灰中Cu浸出质量浓度上升20%,Ni、Pb、Hg、Cr的浸出质量浓度波动下降;炉渣中重金属浸出质量浓度波动较大。焚烧飞灰中总二噁英含量与污泥掺烧比例成负相关,且与投料中的Cl质量分数成正相关,与S质量分数成负相关。因此,低于15%的污泥掺烧比例不会显著提升焚烧固废中污染物排放浓度。     

TTF型分解炉协同处置市政污泥数值模拟研究

对河北省某日产量为4 500 t水泥厂中TTF型分解炉建立模型。采用ANSYS FLUENT软件研究了不同市政污泥添加比例对TTF型分解炉内流场、温度场及组分场分布变化规律并进行综合优化。研究过程设置了市政污泥质量分数为0、5%、10%、15%、20%、25%共6个试验条件，在验证模型正确的条件下，结果表明：市政污泥具有良好的燃烧稳定性，采用市政污泥代替部分燃料不影响分解炉正常运行。分解炉中产生了3次喷腾效应，与TTF型分解炉炉型特点吻合，燃烧室具有明显的高温区，模拟反应结果与实际工况吻合较好。随着市政污泥比例的增加，燃料的燃尽率从78.33%升至89.67%,水泥生料分解率由84.99%升至88.85%。当污泥添加质量分数为15%时，NO与CO₂排放相对较少。研究结果可为水泥厂污泥燃烧优化提供依据。     

酸去除剩余活性污泥重金属效果及农用安全性

污水处理厂剩余污泥中的重金属是污泥农用的潜在危害之一,因此如何有效去除污泥中的重金属以保证其农用安全性是当前迫切需要解决的问题。采集污水处理厂二沉池的活性污泥,比较不同物质的量比的盐酸和硝酸(1∶2、1∶1、2∶1)浸取污泥中重金属Pb、Zn、Cd、Cu和Mn的效果,采用Tessier连续提取方法定时检测污泥重金属相态分布,分析混合酸对污泥EPS结构和质量比的影响,并检验了处理后污泥对菠菜生长及重金属富集的影响。结果表明:1)盐酸/硝酸物质的量比为2∶1时效果最佳,重金属浸出率从高到低依次为Pb、Zn、Cd、Mn、Cu;2) Pb的可交换态和碳酸盐结合态比例最高,Cu的残渣态比例最大,可交换态、碳酸盐结合态和FeMn氧化物结合态比例越大,重金属的浸出率越高;3)酸浸试验期间EPS总量减少,黏液层和LB-EPS层易脱落;最后盆栽试验表明处理后污泥中重金属的潜在迁移性风险大大减弱,且污泥对菠菜生长有明显的促进作用。因此混合酸处理后污泥可以安全用于农业种植,且污泥与土壤干重比为1∶1时效果最佳。     

市政污泥掺烧对生活垃圾焚烧设施烟气中污染物排放的影响

与生活垃圾协同焚烧是污泥处置中最有前景的处置方式,但其对焚烧烟气污染物排放的影响尚未明确。利用生活垃圾焚烧炉开展生活垃圾协同处置市政污泥的试验,研究掺烧5%、10%和15%的市政污泥时焚烧烟气中酸性气体、烟尘、重金属和二噁英等的排放特征。结果表明:与单独焚烧生活垃圾的对照组相比,在各掺烧比例下,烟气中SO_2、HCl、NO_x及烟尘有一定程度的增加,但均未超过GB18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》限值;Cu、Hg排放质量浓度明显下降,Cr、Cd波动下降,Pb在高掺烧比时仍远低于限值,Ni增长幅度小于15%;二噁英总量升高,但仍符合标准限值。因此,在掺烧比例不超过15%的情况下,焚烧烟气中污染物排放仍在安全可控范围。     

重金属在污泥长期施用土壤-作物系统的累积状况及淋溶特性

污泥农用导致的相关环境风险和粮食安全问题不容忽视。连续3 a向酸性黄壤(S1)和石灰性土(S2)中施加低污染(W1)和高污染(W2)污泥,通过盆栽试验和淋溶试验研究了污泥长期农用条件下Zn、Cd、As、Cr对土壤、作物和水体的环境风险。结果表明:1)施用污泥后Zn和Cd在石灰性土中的累积速率均高于酸性黄壤;2)施加高污染污泥后,重金属在玉米、小麦、菠菜等农作物可食部分的累积量均高于施加低污染污泥的处理;3)在污泥连续施用条件下,玉米对重金属累积量不显著,小麦和菠菜的累积量则较高(如小麦籽粒Cd、Zn、As质量比分别为0.09~0.16 mg/kg、64.99~103.45 mg/kg和0.22~0.4 mg/kg,菠菜对应值分别为0.10~0.44 mg/kg、5.19~36.73 mg/kg和0.02~0.11 mg/kg),大部分超过国家食品安全标准(GB/T5009.36—2003)相关限定值;4)随淋溶次数增加,各处理组淋溶水中重金属的迁移速率逐渐降低并趋于稳定,但黄壤+高污染污泥处理组中Zn、Cd、As和Cr的释放率(分别为0.83%、1.67%、0.56%和0.32%)高于对应的石灰性土+高污染污泥处理组(分别为0.69%、1.16%、0.41%和0.28%),表明重金属在黄壤中相对石灰性土壤中更易向水体迁移,存在较大的环境安全风险。     

低负荷掺烟对燃煤锅炉NO_X生成及SCR脱硝控制的研究

以某2×330 MW亚临界燃煤锅炉为研究对象,应用数值模拟研究了低负荷下两种一次风掺烟烟气再循环方案对炉内煤粉燃烧以及NOX生成规律的影响,耦合锅炉热力计算研究了SCR入口烟温的变化规律。计算结果表明,合理掺烟方式以及掺烟比能有效降低炉膛出口NOX浓度,提高SCR入口烟温,但掺烟比例过大会影响炉内煤粉正常燃烧;较优的掺烟方案为一次风掺烟20%,同时维持空气量不变,此时炉膛出口NOX排放质量浓度降低了18.29 mg/m3,SCR入口烟温提高了15℃。采用一次风掺烟能有效控制低负荷下锅炉NO_x生成及烟气中的排放。     

粉煤灰掺用量对水泥固化/稳定重金属污染底泥的影响

利用粉煤灰-水泥体系固化/稳定重金属污染底泥.固定胶凝材料和底泥的质量比为1.5∶1,在不同养护时间(7 d和28 d)下,研究粉煤灰掺用量对水泥固化/稳定污染底泥的影响.浸出毒性(固体废物浸出毒性浸出方法--醋酸缓冲溶液方法,HJ/T 300-2007)结果表明,固化体浸出液中主要重金属Cd、Pb和Zn的浓度均符合危险废物鉴别标准--浸出毒性鉴别(GB 5085.3-2007)的要求.在稳定浸出液pH=4的条件下,粉煤灰掺用量不超过50%时,浸出液中Cd、Pb和Zn浓度均低于GB 5085.3-2007规定的限值,适量掺加粉煤灰降低了重金属的浸出毒性.无侧限抗压强度结果表明,8%的粉煤灰掺加量能够一定程度地提高固化体抗压强度,继续增加粉煤灰用量导致固化体抗压强度持续下降.环境耐受力测试结果表明,干湿循环对固化体的破坏不大,而冻融循环对固化体的破坏较大,当粉煤灰掺用量超过33%时,养护28 d的固化体冻融循环质量损失高于30%.利用粉煤灰-水泥体系固化/稳定重金属污染底泥,合适的粉煤灰掺用量为33%.     

十六烷值添加剂对乙醇柴油发动机燃烧与排放影响的研究

为降低柴油机的碳烟颗粒排放,配制了乙醇体积分数分别为10%、20%和30%的乙醇柴油混合燃料,利用与0#柴油临界互溶温度优化高碳醇助溶剂的添加比例.同时为改善发动机的燃烧,在混合燃料中添加了十六烷值添加剂.在2102QB型直喷式柴油机上进行试验.结果表明,由于乙醇的掺入使混合燃料十六烷值下降,着火延迟期增加.十六烷值添加剂可以提高混合燃料的十六烷值,恢复发动机的压燃着火特性,但十六烷值添加剂对混合燃料发动机的排放影响较小.柴油机燃用乙醇柴油混合燃料后,烟度大幅下降.ESC十三工况下颗粒比排放减少超过60%,氮氧化物排放相当,碳氢和CO的排放总量有所下降.研究表明,柴油机燃用比例不超过30%的乙醇柴油混合燃料时,在保持其动力经济性的基础上,可大幅降低碳烟颗粒排放.