污泥干化焚烧联用系统最佳运行工况研究

污泥干化焚烧联用系统将污泥焚烧产生的能量用于污泥干化,可实现污泥处理的节能降耗。对于污泥干化焚烧联用系统的运行,进厂污泥负荷、初始含水率、热值、污泥干化目标含水率是最大的影响因素。为实现污泥干化焚烧联用系统的低能耗和安全稳定运行,结合国内某污泥干化焚烧处理工程,建立了污泥干化焚烧联用系统能量和物料平衡模型,在此基础上研究了变工况条件下污泥干化焚烧联用系统的运行模式,分析了运行负荷、污泥热值、进厂污泥含水率、入炉污泥含水率发生波动时,对污泥干化单元和污泥焚烧单元所产生的影响,并提出了对应的运行策略。     

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。     

城市生活垃圾热解重整制合成气计算分析

基于热化学平衡对热解重整制取合成气工艺进行了建模分析,考察了垃圾收到基水分M_(ar)、干燥基灰分A_d、热解装置入口垃圾含水率和合成气燃烧比例对能量转化率、干合成气产率、干合成气低位热值、合成气组分等的影响。结果表明:该工艺对于收到基低位热值大于6.7MJ·kg~(-1)的生活垃圾可以产生标况下低位热值高于5.3 MJ·m~(-3)的干合成气;垃圾收到基水分和干燥基灰分的增加会大幅降低能量转化率、干合成气产率和低位热值。     

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。     

有机污染土壤异位直接热脱附装置节能降耗方案

以异位直接热脱附技术的原理、适用范围、工艺流程、优缺点等为基础,建立了输入、输出能量平衡关系式并进行了热平衡计算;针对该工艺能耗过高的问题,分析了系统各部分能耗,提出了节能降耗方案。通过烟气热回用装置,将二燃室后高温烟气余热能量经循环管道输送给土壤预干燥装置,将有机污染土壤含水率降低,从而减少系统总能耗。结果表明:经过热力计算,土壤水分预干燥量越大,系统节能效果越好;烟气余热足够用于土壤预干燥减少17%左右土壤水分的要求。通过土壤预干燥装置将土壤水分从20%降低到15%,可使直接热脱附装置降低能耗20%以上。     

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）。     

疏浚底泥隧道式微波干燥特性及能效分析

采用隧道式微波干燥设备对疏浚底泥进行了连续化微波干燥实验,系统研究了微波功率与进料量对疏浚底泥微波干燥特性的影响,建立了干燥所需时间与微波功率、进料量之间的数学模型。结果表明,疏浚底泥在连续化微波干燥过程中经历了加速干燥、恒速干燥和降速干燥3个阶段;微波功率越大,进料量越小,干燥所需时间明显缩短,水分比下降的速率加快;微波功率对低含水率底泥干燥过程中水分比影响较大,对干燥速率影响不明显。在同一进料量时,随着功率的增大,干燥所需时间呈指数衰减形式增加,能耗逐渐降低;在同一功率下,干燥所需时间与进料量呈正比,能耗逐渐增大。底泥进料量在1.28~5.12 kg/min之间,以微波功率3 k W进行干燥为宜,既达到干燥的目的,又能节省能耗。     

生物淋滤法处理制革污泥的运行方式研究

生物淋滤技术浸提去除污泥中的重金属,是使污泥洁净化的有效方法.在自行设计的一套总容积为50 L的搅拌釜式反应器中进行制革污泥的生物淋滤试验.在连续曝气时,研究了连续搅拌方式和搅拌30 min后,停机30、45、60min再搅拌的间歇运行方式的效果.结果表明,连续搅拌运行以及搅拌30 min后停机30、45、60 min的间歇搅拌运行,分别经过48、60、84、156 h的生物淋滤,污泥的pH值下降到2.0以下,氧化还原电位(ORP)上升到530～545 mV,铬的溶出率达到99%以上;当固定供气量为9L/min时,污泥中的溶解氧保持在1.2～2.7 mg/L;在各种运行方式中,搅拌30 min再停机30 min的间歇运行方式,其淋滤效果与连续搅拌方式相近,而综合能耗最低,因此,搅拌30 min再停机30 min的间歇搅拌运行方式可作为工程应用的参考.     

微波热解城市污水污泥的H2S释放影响因素研究

利用微波热解城市污水污泥是实现污泥无害化、减量化和资源化的有效出路之一,但热解过程中产生的恶臭气体(如H2S等)也会对大气环境造成严重的影响.以微波热解城市污水污泥10 min所收集的气体为研究对象,研究了热解终温、污泥含水率、升温速率及矿物催化剂种类4个因素对热解过程中H2S产量的影响.结果表明,随着热解终温的升高,城市污水污泥微波热解过程中的H2S产量逐渐上升,800℃时H2S产量为5.86 mg/g(以干污泥计,下同);含水率在50％～80％时,随着含水率的增加,城市污水污泥微波热解过程中的H2S产量逐渐上升,当含水率增至90％时,污泥出现了泥水分层现象,致使后续热解反应无法进行,故没有H2S产生;升温速率越快,热解反应的活化能越高,反应不易进行,H2S产量降低;添加矿物催化剂能有效固硫,且雷尼镍基催化剂的效果更好,热解终温为800℃时的H2S产量为4.15 mg/g,较不添加矿物催化剂时降低约30％;可通过铜铁吸收法和活性炭吸附两步工艺对热解产生的H2S加以吸收处理,处理后的H2S排放浓度满足《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93)中的厂界一级标准限值.     

生物淋滤法处理制革污泥的运行方式研究

生物淋滤技术浸提去除污泥中的重金属，是使污泥洁净化的有效方法。在自行设计的一套总容积为50L的搅拌釜式反应器中进行制革污泥的生物淋滤试验。在连续曝气时，研究了连续搅拌方式和搅拌30min后，停机30、45、60min再搅拌的间歇运行方式的效果。结果表明，连续搅拌运行以及搅拌30min后停机30、45、60min的间歇搅拌运行，分别经过48、60、84、156h的生物淋滤，污泥的pH值下降到2．0以下，氧化还原电位（ORP）上升到530～545mV，铬的溶出率达到99％以上；当固定供气量为9L／min时，污泥中的溶解氧保持在1．2～2．7mg／L；在各种运行方式中，搅拌30min再停机30min的间歇运行方式，其淋滤效果与连续搅拌方式相近，而综合能耗最低，因此，搅拌30min再停机30min的间歇搅拌运行方式可作为工程应用的参考。     

市政污泥与生活垃圾混烧技术验证简

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NO_x、CO和HCl的浓度没有出现明显变化，而SO₂浓度出现了下降（从82~93 mg/m³下降至41~70 mg/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GB18485；二恶英从0.0087 ng TEQ/m³降至0.0047 ng TEQ/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311.8 kWh/t、306.7 kWh/t和296.1 kWh/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）。     

MBR污泥热水解强化厌氧消化中试研究

针对MBR污泥开展热水解强化厌氧消化中试研究,考察了热水解对污泥性质、厌氧消化效率和污泥脱水性能的影响。结果表明,热水解后污泥中总固体(TS)、挥发性固体(VS)的含量基本不变,但污泥的溶解性总固体(s TS)和溶解性挥发性固体(s VS)含量提高至原泥的10倍左右,总固体解离度(TSDD)和挥发性固体解离度(VSDD)分别为31.7%和51.9%,同时污泥的黏度由927.8 m Pa·s降低至550.4 m Pa·s,污泥流动性显著增强。热水解处理可有效提高污泥厌氧消化反应效率,沼气产量和有机分解率均提高1倍,化学需氧量(COD)消减率由33%上升至44%,但热水解厌氧消化后污泥NH+4-N浓度为传统厌氧消化的2倍。此外热水解能有效改善污泥脱水性能,不添加任何药剂时,热水解污泥经板框压滤机脱水后含水率可降至33.29%。     

上流式厌氧污泥床处理味精生产尾母液废水影响因素的研究

采用连续流上流式厌氧污泥床(UASB)工艺处理高浓度味精生产尾母液废水。分析了COD容积负荷、pH、挥发性脂肪酸(VFAs)、氨氮、碱度与COD去除率之间的关系。结果表明:(1)UASB反应器处理高浓度味精生产尾母液废水成功实现了污泥颗粒化;(2)当UASB反应器具有足够的pH缓冲能力时,即使在酸性进水条件下,UASB反应器依然能稳定运行,无需配置pH调节单元;(3)在UASB反应器运行初始阶段,应逐步提高COD容积负荷,起始阶段COD容积负荷太高易引起VFAs积累;(4)当出水氨氮浓度提高时,出水pH也随之上升;(5)高浓度氨氮虽然对微生物有一定的毒害作用,但产甲烷菌能够对氨氮的轻微毒性逐渐驯化而适应,系统能在高氨氮环境下稳定运行;(6)提高系统pH缓冲能力,对避免由于VFAs积累而导致的系统pH下降、进而导致COD去除率下降是非常重要的。     

基于动态气封壁反应器的湿式氧化工艺

将动态气封壁反应器应用于湿式氧化,利用空气与亚临界水的界面张力将腐蚀性反应液局限在多孔壁以内实现"气封",并在9.1~10.9 MPa、242~338℃的实验条件下得到了验证。对应的湿式氧化工艺在处理固含量2.9%的城市污泥和回收固含量1.6%~10.5%的污泥用活性炭的实验过程中,设备运行稳定,"防腐抗堵"性能良好。进一步分析表明,动态气封壁反应器能强化气液混合、降低设备投入和减少系统能耗,具有一定的开发潜力。但由于受限于反应器体积,过氧量和停留时间不足,导致处理效率偏低,需进一步优化改进。     

新型生物强化A2/O系统在苯胺废水处理中的应用

针对常规A~2/O系统中污泥菌群泥龄不平衡、易受有毒物质毒害而难以有效处理苯胺类废水的问题,采用经驯化并固定的包埋菌对A~2/O系统进行强化。考察了常规A~2/O系统和生物强化A~2/O系统对氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)的去除效能,且研究了强化前后系统微生物的响应情况。结果表明:随着常规A~2/O系统随进水中苯胺组分的提高,脱氮能力明显下降,TN去除率由76.46%下降到34.28%,NH_4~+-N去除率由97.63%下降到31.82%;在包埋菌强化后,A~2/O系统TN和NH_4~+-N去除率分别恢复至73.09%和93.30%,同时能有效处理60 mg·L~(-1)苯胺。污泥微生物响应结果显示,生物强化A~2/O系统中活性污泥的比好氧呼吸速率(SOUR)和胞外聚合物(EPS)含量明显上升,说明污泥活性增强,抵御有毒物质能力提高。污泥微生物在属水平上,Zoogloea(动胶菌属)、Flavobacterium(黄杆菌属)和Brevundimonas(短波单胞菌属)等具有硝化和反硝化功能的菌属在强化后的相对丰度增加,这表明系统脱氮能力得到增强。生物强化A~2/O系统实现了苯胺类工业废水的有效处理,可为工程应用提供参考。     

高效代谢解偶联剂的筛选及对SBR系统综合运行效能的影响

活性污泥法是最常用的污水处理技术,但它同时会产生大量的剩余污泥,需要进行额外的处理和处置.活性污泥的解偶联代谢能有效地减少剩余污泥的产量.比较了5种代谢解偶联剂,即2,4-二硝基苯酚(DNP)、邻氨基苯酚(AP)、2,4,6-三氯苯酚(TCP)、3,3',4,5-四氯水杨酰苯胺(TCS)、丙二酸的污泥减量效果和对COD去除能力的影响.结果表明,当它们在各自的最佳质量浓度20、1 5、4、1.2、15 mg/L时,污泥的表观增长系数分别降低了62.39%、63.75%、59.40%、34.58%和53.75%,而COD去除率仅有轻微下降.重点研究了15 mg/L的丙二酸和4 mg/L的TCP对SBR系统运行效能和污泥沉降性能的影响.发现在长期运行过程中,两者都能有效降低系统的污泥产量,而对COD去除率的影响较低,但使用丙二酸6 d后极大地影响了污泥的沉降性能,而TCP对污泥的沉降性能影响很小.     

PM_(2.5)在线监测样品采集的除湿调温系统及其性能

根据国家标准要求,PM_(2.5)的监测需要对采集的颗粒物在15~30℃范围内某一温度下、(50±5)%的相对湿度下进行恒重。因此,PM_(2.5)在线监测时,宜对样品进行即时除湿、调温处理。设计、制作了一套数控气体除湿调温装置,研究了影响该装置运行效果的因素,以优化系统运行的主要参数。结果表明:随着样品气在除湿调温系统内停留时间增长,其除湿量也相应增大,停留时间为27 s时除湿达到平衡;干燥气与样品气的流量比对样品气的除湿有重要影响,流量比从0.5增大到1.17时,除湿率随流量比的增大而上升,流量比为1.17时除湿率最大,达到50.97%,流量比增大到1.33以后直到2.0,随着流量比的增大除湿率反而逐渐降低;系统运行参数的优化设置,即样品气在除湿调温系统内停留时间为27s,干燥气与样品气流量比的最大值设置为1.17,通过改变干燥气与样品气的流量比来实现对除湿量的精确控制;对含湿量在63.70 g·m-3以下的样品气进行除湿调温处理都可使样品气出气的含湿量符合PM_(2.5)监测的国家标准要求,该除湿系统可满足我国PM_(2.5)日常在线监测对样品气处理的需求。     

Phytosystem生态池处理西北某中小型车站生活污水

远离市区的中小型铁路车站通常无条件配套接入市政管网,这些车站的生活污水还具有水量小、水质波动大等特点,需自行处理达标后就近排放或贮存。介绍Phytosystem生态池在西北某中小型车站对其生活污水进行处理的示范工程运行效果。该系统由表层植物床和底层生物反应床构成,应用旋转式水流,将密闭和开放式处理池相结合。示范装置运行效果良好,对于该车站生活污水中化学需氧量、氨氮、总磷和悬浮物的去除率达90%左右,经处理后的出水可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级排放B标准。Phytosystem是一套高度集约、占地面积小、耗能低的生态处理系统,其外型美观且不产生污泥及气味,对于车站生活污水的处理不仅能达到要求,还具有稳定的处理能力,可广泛推广其应用。     

新型给水污泥-粉煤灰陶粒性能与除磷效果

为资源化利用自来水厂剩余污泥,以给水污泥、粉煤灰、水玻璃制备新型给水污泥-粉煤灰陶粒(ceramsite made by water treatment sludge and fly ash,CWTSFA),用作污水处理填料。采用短时多段高温煅烧法烧制新型给水污泥陶粒,通过等温吸附实验探讨其吸附磷机理,通过动态吸附实验及CWTSFA基质折流曝气生态滤池除磷效果探究其在实际水处理中的应用前景。实验结果表明:CWTSFA内部存在许多孔径不均匀、密闭和贯通的孔状结构,表面存在釉和通向内部的孔道;不含有机物,Al~(3+)、Ca~(2+)、Fe~(3+)等金属离子含量较高,高温煅烧使部分原料成分改变,形成新物相莫来石。持续振荡24 h后,CWTSFA平均磨损率仅1.49%,对磷酸盐静态吸附去除率最高达到94.92%,为化学吸附;当HRT=24 h时,CWTSFA动态吸附磷出水浓度稳定在0.03 mg·L~(-1)左右,持续运行49 d后去除率由93.33%下降至81.82%,CWTSFA基折流曝气生态滤池运行19 d可自然挂膜,对总磷去除率稳定在92%以上。CWTSFA具有较强的抗水力冲刷能力及对磷酸盐的吸附效果,用作水处理填料能在较短时间内完成挂膜,且总磷出水水质良好,具有实际应用前景。     

基于物质流的四川省生态经济特征分析

利用物质流(MFA)理论结合生态效率模型方法分析了2001—2010年四川省经济系统的物质流动情况、资源效率变化及环境效率变化。分析表明:(1)2001—2010年,四川省直接物质输入量(DMI)与区域内废物排放量(DPO)随GDP的增加均呈增长趋势,总物质资源效率一直在3 500元/t左右波动,总体变化不大,工业物质资源效率的变化趋势波动性较明显。(2)四川省主要依靠增加资源的投入,特别是自身资源的投入来维持经济的发展。(3)四川省DPO总体呈上升趋势。主要环境污染来自气体污染,其中以化石燃料燃烧排放的二氧化碳所占比例最大,其次为二氧化硫。(4)四川省农业用水在供水量中所占比例最大,为60%左右。(5)四川省地表水环境退化的主要原因来自生活污水排放量的增加。同时,四川省2010年总用水效率为2001年的2.7倍,2010年工业用水效率为2001年的3.5倍,工业用水效率与总用水效率增长速度较高。(6)2001—2005年,总废物排放效率与工业废气排放效率均呈下降趋势,2005年起逐渐升高;总废水排放效率、工业废水排放效率均逐年上升;工业废物综合利用效率呈波动上升趋势。上述分析结果体现了四川省在经济转型过程中还存在较多问题,需要继续提高资源利用效率,改变资源利用结构。