用于水处理的高效除磷型粉煤灰陶粒滤料的研制

为制备用于处理含磷废水的新型功能陶粒滤料,研究了以粉煤灰为主要原料的高效除磷型陶粒烧结制备工艺。通过L9（34）正交实验和极差分析,结合筒压强度实验得到最佳烧结条件为：预热时间30 min,烧结温度950℃,烧结时间30 min;各因子对除磷效率的影响程度为：烧结温度〉烧结时间〉预热时间。通过理化性质测试得出最佳工艺制备的陶粒特性：堆积密度为877 kg/m3,表观密度为1 509 kg/m3,空隙率为41.9%,筒压强度6.94 MPa,盐酸可溶率为2.3%。应用最佳工艺条件所制备的陶粒处理10 mg/L含磷废水获得高达99.83%的磷酸盐去除率。通过最佳烧结工艺能够制备高效除磷型粉煤灰陶粒滤料,在处理含磷废水方面具有一定的应用前景。     

城市生活垃圾焚烧飞灰与电解锰渣烧制陶粒

为减少城市生活垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)与电解锰渣中的重金属对环境的危害,考察了利用两者辅以粉煤灰烧制陶粒的可行性。通过单因素实验确定原材料最佳配比以及最宜烧制工艺条件,并对焙烧后陶粒的微观形貌以及重金属浸出浓度进行分析。结果表明:随着飞灰掺量的增加,陶粒的颗粒强度与堆积密度降低,1 h吸水率升高;确定最佳原料配比为飞灰掺量12%、电解锰渣掺量43%、粉煤灰掺量45%;确定最宜烧制工艺条件为预热温度600℃、焙烧温度1140℃。在最佳条件下,烧制陶粒的颗粒强度为769 N,堆积密度为687 kg·m~(-3),1 h吸水率为6.44%。通过微观结构观察,陶粒表面致密呈釉化,内部呈现多孔隙结构。陶粒中重金属浸出浓度均低于国家标准。此陶粒的使用可为飞灰与电解锰渣资源化利用提供参考。     

河道底泥陶粒比表面测定

讨论了以河道底泥和生活污泥为原料烧制陶粒比表面的测定原理、方法和结果，并对生活污泥添加量、粘结刑添加量和烧结温度对陶粒比表面的影响作了进一步分析。     

城市污泥及其焚烧灰混合料烧结陶粒的实验研究

通过实验考察了直接利用城市污泥及其焚烧灰作为原料,采用2步烧结法工艺,烧结制取陶粒的可行性,并分析了工艺条件和物料配比对陶粒产品的吸水率和密度等性能指标的影响。实验结果表明,在不添加其他任何添加剂的情况下,城市污泥及其焚烧灰可以直接用于烧结制取陶粒。在物料配比为(1∶1~2∶1)和烧制条件(900~1 050℃)下焙烧5~20 min,可以获取不同性能的陶粒产品(吸水率为45.32%~4.11%、密度为1.67~0.84 g/cm3)。物相分析进一步表明,1 050℃是污泥灰物相发生变化的主反应温度。这为实现采用一种原料源(污泥及其污泥灰渣)制备陶粒的资源化利用方式提供了尝试。     

煤粉发泡剂对赤泥陶粒烧胀特性的影响

分析赤泥、膨润土和煤粉的理化性质,并在此基础上烧制赤泥陶粒。考察不同发泡剂煤粉掺量下所烧制陶粒的烧胀性能。采用热性质分析、矿物分析和红外光谱等手段分析陶粒样品,研究煤粉的掺量和烧结温度对陶粒烧胀过程的影响以及赤泥陶粒的烧胀机理。结果表明:烧结温度为1 000℃时,随着煤粉掺量的增加,赤泥陶粒的显气孔率和吸水率升高,而体积密度和抗压强度降低;煤粉掺量为30%时,赤泥陶粒显气孔率45.13%,体积密度0.131 g·cm~(-3),吸水率39.0%,抗压强度14.7 MPa;掺入煤粉后赤泥陶粒生料有机组分烧失量增加,熔融温度降低,烧胀过程中还原性气氛增强;烧结温度升高能够促进易熔融矿物铁橄榄石的生成,提高陶粒的烧胀性能。     

用光伏污泥焚烧灰渣制备轻集料

针对工业污泥焚烧灰渣处置难的现状,以光伏污泥焚烧灰渣为主要原料制备轻集料。确定轻集料烧制的最佳条件为,黏土投加量为70%,MgO投加量为5%,污泥焚烧灰渣投加量为25%,预热温度为450℃,预热时间为15 min,焙烧温度为1 050℃,焙烧时间分别为10 min,所制备出的轻集料的抗压强度为9.52 MPa,堆积密度为867 kg·m~(-3),烧失量为0.12%,1 h吸水率为1.94%。所制得的轻集料强度高,吸水率小,符合《轻集料及其实验方法.第二部分:轻集料实验方法》(GB/T 17431.2-2010)的要求,可为光伏污泥焚烧灰渣资源化提供理论指导。     

污泥与底泥烧结陶粒骨料的中试研究

建立了中试研究生产线,工艺流程包括干燥、粉磨、混合上料、成型、烧结和烟气处理等,在中试生产线上,对污泥(包括工业污泥(ISS)和生活污泥(DSS))与底泥烧结制备陶粒骨料的物料配比、烧结温度、添加剂等相关技术参数进行了系统研究。研究发现,ISS中CaO和磷的化合物含量较高,导致骨料的膨胀性能不佳,添加一定量的生活污水污泥(DSS)可改善骨料的膨胀性能。中试研究确定600～800级的陶粒骨料烧结的适宜工艺条件为:配比SS∶DSS∶RS=1∶4∶5～1∶5∶4或DSS∶RS=3∶7～5∶5,烧结温度1 140℃,烧结时间28 min环境安全性研究表明,在陶粒烧结过程中大部分重金属在烧结过程中被固定在陶粒中,重金属浸出率非常低,在使用过程中不会对环境产生危害。     

利用城市污泥烧制页岩陶粒

利用城市污泥为部分原料烧制页岩陶粒,研究了污泥不同掺量、不同烧成温度以及焙烧时间对页岩陶粒性能的影响。研究表明,与纯页岩陶粒相比,在页岩粉中掺入一定量的干污泥烧制出的页岩陶粒烧成温度可以降低100℃以上,且性能优异,陶粒的重金属浸出值检测结果低于国家标准,符合环保要求。     

温度对污泥与底泥烧结陶粒性能的影响

研究了温度对污泥与底泥烧结制备陶粒的主要性能(抗压强度、吸水率、比表面积和密度)的影响,并结合电镜扫描(SEM)和热重红外(TG-FTIR)分析对温度影响陶粒的膨胀特性和孔隙结构的机理进行分析。研究发现,随着烧结温度的升高,陶粒比表面积和吸水率降低,而抗压强度和表观密度有所提高。SEM分析表明,温度对烧结体内部形态影响显著:800℃时烧结体呈现出松散堆积状态,1 000℃时陶粒开始产生液相,1 050℃时烧结体出现大量液相,并且陶粒中有非常丰富的气孔。TG-FTIR分析表明,有机物所发生的分解产气反应只能起到轻质化的作用,并不能使陶粒膨胀;1 000℃以上发生产气反应的主要是铁的化合物和固定碳,污泥中有机物形态存在的碳有利于将碳元素保留到陶粒高温烧结阶段,这一过程使得铁的化合物得以与碳元素发生产气反应,对陶粒多孔结构起到重要作用。     

含砷冶炼废渣高温烧结过程砷的迁移特性

研究了烧结温度和烧结时间对含砷冶炼废渣烧结过程中砷的迁移特性的影响。烧结条件为在10 MPa下加压成型,进空气流量为2 000 mL/min,烧结温度1 000～1 350℃,烧结时间5～120 min。结果表明,烧结过程中存在砷的挥发,但烧结前后砷的总量变化不大,砷的固化率均保持在90%以上。毒性浸出实验表明,不同的烧结条件对烧结体中砷的毒性浸出有重要的影响,从烧结体的环境安全性考虑,最佳的烧结温度和时间分别为1 200℃和45 min。     

粉煤灰/污泥烧结陶粒的研制与应用

以粉煤灰和工业污水处理站的剩余污泥为主要原材料,采用烧结法研制复合陶粒.分析了不同配方和不同烧结温度对陶粒性能的影响,以陶粒吸水率、容重为评价指标确定最佳配比和最佳烧结温度,并对陶粒用于铺设景观水底、治理城市水体进行了可行性分析.粉煤灰/污泥陶粒的容重为0.79～0.90 g/m3,吸水率为68.95%～80.01%.陶粒对水中氨氮和总磷吸附容量分别为0.03～0.05 mg/g和0.01～0.02 mg/g.     

城市生活污泥烧结制陶粒的两种工艺比较研究

通过试验比较了"湿法造粒-烧结"和"干化-烧结"2种利用城市生活污泥烧结制陶粒的工艺路线.分析了工艺路线、原料配比和烧结温度对污泥陶粒的产品强度、吸水率和密度等性能指标的影响,同时指出了沸石粉和粘土作为助熔剂的不同作用机理和作用温度.实验结果表明,污泥"干化-烧结"制陶粒更有优势.烧结陶粒不会造成二次污染.综合考虑产品性能与经济性,适宜的物料配比为干污泥50%、粉煤灰30%～40%、粘土10%～20%.     

利用废CRT屏玻璃为原料制备泡沫玻璃

以废阴极射线管(CRT)屏玻璃为主要原料,碳黑为起泡剂,采用粉末烧结法制备了低密度保温泡沫玻璃。通过扫描电镜(SEM)、导热系数测定仪等分析手段,研究了起泡剂的用量、发泡温度和发泡时间对泡沫玻璃泡径、密度、热学性能以及机械力学性能的影响。结果表明,在相同烧制工艺条件下,随起泡剂掺加量增加,烧制所得的泡沫玻璃密度成"V"型变化;当其掺加量为0.20%时,泡沫玻璃在密度、孔径分布以及力学性能上均达到最佳。随着发泡温度的提高和发泡时间的延长,密度会逐渐减小,泡沫玻璃的气泡会逐渐增大,以致产生连通现象。当发泡温度为820℃、发泡时间为30min时烧制的泡沫玻璃密度为0.180 g/cm3,导热系数为0.0695 W/(m.K)。     

化工污泥基轻质填料的制备及其应用

将化工污泥焚烧灰渣掺入粘土、干燥化工污泥为原料,添加自制无机重金属稳定剂S01,经烘干、预热、焙烧等工艺过程,制备了粒径为10~20 mm的水处理填料。通过单因素实验考察了干污泥添加量、污泥焚烧灰渣添加量、S01添加量、预热时间、烧结温度等工艺条件对填料性能(堆积密度、吸水率)的影响,确定了填料的最佳制备条件:干污泥添加量20%,焚烧灰渣添加量40%,S01添加量5%,预热时间30 min,烧结温度1 150℃。此时,填料的堆积密度为569.11 kg/m3,吸水率为9.84%,重金属浸出浓度远远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别(GB5085.3-2007)》的浓度限值。采用扫描电镜观察了填料表面和内部孔隙特征,发现最佳制备条件下制得的填料表面粗糙多孔,内部具有发达的孔道结构。开展了填料的生物挂膜研究,结果表明,在挂膜启动13 d后,化工污泥基填料滤池的COD和氨氮去除率均趋于稳定,分别达到95.6%和71.8%,该处理效果略优于市售填料。验证了化工污泥基填料应用于生物滤池的可行性。     

利用CRT屏玻璃制备板状泡沫玻璃

以废旧阴极射线管(CRT屏)为主要原料,混合碳粉作为发泡剂,硼砂为助熔剂、稳泡剂,利用烧结法制备出的板状泡沫玻璃是一种高性能无机建筑保温材料。利用TG-DSC-MS研究分析了CRT屏玻璃的热性能与发泡剂协同作用的关系。配合料被预先压制成板块状,然后在发泡温度下进行烧成。研究了发泡剂碳粉的含量、发泡温度和发泡时间与其结构、性能的关系。研究分析表明,以废CRT屏玻璃为主要原料、碳粉为发泡剂,将混合料压制成块,烧制出板状泡沫玻璃。其较佳的发泡温度为850℃、碳粉的最佳用量范围为0.3%～0.5%,较好的发泡时间为30 min。烧制的板状泡沫玻璃的密度为0.292 g/cm3。在相同的制备条件下,随着发泡温度的升高,气泡孔径也呈现增大趋势,孔壁也逐渐变薄。随着发泡时间逐渐增加,气孔的直径迅速增大,并有形成连通孔。     

利用烧结处理废旧电池的工艺研究

对利用烧结处理废旧电池的工艺进行了试验研究.结果表明,在焙烧温度为400℃、时间为90 min时,汞的去除率可达99%以上;在焙烧温度为1100℃、时间为90 min时,脱锌率可达到95%;将除汞除锌后的电池样添加到烧结原料中,其量为1%时,对烧结矿质量基本没有影响,说明该技术处理废旧电池是可行的,可为我国废旧电池的处理和利用开辟一条新的途径.     

利用烧结处理废旧电池的工艺研究

对利用烧结处理废旧电池的工艺进行了试验研究.结果表明,在焙烧温度为400℃、时间为90 min时,汞的去除率可达99%以上;在焙烧温度为1100℃、时间为90 min时,脱锌率可达到95%;将除汞除锌后的电池样添加到烧结原料中,其量为1%时,对烧结矿质量基本没有影响,说明该技术处理废旧电池是可行的,可为我国废旧电池的处理和利用开辟一条新的途径.     

疏浚底泥免烧陶粒的制备及其净水效果

以疏浚底泥为原料,采用免烧法制得疏浚底泥免烧陶粒(DSUC),同时对DSUC磁改性制得磁改性免烧陶粒(MUC),并将其作为陶粒过滤器滤料,与商品烧结陶粒(CSC)进行净水实验对比,探究了不同滤料对原水的处理效果,并调节循环水温度探究最佳运行温度。在净水实验中,控制原水流速0.07 mL·s~(-1),进水方式为连续进水。结果表明,运行温度为30℃时效果最优,此条件下COD、NH_3-N、SS和TP的去除率在22 d后稳定,平均去除率分别为55%、65%、78%和50%。DSUC对原水处理效果与CSC相近,MUC效果更佳,MUC对COD、NH_3-N、SS及TP去除率在22 d后分别稳定在65%、69%、79%和51%左右,说明弱磁性可能能够增加微生物活性,促进其在陶粒表面生长,提高处理原水的效果。     

给水厂污泥陶粒制备及其对氮磷吸附研究

水中氮磷的去除能有效控制水体富营养化。用给水厂的两种污泥在3种烧结温度下制备陶粒,并进行陶粒同步吸附氮磷的性能实验。结果表明,600℃烧结温度下平流沉淀池湿污泥制备的陶粒吸附氮磷的综合效果最好。该陶粒对磷酸盐和氨氮的吸附过程都符合Langmuir模型和准二级动力学模型。pH为7时,陶粒同步吸附氮磷,对氨氮的吸附量可达0.650mg/g,对磷酸盐的吸附量可达0.706mg/g。可见,给水厂污泥陶粒同步吸附氮磷表现出良好的吸附效果。     

自来水厂污泥制得陶粒对污水中磷和氨氮的吸附

自来水厂在制水过程中使用了铝系、铁系无机混凝剂,故而污泥中含有较多的铝、铁成分。本研究从固体废物综合利用角度,结合自来水厂污泥成分特点,探索自来水厂污泥陶粒化后作为污水处理污染物吸附填料的可行性。通过对四种不同温度条件下煅烧制得陶粒填料的污染物吸附性能及物理化学特征的对比研究表明,4种陶粒填料对磷均有较好的吸附效果,其中以400℃条件下制得的吸附效果最好,去除率可达98%;EDS、XRD等物化表征显示了4种陶粒填料中均含有铝的氧化物,但纯度不高,含量因煅烧温度不同而有所不同,800℃条件下制得的最低;比较吸附前后填料中Al-P的含量变化,400℃条件下制得的陶粒填料Al-P吸附量最大,达448.23 mg/kg,而800℃的最低,仅为116.11 mg/kg,煅烧后陶粒中铝氧化物是这类陶粒填料对磷吸附效果主要因素。