不同级配垃圾焚烧底渣固化市政污泥工程特性分析

开展了（炉排炉和流化床炉）两种垃圾焚烧底渣与固化剂共同作用下固化市政污泥的工程特性研究。分析了两种底渣化学成份及物理级配上的差异,重点考察了在密封养护情况下,测定了不同底渣固化体的含水率、pH值、无侧限抗压强度及28d渗透系数等工程特性指标。研究结果表明：相同含量的两种底渣固化体含水率及pH相同,且含水率随底渣含量增加而降低,而pH值随底渣含量增加而增加;随着底渣含量增加,级配良好的炉排炉底渣固化体强度比级配不良的流化床底渣固化体强度从高8 kPa增加到30 kPa;受底渣级配的影响,炉排炉底渣固化体渗透系数随底渣含量增加而增大,而流化床底渣固化体渗透系数基本不变。级配良好的炉排炉底渣固化体工程特性优于级配不良的流化床底渣固化体,具有更强的骨架作用。研究成果为污泥及垃圾焚烧底渣填埋处置提供了科学借鉴。     

不同粒径垃圾焚烧底渣对固化市政污泥工程特性的影响

在有膜标准养护和自然养护7 d和28 d的情况下,测定了固化体的含水率、有机质含量、抗剪强度、无侧限抗压强度及增容比等工程指标。研究结果表明,固化体含水率随垃圾焚烧底渣颗粒增大而增大;有机质含量则与颗粒大小没有明显相关性;粘聚力随垃圾焚烧底渣颗粒粒径增大而减小;内摩擦角随垃圾焚烧底渣颗粒粒径增大而增大;无侧限抗压强度随垃圾焚烧底渣粒径增大而增大;实验配比为100:20:20情况下的增容比均小于1.08。底渣中2 mm以上大颗粒对固化起到了更加积极的作用。垃圾焚烧底渣作为骨料,增强工程特性、减小固化剂用量、降低成本。研究成果拓展了污泥处理处置途径。     

垃圾焚烧底灰固化污水厂污泥的岩土工程性质实验

对污水处理厂污泥采用垃圾焚烧底灰进行固化处理,分别测试不同掺量和不同养护龄期时固化体的岩土工程性质,通过测试发现,固化体重度基本位于11～13 kN/m3之间,与垃圾焚烧底灰的重度相近;固化体含水率随着垃圾焚烧底灰掺量的增大而急剧减小;抗剪强度指标和无侧限抗压强度随垃圾焚烧底灰的掺量增加和养护龄期的增长而增大,其内摩擦角位于10°～30°之间。建立的固化强度预测模型,可对不同掺量和龄期的固化污泥强度进行预测。     

不同粒径垃圾焚烧底渣的特性和PAHs含量及毒性浸出

研究了不同粒径垃圾焚烧底渣的质量分布、物质成分(XRF)、晶体结构(XRD)、PAHs含量、酸反应特性、PAHs含量以及在2种浸出液中的毒性浸出情况。在比较国内外相关研究的基础上,实验得出垃圾焚烧底渣主要分布在粒径大于0.28 mm范围内,相比一些地区的研究结果要偏细;主要的物质成分为SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O和K2O,而主要的晶体结构则分别为CaCO3、SiO2、Ca(OH)2和Mg0.3Ca0.97CO3,都与其他地区的研究结果基本相同;PAHs含量为0.043 4~0.247 mg/kg,与一些研究欧洲地区底渣中PAHs的含量的结果基本相近,且PAHs同类物的含量也随着底渣粒径的减小而增大;同时,实验还得出底渣中8种重金属在2种浸出液中的浸出浓度都未超出危险废物浸出毒性鉴别标准值(GB 5085.3-2007),但当底渣粒径大于0.6 mm时,其对环境中酸性物质的缓冲能力变弱。通过比较国外的一些研究结果,得出如将底渣作为建材利用时,需采用相应防范措施以防止其所含的重金属对周围土壤和水体的影响。希望能为进一步认识、处理和利用垃圾焚烧底渣提供一定的理论参考。     

城市生活垃圾焚烧底灰渗滤液的特性

为了研究城市生活垃圾焚烧(municipal solid waste incineration, MSWI)底灰在填埋场中的浸出特性,在实验室条件下对MSWI底灰进行了为期48周的模拟淋溶实验,并对产生的渗滤液的性质进行了分析。模拟实验包括缺氧柱和好氧柱,分别测定了2个柱中产生的渗滤液的pH、ORP、TP、TN、COD和TOC等指标。实验结果发现,渗滤液的性质的随时间和模拟降雨次数的增加而不断发生变化,其中pH值持续下降,而ORP则逐渐升高然后下降;COD、TOC 、TP、和TN浓度在前8周内依次达到最大值而后降低,变化趋势可分为急速上升阶段、快速下降、缓慢下降和基本稳定4个阶段。从整个实验过程来看, pH的下降较缓慢,在实验进行到第48周时,缺氧柱和好氧柱的pH值分别为12.33和11.43,仍维持在强碱性。在实验结束时,2组实验中产生的渗滤液的pH、TOC和COD等3项水质指标均超出《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18989-2002)一级A排放标准。     

冷烧结法固化垃圾焚烧飞灰铅浸出特性

利用冷烧结法对垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)进行了铅固化研究,分析了含水量、温度、压力和时间等参数对飞灰中铅固化效果的影响。结果表明:随着温度、压力和时间的增加,固化体的抗压强度大体升高且铅浸出浓度降低,当含水量为20%时,抗压强度达到最大。固化体的最小抗压强度为93.30MPa,最大抗压强度可达到233.23MPa。当温度为120℃、时间为100min、压力为50kN、含水量为15%时,固化体的铅浸出质量浓度为0.52mg/L,与飞灰相比降低了79.45%。     

垃圾焚烧飞灰浸出特性及固化试验的研究

垃圾焚烧飞灰残留有重金属元素和二恶英等物质而被认为是危险废物,必须对之进行稳定化处理.通过试验研究分析了国内首家自主开发成功的广东省东莞市某回转窑垃圾焚烧发电厂垃圾焚烧飞灰的化学成分及矿物组成,研究了飞灰的浸出毒性,考察了水泥固化焚烧飞灰的效果,并与熔融/玻璃固化进行了比较.研究表明,该焚烧飞灰中重金属Cd的浸出毒性严重超标,并且随pH值的减小而增大,水泥固化效果随龄期的增大而更加显著.熔融/玻璃固化的效果优于水泥固化,但其经济性有待提高.     

市政污泥与磷矿渣共堆肥制备营养覆土

为无害化处理市政污泥,结合矿山生态修复对营养基质的需求,采用翻堆式静态好氧堆肥工艺,以市政污泥、园林绿化废物和磷矿渣为主要原料,经过一次发酵,制备可用于矿山修复的营养覆土。实验中选用晋宁三浑水原矿和黄磷矿渣等2种磷矿渣。与以单一园林绿化废物为骨料的市政污泥传统堆肥方式相比,加入适量黄磷矿渣,能够促进堆体的一次发酵（50 ℃以上）,高温启动时间由5 d缩短为3 d以内,高温持续时间在10 d左右;同时,能够促进营养覆土中腐殖质积累,将种子发芽指数提高到100%以上,并有效固化重金属,浸出液中高毒类金属As的浓度降至50 μg?L-1以下,处于安全水平。市政污泥、园林绿化废物与适量黄磷矿渣经过一次发酵制备的营养覆土可应用于矿山修复。     

稳定剂协同水泥固化/稳定化重金属污染土壤的工程特性

采用稳定剂（SR）协同水泥（PC）固化/稳定化重金属污染土壤,以Pb、Zn浸出毒性和药剂吨处理成本为综合指标确定PC和SR的最优配比,并对固化土体进行无侧限抗压强度、不固结不排水三轴压缩实验和柔性壁渗透实验,探讨固化土体强度以及渗透特性。结果表明,最优配比为SR掺量 2.5%,PC掺量8%;最优配比下固化土体中重金属铅锌的浸出浓度分别降低97.5%和74.5%,均低于固体危险废物浸出标准值。其养护28 d无侧限抗压强度达到1 080 kPa,比未固化土体对应值高9.6倍;随着PC掺量增加,固化体的有效黏聚力及有效内摩擦角均不断增大,其中最优配比固化土体有效黏聚力达到216.9 kPa,有效内摩擦角为34.8°。加入稳定剂SR使固化体渗透系数增大,但随着PC掺量增加,渗透系数急剧降低。其中最优配比固化土体渗透系数相对未固化复合污染土体降低一个数量级至10-6cm·s-1,可有效增强土体的防渗阻隔能力,提高稳定化土壤的安全利用率。     

市政污泥与不同烟煤混合燃烧特性

使用非等温热重法,研究了淮北烟煤和神华烟煤在6种不同市政污泥掺混比条件下对混合燃烧特性的影响,并对混合燃烧过程的动力学特性进行了分析。实验结果表明:污泥与煤的混合燃烧特性从总体上表现为污泥与煤共同作用的结果,最优的污泥掺混比受到煤种的影响。在不同煤中污泥掺烧比少于20%对煤的活性影响较小。活化性能较差的淮北烟煤在污泥掺混比为30%时,在不同的温度区间分别表现出污泥与煤的反应特征。活化性能较好的神华烟煤在污泥掺混比为40%时表现这一趋势。     

市政污泥热解特性及含碳官能团演化过程分析

我国市政污泥年产量大,研究其热解机理和碳形态转化可为实现污泥无害化和资源化提供理论基础。采用热重、动力学拟合、红外光谱 (FTIR) 、X射线光电子能谱 (XPS) 等检测和分析方法,对市政污泥热解特性、活化能变化和含碳官能团进行分析。结果表明：市政污泥热解过程中含碳官能团的生成在不同的阶段存在差异,进一步采用Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) 法、Flynn-Wall-Ozawa (FWO) 法和Friedman法进行动力学分析,其活化能结果显示在转化率为0.40~0.70时,市政污泥热解速率加快,污泥中含碳官能团加速发生热解转化。FTIR和XPS结果表明,在400 ℃以下时,醇羟基的分解是导致污泥结构中羟基减少的主要原因。在400 ℃时,酚羟基和C=O键相对质量分数最多,而在500 ℃时,羧基和C-O键相对质量分数最高。C=C键和C-N键随温度升高持续减少,C-C结构则先减少后增加,在500 ℃时相对质量分数最低,而芳香结构随温度的上升持续增加。在400~600 ℃内,污泥残炭的含碳氧官能团较多,吸附性和稳定性较高。本研究结果可为市政污泥热解机理及碳形态转化提供参考。     

工业废渣和膨润土协同固化污泥的性能与微观特征

为探究工业废渣和膨润土协同处置市政污泥的应用效果,利用工业废渣(高炉矿渣和脱硫石膏)等量取代部分水泥,设计制备了低水泥掺量的工业废渣基复合固化剂(简称复合固化剂),开展了复合固化剂和膨润土协同固化污泥的无侧限抗压强度、浸出液重金属浓度及COD测试,评价了复合固化剂和膨润土对固化污泥力学特性和环境安全性能的影响。通过XRD、TG/DTG、BET、SEM等微观测试手段,明确了复合固化剂协同膨润土固化稳定污泥的微观结构特征。结果表明：采用高炉矿渣和脱硫石膏等量取代部分水泥可大幅度提升固化污泥的强度,复合固化剂的最优质量配合比为高炉矿渣∶脱硫石膏∶水泥=6∶1∶3;在复合固化剂固化污泥基础上,掺加膨润土可明显提升固化污泥的强度以及环境安全性,膨润土的最优掺量为10%;采用10%膨润土等量取代部分复合固化剂,固化污泥强度可提升17%～23%,浸出液中重金属离子浓度和COD值可降低40%～60%;相比水泥固化污泥体系,复合固化剂和膨润土协同固化污泥可生成更多的C-S-H凝胶、钙矾石晶体等水化产物,且膨润土具有较好的细化孔隙效应,二者协同作用共同提升了固化污泥的密实度和强度,而胶凝物质的物理包裹以及...     

零价铁强化城市污泥与垃圾焚烧厂渗滤液协同厌氧消化

针对城市污泥(初沉污泥、剩余污泥)和垃圾焚烧厂渗滤液2种市政废物的协同厌氧消化产气量不足的问题,采用投加零价铁的方式,探究零价铁对厌氧消化过程中产酸和产甲烷阶段的强化作用,并研究消化前后COD、VSS、氨氮以及上清液离子的变化。以初沉污泥与剩余污泥体积比4∶1、渗滤液添加量为15%的基质作为底物,投加不同浓度零价铁进行厌氧消化。结果表明：零价铁能有效提升协同厌氧消化系统中总挥发性脂肪酸产量、促进丙酸分解、进一步降解复杂有机物;当零价铁投入量为4 g·L⁻¹时,累计产甲烷量最高达189.65 mL·g⁻¹(以VSS计),相比对照组提升了30.1%,其产气速率符合一次函数和Scholl Canyon模型指数衰减规律;在25 g·L⁻¹和40 g·L⁻¹的高投加量零价铁条件下,产气高峰提前,但累计甲烷产量低于对照组;随着零价铁的投加量增加,COD降解率呈下降趋势,VSS降解率提升,氨氮变化不大;此外,消化液上清液中,正磷酸盐、硫酸根浓度明显减少,这与亚铁离子的混凝沉淀作用相关,同时也是削弱零价铁强化作用的原因之一。研究结果可为城市污泥和垃圾焚烧厂渗滤液协同厌氧消化提供参考。     

垃圾焚烧飞灰的石材化固化处理

为促进垃圾焚烧飞灰的无害化处理及资源化利用,提出了一种石材化固化处理方法,并对其产物的使用性能、毒物浸出特性及该方法的经济效益进行探索。结果表明:该处理方法利用C80PHC生产中高温、高压、高湿环境及磨细石英砂的存在使水泥水化产物转变为托贝莫来石,一方面提高混凝土的致密性及强度,减少毒物浸出通道;另一方面将毒物包容或固结在其石材化的晶格中,几乎杜绝了毒物浸出。同时其产物的脱模强度及高压蒸养强度均满足C80PHC的使用要求,从而确保了其资源化利用的可行性。石材化固化处理的处理成本仅约为108.1元/t,使用时也无需额外占用土地、增加设备和材料成本,因此有望在低成本条件下达到无害化处理的工艺水平,是一项经济、环保、可靠的创新技术。     

市政污泥热解产油影响因素及产物应用特性

利用外热式固定床反应器,研究终温、反应时间、升温速率等因素对市政污泥热解产油率的影响,并对产物特性进行了讨论。结果表明,热解终温及反应时间显著影响焦油产率,500 ℃是适宜的污泥热解温度,焦油产率达24.74%,温度继续升高则半焦缩聚反应强烈,热解气产率大幅增加,焦油产率基本恒定;在10 ℃·min-1的升温速率条件下,热解终温500 ℃,维持20 min,焦油产率可达到平衡;升温速率对焦油产率的影响不显著,热解反应达到平衡时,不同升温速率条件下,焦油产率相似;污泥焦油组分与中低温煤焦油相近,具备提酚、制燃料油和特种油品的潜力;污泥半焦灰分高,固定碳含量低,具有一定热值,比表面积较发达,掺混燃烧、制备吸附剂是其重要的潜在利用方向。     

市政污泥流变特性及圆管流数值模拟研究

通过对市政污泥粘度测量实验,得到污泥剪切速率与剪切应力关系数据,并且观察到剪切稀化现象;运用分段拟合方法求解出初始屈服应力和临界剪切速率,从而得到全范围污泥流变曲线。在此基础上,建立污泥管流模型并完成计算,计算结果与参考文献中经验公式和实验结果接近。且可知管径、流速以及流动指数对管道流动的影响显著。人口流速不变的条件下,减小流动管径33％,驱动压力增大了152．1％;管径不变条件下,提高人口流速10倍,驱动压力增大了11倍;保持管径和入口流速条件不变,增大流动指数10倍,驱动压力减少了20．2％。     

村镇小型生活垃圾热处理炉底渣的理化特性

小型垃圾热处理设备可实现就地处置,节约运输成本,目前在中国山区、丘陵地带的村镇得到广泛应用.为了解村镇小型生活垃圾热处理炉底渣的理化特性及其影响因素,对中国云南、贵州、安徽村镇实际运行的小型生活垃圾热处理设备产生的底渣进行取样,分析其热灼减率、物理组成、化学组成、晶相组成、重金属含量和浸出特性,探讨处理工艺、地域及季节...     

含油污泥与玉米秸秆共热解协同特性

利用热重-傅里叶变换红外分析仪（TG-FTIR）对含油污泥与玉米秸秆共热解特性进行了研究,分析了各温度段的协同效应。TG分析表明,共热解主要呈现3个阶段：挥发分的析出（210～520 ℃）、碳酸盐的分解（600～780 ℃）、长链难分解重质油的热裂解和半焦的气化（900～1 100 ℃）,且在不同热解阶段呈现出不同的协同效应。热解动力学分析表明,含油污泥与玉米秸秆共热解后,第1阶段的活化能有所增高,而第2、3阶段的活化能大幅降低。FTIR分析表明,第1、2阶段,共热解与单一物料热解的产物种类基本一致,而在第3阶段,共热解使含油污泥热解产物甲基化合物发生分解和转化。含油污泥与玉米秸秆共热解可促进CO2、CO、CH4和C=O化合物的析出,其中添加玉米秸秆质量分数为10%时,对CO2、CO和CH4析出的促进作用最强,添加30%时则对C=O化合物的析出更为有利。     

污泥焚烧底灰中重金属残留特性的实验研究

利用原子吸收分光光度计和程序控制温升炉研究了沈阳市污水处理厂污泥在不同焚烧工况下重金属Cu、Cr、Cd、Zn、Ni和Pb在焚烧底灰中的残留特性。考察了升温速率、焚烧温度、含水率以及停留时间等因素对重金属在污泥底灰中的残留特性的影响。实验表明 ,Pb、Cd和Cu在灰渣中的残留率随着温度和停留时间的增加而降低。大部分的重金属元素Zn、Cu和Cr残留在灰渣中 ,Cd、Pb和Ni部分残留在灰渣中     

污泥焚烧底灰中重金属残留特性的实验研究

利用原子吸收分光光度计和程序控制温升炉研究了沈阳市污水处理厂污泥在不同焚烧工况下重金属Cu,Cr,Cd,Zn,Ni和Pd在焚烧底灰中的残留特性，考察了升温速率，焚烧温度，含水率以及停留时间等因素对重金属在污泥底灰中的残留特性的影响，实验表明，Pd,Cd和Cu在灰渣中的残留率随着渐度和停留时间的增加而降低，大部分的重金属元素Zn,Cr和Cu残留在灰渣中，Cd,Pb和Ni部分残留在灰渣中。