污泥燃料化技术研究

介绍了国内外污泥燃料化技术的研究进展,分析表明污泥干化是制约污泥燃料化处理成本的关键因素,提出新的不干化直接将脱水污泥制成燃料的技术路线。实验结果表明:绝干污泥:煤:Fe3+:Ca2+掺混比例为1∶0.4∶0.03∶0.1,压力0.6 MPa、压滤2 h,合成燃料含水率为40%,成型效果良好,无明显异味,抗压强度为320 N,发热量为4 342 kJ/kg,污泥处理成本约为12.4元/t,具有显著社会经济效益。     

横滨市生活污水处理厂的污泥处置与资源综合利用

横滨市下水道普及率按人口计算达99.7%,已建成运营11家污水处理厂和2座污泥处理中心。污水处理厂产生的含水率99%的污泥通过管道输送到污泥处理中心后,经浓缩、消化及脱水后进行焚烧处置。消化池沼气用来发电或作为焚烧炉燃料,污泥焚烧灰以改良土、水泥原料等形式完全实现资源的综合利用。为减少化石燃料的使用并削减温室气体排放量,近年来横滨市还发展了污泥合成燃料技术。     

污泥合成燃料

城市污泥有机物含量较高,约占70%～80%。而且脱水污泥发热量也较高。美国一研究机构为解决污泥处置问题及发挥污泥的最大热能,开发出了一种污泥合成燃料。用50%以上的污泥固体掺加一定量的石灰及水溶性有机粘结剂(例如糖浆)制成成型燃料,能承负正运送处理而不发生破裂,可?..     

污泥-煤复合燃料的成型干化工艺研究

为实现污泥的能源化利用,采用成型干化工艺制备污泥-煤复合燃料,研究了不同污泥含水率,添加比例,冷压成型压力等因素对复合燃料成型的影响,以及不同温度条件下复合燃料的干化特点.结果表明较好的工艺条件为:污泥初始含水率60%~70%,成型时固含70%~80%.10~30MPa范围内成型压力对落下强度影响较小.制备得到的成型燃料的落下强度可达到采用商用黏结剂制备得到的型煤水平. 混合成型后的污泥复合燃料,和污泥相比明显有利于水分的扩散和挥发,可在室温及不高于100℃条件下可以得到快速干化,实现污泥脱水及能源化利用的目的.     

可燃固废复合燃料的燃烧性能试验研究

焚烧法具有显著的减容、资源化和能量回收等优点,是生活垃圾处理的有效途径。原生垃圾成分复杂、含水率高、热值低,直接焚烧处理的热稳定性差。将生活垃圾、市政污泥及适量的辅料,采用正交表配料制备可燃固废复合燃料。通过燃烧热稳定性、热值试验的极差分析和方差分析检验燃料的燃烧性能,得出原料配比、园林残余及固硫剂对燃料燃烧特性有显著的影响;运用数量化理论分析,得到热稳定性、热值指标的预测方程,置信度>90%;最后采用综合评分法筛选出燃烧性能最优的燃料制备配方为:垃圾、市政污泥、煤粉以2:1:1比例混合,助燃剂MnO2添加量为0.19%,固硫剂CaO添加量为0.6%时,制备的燃料燃烧热值为18.702kJ/g,燃烧热稳定性(TS+6)达74.79%。     

污泥深度机械脱水的优化研究

降低污泥含水率是污泥处置的关键点。论文自制了高压恒压污泥过滤脱水装置,在2 MPa压力条件下10 min可快速将污泥含水率降低至75.30%;添加3%氯化铁化学调理后,可进一步降低至63.38%。添加氯化铝调理也可降至71.98%;生物质添加剂也有较好的效果,污泥分别与木屑和秸秆按质量比2∶1调理后,压滤后污泥的含水率分别为60.22%和63.75%,木屑的效果优于秸秆;生物质还具有极强的吸水性,生物质与污泥混合泥饼压滤后表观含水率仅分别为43.83%与45.90%;此外,生物质调理后有助于提升污泥热值,可用于制备生物质污泥燃料。化学调理与生物质调理具有协同作用,优化后的污泥实际含水率及泥饼表观含水率低至55.23%与39.16%,污泥减量效果相当明显。     

城市污水厂污泥衍生燃料成型的研究

研究了污泥初始含水率、助燃剂锯末、煤粉的添加量、粘结剂粉煤灰添加量对污泥衍生燃料样品的成型率和抗压强度的影响.结果表明,对于不同助燃剂,其混合物的可成型含水率范围不同.添加锯末的混合物含水率在33%~58%之间,成型率从20%上升至80%;添加煤粉的混合物含水率在30%~47%之间,成型率变化不大,约为20%~40%.在相同的污泥含水率下,以锯末作为助燃剂时,助燃剂添加量降低,抗压强度降低;而添加煤粉时,助燃剂添加量降低,抗压强度反而升高.添加锯末的燃料样品,其成型特性明显优于添加煤粉的燃料样品.添加粉煤灰,有利于样品成型率提高,但会降低其抗压强度.粉煤灰的最佳添加比例为4%.     

恒电流模式下污泥电渗透的脱水性能及能耗分析

对传统机械脱水后的污泥采用电渗透技术进行二次脱水,在恒电流模式下研究了电流密度、机械压力、污泥厚度、初始含水率对脱水效率及能耗的影响.结果表明:在恒电流模式下,增加电流密度和初始含水率及降低污泥厚度对污泥电渗透脱水速率有促进作用.脱水后的最终含水率随着机械压力和初始含水率的增加及污泥厚度的降低而降低.电渗透脱水的最佳工艺参数为:电流密度为178.3 A·m~(-2),机械压力为31.4k Pa,污泥厚度为0.8 cm,初始含水率为81.5%,脱水后污泥的含水率可降至51. 3%.恒电流模式下污泥电渗透脱水单位能耗为0. 135～0. 269kW·h·kg~(-1),初始含水率对能耗影响最大,初始含水率每增加2%,单位能耗平均降低0.05 kW·h·kg~(-1).     

城市污泥掺煤混烧特性及污染物排放研究

采用20 k W多功能沉降炉管开展了城市污泥掺煤混烧试验,着重研究不同含水率、不同比例污泥掺混条件下,混合燃料的燃烧特性和尾气污染物的排放情况。结果表明,污泥主要失重区间在180~520℃,存在两个失重阶段,是挥发分的析出和燃烧的过程,污泥掺煤混烧可以改善燃料的着火性能和燃尽性能。污泥掺烧后尾气中NO_x排放浓度没有明显的变化规律,为350~450 mg/m~3;SO_2排放浓度随污泥掺混的比例增加呈线性增加;掺混10%污泥(含水率为30%)后,尾气二恶英的浓度约为单煤焚烧的2.4倍。各类污染物经过锅炉尾气净化系统处置均能达标排放,且本实验中污泥的最佳掺混比例为20%。     

污水厂污泥堆肥及制作复合化肥技术与应用

污水处理厂污泥脱水后,加入粉煤灰调节含水率,然后在发酵罐中好氧发酵,使污泥熟化,含水率进一步减少,并且杀灭污泥中的有害微生物。堆肥后的污泥与秸杆、化肥混合制成一种复合化肥,将化肥用在农田的水稻种植,水稻的亩产量增产11.4%,各项指标均符合国家标准。     

脱水污泥/松木锯末水蒸气共气化研究

以城市污水处理厂机械脱水后的污泥(含水率约为80％)和松木锯末的混合物为原料,进行了共气化制取富氢燃气的研究.同时,采用热重分析(TGA)研究了混合样品的热失重特性,并在固定床反应器上考察了不同掺混比对燃气成分、燃气产量和碳转化率的影响.TGA结果表明,随着锯末掺混比的增加,样品的失重量、最大失重率及挥发分析出特性指数增大.在固定床反应器中,脱水污泥中的水分在高温条件下形成蒸气气氛,与产生的半焦发生了蒸气气化反应.实验结果表明,最佳掺混比为40％ ～ 60％,此时氢气含量、燃气产量、碳转化率分别为40％、0.70 m3· kg-1、64.1％.此外,借助BET和SEM对残余半焦的比表面积及表面形貌特征进行了分析.     

污泥的热解动力学特性研究

采用差示热天平获得造纸污泥和污水处理厂污泥的ＴＧ，ＤＴＧ，ＤＴＡ曲线，对污泥燃烧的物理化学过程进行了详细分析．差热曲线的计算分析表明，污泥热解反应是一个一级反应过程，据此获得了污泥的动力学参数———频率因子和活化能，最后得到污泥的热解动力学方程．     

超声能量对剩余活性污泥特性的影响研究

采用从0～26 000 kJ.kg-1中的7个超声能量水平进行活性污泥的破解研究.结果表明,超声波能有效改变污泥特性,破坏污泥絮体结构和细胞壁,使污泥中固体物向液相转变,从而改变污泥的沉降性能和可生化性能.低能量超声波作用污泥时,污泥的沉降速度和上清液浊度能得到明显改善,1 000 kJ.kg-1的超声能量使污泥在45...     

高炉瓦斯泥掺制水煤浆成浆性及燃烧特性的研究

将高炉瓦斯泥配入肥煤中制备瓦斯泥水煤浆,通过成浆实验和热重实验,分析了瓦斯泥、水煤浆的单一燃烧及掺混不同比例瓦斯泥后混合浆的成浆性和燃烧特性.结果表明,掺入高炉瓦斯泥后水煤浆的表观粘度明显降低,流变性较好,但稳定性稍有降低,且在发热量满足实际应用的基础上和最大化利用瓦斯泥的前提下,发现瓦斯泥加入量为24%时,浓度为60%的混合浆体的表观粘度为526 mPa·s,流变性及稳定性较好,浆体发热量为14.11 MJ·kg^-1.此外研究还发现,瓦斯泥中大量金属元素、碱性金属氧化物、铁氧化物、过渡金属氧化物和盐类均对混合浆体燃烧起到了催化剂作用,提高了混合浆体燃烧特性.研究结果可为实现高炉瓦斯泥的多组分高附加值利用及煤炭能源高效利用提供技术及理论参考.     

高稳定活性硅酸SPSA在污泥脱水应用中的研究

以NaO·3．2SiO₂、H₂SO₄和Al₂(SO₄)₃为原料,制备出高稳定活性硅酸絮凝剂SPSA,研究了它在污泥脱水应用中的絮凝特性。实验结果表明,向生化处理产生的剩余活性污泥中投加相对于污泥量2．0％的SPSA,在5×104Pa真空度下过滤脱水,污泥含水率由99．4％下降为70．0％,污泥体积降为原体积的1／50,燃烧热值增大50倍,污泥比阻下降,并且所得滤液澄清,透光率高。      

农作物残体制备的生物质炭对水中亚甲基蓝的吸附作用

将稻草、稻壳、大豆秸秆和花生秸秆低温热解制备生物质炭,用平衡吸附实验和淋溶实验研究了制备的生物质炭对阳离子染料亚甲基蓝的吸附及对水体中亚甲基蓝的去除效果.结果表明,生物质炭对亚甲基蓝有很高的吸附能力,但不同生物质炭之间存在较大差异,4种生物质炭吸附亚甲基蓝能力的大小顺序为:稻草炭>大豆秸秆炭>花生秸秆炭>稻壳炭,这一顺序与生物质炭表面负电荷数量和生物质炭比表面的大小顺序基本一致.但亚甲基蓝在生物质炭表面主要发生专性吸附,因为亚甲基蓝的吸附量随介质离子强度的增加而增加,而且亚甲基蓝吸附使生物质炭颗粒的Zeta电位向正值方向位移.Langmuir方程对吸附等温线的拟合效果较好,可以用Langmuir方程描述生物质炭对亚甲基蓝的吸附.由Langmuir方程预测的亚甲基蓝在稻草炭、大豆秸秆炭、花生秸秆炭和稻壳炭表面的最大吸附量分别为196.1、169.5、129.9和89.3 mmol.kg-1.淋溶实验表明,156 g稻壳炭可以将30 L水中亚甲基蓝浓度为0.3 mmol.L-1的染料几乎全部除去,累积吸附量达57.7 mmol.kg-1.生物质炭可以用作高效吸附剂去除染料废水中的亚甲基蓝.     

不同添加剂对铅冶炼污染石灰性土壤的修复及土壤性质的影响研究

探讨了污水处理厂脱水污泥、枯草和磷矿粉对受铅冶炼污染的石灰性土壤(全Pb、Cd、Zn含量分别为2337、21.4、486 mg·kg-1,DTPA提取态Pb、Cd、Zn含量分别为1035、14.5、68.7 mg·kg-1)中重金属的稳定效果及对土壤性质的影响.其中,污泥和枯草均按200 g·kg-1(干重)的用量施用,磷矿粉按n(P)∶n(Pb)=2∶1比例施用,培养80 d.研究结果表明,单独施用污泥可使土壤DTPA-Pb含量降低18.0%(p0.05),并可显著降低土壤pH,增加土壤氮、磷有效性和电导率、DTPA-Cd、DTPA-Zn含量,其中,DTPA-Cd、DTPA-Zn含量增加比例均达到10%以上.单独施用枯草可使土壤DTPA-Pb含量降低10.7%(p0.05),土壤有机质含量增加26.4%(p0.05),对土壤其它性状影响较小.磷矿粉单独施用时对土壤性质影响较小.与污泥单独施用相比,磷矿粉与污泥配合施用时,可使土壤DTPA-Cd含量降低11.9%.     

污泥富磷堆肥前后重金属赋存形态及释放能力变化

市政污泥富含有机质和N、P等营养元素,经堆肥稳定化处理后可成为矿山废弃地复垦的良好基质,但市政污泥中含有的重金属成为限制其土地利用的主要瓶颈.以磷尾矿为辅料进行污泥堆肥处理,既可利用其中磷酸盐固定市政污泥中的重金属,又可实现磷尾矿和市政污泥的协同资源化利用.以磷尾矿渣为辅料,采用高温好氧堆肥工艺,研究污泥堆肥前后重金属As、Cr、Cu、Ni、Pb、Cd和Zn的赋存形态以及不同pH条件下的重金属浸出特性,探讨污泥富磷堆肥处理对堆肥中重金属迁移转化的影响.结果表明,污泥添加磷尾矿渣经过堆肥处理,促进了重金属由不稳定形态向稳定形态转化,降低了重金属在土壤自然pH范围(6~8)内及强碱性条件下的潜在释放风险,有利于污泥的土地利用.     

生物过滤法处理污泥干化尾气

城市污水处理过程中产生大量污泥,其热干化所产生的尾气主要存在以下特点：气味属刺激性臭气,主体为各种无机、有机化合性气体;热干化过程产生的尾气含有大量的热值,容易对环境造成二次污染。关于污泥干化尾气的处理,目前国内采用的工艺并不很成熟。为了避免污泥干化尾气的二次污染,本着经济适用的原则,本文根据尾气的性质,对生物过滤法处理污泥尾气进行了研究,具体分析了原结构的不合理之处,提出了增湿塔与生物滤塔的改进性建议。