广州城市污泥燃烧性能综合评价及其燃烧动力学模型

采集了广州5种不同来源城市污泥(分别为KFQ、DTS、LJ、LD和ZZ)及肇庆市1种污水污泥(ZQ),利用热重法对6种干污泥的单一样及两种干污泥的混合样在不同条件下进行了热重实验研究,并通过TG-DTG曲线计算了污泥燃烧的4个综合燃烧指数.研究发现,广州当前城市污泥具有高挥发分、低固定碳和低热值的特点.整个污泥燃烧可以分为水分析出、挥发分析出、挥发分燃烧和焦炭燃烧4个阶段,并且不同来源污泥这4个燃烧阶段差别较大,其中,挥发分的析出和燃烧制约着污泥的整个燃烧过程.不同来源污泥的燃烧性能与污水处理厂水处理工艺、污泥种类及其理化性质有关.从挥发分释放特性指数D、可燃性指数C、综合燃烧特性指数S来看,6种污泥中,LJ污泥燃烧性能最好,而LD污泥的燃烧性能最差.KFQ与ZZ污泥混合后,除D指数外,其他指数都变小,而升温速率过快,并不能显著提高污泥的综合燃烧性能.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各燃烧阶段的反应的机理方程及相应的活化能参数,发现活化能大小与污泥的燃烧阶段是相对应的.     

城市污泥流化床焚烧试验研究

城市污泥焚烧处理是世界环保领域的前沿课题．在我国尚处于起步阶段。结合城市污泥流化床焚烧试验，探索城市污泥流化床焚烧技术的内在规律。研究了城市污泥在流化床的不同二次风率、不同水分、不同流化速度及不同过剩空气系数时的燃烧。城市污泥试验研究表明，在污泥水分小于50％时，污泥能够稳定地燃烧，床温能稳定保持在785℃以上：污泥水分大于50％时，因其含水量较大，有效热值低，污泥无法维持稳定燃烧。污泥燃烧时，二次风率对炉内温度稳定分布影响较大，合适的二次风率（约40％）有助于提高悬浮段内温度，强化污泥在悬浮段内的燃烧。流化速度过高，会减少床内污泥燃烧份额，降低床温，不利于污泥的燃烧：速度过小，则会影响床内污泥流化状况，恶化床内污泥燃烧。     

不同来源污泥混燃特性及其综合燃烧性能评价

采集了广州两种生活污水污泥、两种工业污泥(印染污泥和造纸污泥),利用热重法对这4种不同来源的单一干污泥及混合污泥在不同条件下进行实验研究,同时计算了试样的4个燃烧特性指数,获得了污泥燃烧的动力学参数.实验结果表明,各污泥燃烧阶段主要分为水分析出、挥发分析出、固定碳的燃烧和无机盐类挥发分解4个阶段,其中挥发分的析出和燃烧制约着污泥燃烧整个过程.市政污泥S1与其他类污泥混烧过程中,各污泥有较明显的交互作用,其中市政污泥S1与其他3种污泥按照1∶1质量比混合后,其挥发特性指数D提高较明显,而综合燃烧特性指数S改变不明显.两种市政污泥8∶2质量比混合后,其混合样燃烧性能明显提高,其中综合燃烧指数提高接近2倍.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各燃烧阶段反应的机理方程及相应的活化能参数,发现各试样燃烧反应级数不尽相同,其中市政污泥S1与其他污泥混合后活化能E普遍降低,与样品S2混燃的活化能降低最多,对燃烧最有利.     

印染污泥混燃特性及其燃烧动力学模型

采集了广东某印染污泥(YR)、造纸污泥(ZZ)及两种市政污水污泥(LJ、KFQ),利用热重法对不同来源污泥的单一及混合样在不同焚烧条件下进行了热重实验研究,并通过TG-DTG曲线计算了各试样的综合燃烧特性指数,获得了其燃烧动力学参数.结果表明,各单一试样的燃烧主要分为水分析出、挥发分析出、固定碳燃烧和残留物的燃烧和分解4个燃烧阶段,其中挥发分的析出制约着YR、KFQ、LJ污泥的整个燃烧过程,而ZZ污泥还受到固定碳燃烧阶段的显著影响.当向印染污泥中加入50%的KFQ市政污泥后,YR污泥的综合燃烧特性指数和可燃性指数分别提高了将近2倍和1.6倍.富氧(CO2/O2)燃烧可以提高印染污泥的后期燃烧强度,降低印染污泥燃烧阶段活化能,促进印染污泥的综合燃烧性能.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各燃烧阶段反应的机理方程及相应的活化能参数,发现第一挥发分峰前取反应级数n=0.5、峰后n=2,可描述各自阶段的燃烧反应机理,而第二挥发分峰没有显著规律.     

含金属元素化合物和压力对工业污泥燃烧特性的影响

为了更好地利用工业污泥,有必要对它的燃烧特性进行研究,因而利用热重法研究了由3种典型的工业污泥按质量比1∶1∶1混合后的多组分试样在掺混含不同金属元素混合物、不同升温速率以及加压下的燃烧特性.实验结果表明,含金属元素化合物对污泥的燃烧能起到一定的催化作用,有助于改善工业污泥的着火性能,提高工业污泥的燃烧放热量和燃尽水平.含不同金属元素化合物对于污泥燃烧的催化机制和作用有所差异.实验中各种含金属元素化合物促进污泥燃烧过程的作用次序由大到小依次为:K2CO3、NaCl、Al2O3.随着压力的增大,污泥试样燃烧反应区间向低温区移动,各特征温度均呈下降趋势,综合燃烧特性指数有所提高;而随着升温速率的增大,污泥试样燃烧反应区间向高温区移动,各特征温度均有所增大,但综合燃烧特性愈好,对污泥燃烧越有利.     

造纸污泥燃烧、热解与孔结构特性实验研究

对造纸污泥、造纸污泥焦、煤、煤焦热重和压汞实验,以及燃烧、热解和孔结构进行特性分析。通过对实验现象和数据的处理与分析,得到了反应动力学参数和孔结构特性参数。热重实验显示,造纸污泥与煤基本都要经历加热、挥发份析出、挥发份着火及燃烧、固定碳着火及燃烧四个阶段。造纸污泥的燃烧、热解特性与煤有较大差异。造纸污泥在失重分解过程中挥发份所起作用远大于固定碳所起作用。得到了比孔容、比表面积、孔数与孔径分布的关系,造纸污泥、造纸污泥焦的孔隙率比煤、煤焦的大很多。造纸污泥的焦粒属于多孔介质,使得空气易于扩散到其中的气孔中,有利于燃烧。     

污泥与煤、木屑的混合燃烧特性及动力学研究

通过热天平分析装置对城市污水污泥、煤及木屑单独或混合燃料的燃烧行为进行研究。结果表明,燃料的燃烧过程分为脱水干燥、挥发分的析出和燃烧、残余挥发分与焦炭的燃尽三个阶段;污泥的着火温度低,燃尽温度高,灰分产量高,燃烧放热量较低,挥发分与固定碳燃烧的活化能分别为26.67 kJ/mol和32.12 kJ/mol;污泥单独燃烧性能较差,综合燃烧指数较低为0.161×10-11 K-.3min-2,加入煤或木屑后能明显改善其燃烧性能,缩短燃烧温度范围,提高燃烧速率,降低灰分产率,但同时使挥发分与固定碳燃烧的活化能增加,燃烧对温度的敏感度增加。污泥与煤或者生物质废弃物混燃是污泥燃料资源化利用的较好方式。     

城市污泥与煤或玉米秆混烧特性及动力学研究

利用热重分析法对城市污泥分别与煤或玉米秆混烧特性进行研究。结果表明:城市污泥燃烧过程存在挥发分析出和燃烧阶段及挥发分和固定碳燃尽阶段两个主要失重区间。城市污泥着火温度低,燃烧温度范围宽,失重速率低,燃尽性能特性指数Cb和综合燃烧特性指数SN性能均低于煤和玉米秆。掺混煤或玉米秆燃烧会改善城市污泥的燃尽特性和综合燃烧特性。采用积分法(Coats-Redfern方程)计算各阶段燃烧反应的动力学参数。混合试样中污泥含量增加,挥发分燃烧阶段活化能减小,固定碳燃烧阶段活化能增加。     

厌氧消化污泥和未消化污泥在TG-MS上的热化学特性比较

利用热重-质谱联用仪对厌氧消化污泥和未消化污泥的燃烧和热解过程分别进行了研究.结果表明,2种污泥燃烧和热解过程中的热失重行为都可分为失水、有机物分解、无机物分解3个阶段.在300～350℃温度范围内,无论燃烧还是热解过程,未消化污泥有机物分解造成的热失重现象均比厌氧消化污泥明显.无机物分解阶段,厌氧消化污泥主要是碳酸盐的分解,未消化污泥主要是硫酸盐的分解.采用同步质谱仪对热解和燃烧的气态产物进行了分析,结果表明,污泥燃烧和热解过程除了产生大量的H2O和CO2外,热解过程还产生CH4、C2H6、C4H10、C7H8等有机气体以及H2.厌氧消化污泥热解时有机气体产生量小于未消化污泥.     

污泥与煤在CO2/O2及N2/O2气氛条件下的混燃特性分析

采集了广州具有代表性的市政污泥,利用热重法对单一污泥、煤及其混合样品在CO_2/O_2及N_2/O_2气氛条件下进行了TG(热重)实验,同时计算了污泥和煤的4个燃烧特性指数,获得了燃烧的动力学参数.实验结果表明,污泥燃烧有4个燃烧阶段,包括水分析出、挥发分析出与燃烧、固定碳的燃烧和无机盐类挥发分解,其中,挥发分析出与燃烧是污泥燃烧的主要阶段;煤掺烧污泥可以提高煤的着火性能.在CO_2/O_2及N_2/O_2燃烧气氛下,增加O_2浓度,污泥与煤混合样的热重曲线整体向低温区移动,微商热重曲线峰值增大,峰宽变小,燃烧性能增强.在CO_2/O_2气氛下,O_2浓度从30%增加到60%时,污泥的挥发分释放特性指数D、可燃性指数C、燃尽指数Cb、综合燃烧特性指数S分别增加了45%、12%、18%、6%.相同O_2浓度条件下,污泥与煤在CO_2/O_2气氛下的着火性能较N_2/O_2气氛滞后,最大峰值变小,高浓度的CO_2抑制其混合样的燃烧.采用Coats-Redfern方程计算得到3个燃烧阶段反应的动力学参数,其中,增加O_2浓度,污泥与煤混合样品的质量平均表观反应活化能Em减小,并且O_2浓度越高越有利于燃烧反应的进行.污泥与煤混合燃烧取n=2可以对挥发分燃烧与固定碳燃尽峰峰前与峰后的反应模型进行描述.     

污泥制备活性炭过程中重金属含量的变化趋势

对采集的两类污泥(城市污泥、制药污泥)及其制备的活性炭进行消解处理,采用火焰原子吸收法对消解液中重金属的含量进行测定,初步探讨了污泥资源化过程中重金属的变化规律。研究结果表明:两类污泥中重金属的含量变化范围很大,其中Zn含量最高,最高值达2859.4mg/kg,其次为Cu、Pb、Cr,Cd最少;除Cr元素外,城市污泥中重金属元素Zn、Cu、Pb、Cd含量普遍高于制药污泥;由污泥烧制的活性炭中重金属含量明显减少,表明污泥烧制成活性炭后Cu、Cr、Pb、Cd更加稳定。     

兰州市排污沟污泥磁性物质来源特征及环境意义

文章通过对兰州市七里河沟、烂泥沟、大沙沟和排洪沟中污泥的低频磁化率、金属元素和粒度的测定,证明低频磁化率可以很好地评价排污沟污泥中重金属的来源特征。兰州市排污沟污泥中磁性矿物主要与还原性环境中的金属硫化物、外源道路和大气中人类活动产生的磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿及少量顺磁性矿物,以及黄土高原沙尘暴来源的贡献有关;磁性矿物具有多源性和多类型性特征。排污沟污泥中高有机质含量反映了强烈的人类活动,而人为活动输入的磁性物质是兰州市排污沟污泥中磁性矿物的主要来源。     

Thermal behaviors and heavy metal vaporization of phosphatized tannery sludge in incineration process

The high concentration of heavy metal (Cu, Cr, Zn, Pb) in tannery sludge causes severe heavy metal emissions in the process of incineration. In the present investigation, the tannery sludge was treated with 85% phosphoric acid before the incineration process in the tube furnace to control the heavy metal emissions. The thermal behavior and heavy metal vaporization of pre-treated tannery sludge were investigated, and X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) analysis were also implemente...     

超声波辅助浸取分离污泥中的重金属

以实验室合成的含重金属离子的污泥为研究对象,通过实验分析对比了不同pH下超声波对污泥中重金属离子去除率的影响。研究表明,在超声波的辅助作用下,一步酸浸法能使Cu-Fe混合污泥中的Cu和Fe完全分离,Cu和Fe的离子浸出率分别是97.47%和1.81%;超声波辅助两步酸浸法分离Cu-Cr污泥中的Cu和Cr,96.52%的Cu溶解在浸出液中,96.64%的Cr保留在浸出渣中,Cu、Cr可完全分离;在Cr-Fe混合污泥中,超声的辅助作用使两步酸浸后Cr的浸出率达97.05%,浸出渣中则含98.48%的Fe,2种金属得到有效的分离。酸浸过程中加入超声波对重金属的分离回收有明显的强化效果。     

几种典型危险废物中重金属理化性质研究

重金属类危险废物毒性大,对其进行妥善的处理处置面临了较大压力,文章对飞灰、电镀污泥和制革污泥3种典型危险废物重金属的基本理化性质,包括重金属含量,浸出毒性,热特性等作了分析研究,为飞灰、电镀污泥和制革污泥的管理提供了决策依据,并为其处理处置提供了基础数据。     

重金属对好氧颗粒污泥性能的影响

以葡萄糖为碳源,以絮状污泥为接种污泥,以序批式污泥反应器为反应装置,考察了重金属离子锌、铜和铅对好氧颗粒污泥的稳定性及去除有机物、氨氮的影响.结果表明,在温度为25℃,pH值为7时,成功实现了好氧颗粒污泥的培养.重金属的加入使得污泥颗粒变小,在重金属离子浓度2～50mg/L范围内,三种金属离子锌、铜和铅对COD的去除率...     

电动技术去除城市污泥重金属的试验研究

采用直流电解污泥反应器,在20V稳定电压作用下进行试验,通过采用蒸馏水和添加电解质的蒸馏水为电极液的两套反应器进行对比试验,测定电动过程中污泥工作区pH值、电压降分布和重金属浓度变化情况,研究电动去除城市污泥中重金属过程中不同污泥工作区的污泥性质的变化及重金属去除效果,并确定了能有效去除污泥中高浓度重金属的有效电动工作区。     

城市污泥好氧堆肥过程中重金属的形态变化

污泥中重金属的含量和各重金属的生物有效性是污泥农业利用的重要限制因素.本研究对城市污泥进行了堆肥化处理,并采集不同阶段样品,通过顺序浸提法对样品中不同形态的重金属进行提取,分别利用原子吸收分光光度计测定Zn、Cu、Ni、Pb、Cd含量、分光光度法测定Cr和As含量.研究结果发现,与现有国际及我国污泥农用标准比较,所研究污泥中重金属含量均未超过允许的水平.污泥堆肥中Cu、Ni、Cd、Cr主要以残渣态形式存在,Cu、Ni、Pb、Cd四种重金属元素的可氧化态含量也相对较高,除Cd外,经过堆肥化处理后所有重金属的有效态含量均呈下降趋势,因此,堆肥可以促进污泥中的重金属稳定化,降低土壤的污染风险.     

电镀污泥水热利用技术研究

采用连续式水热设备处理电镀污泥并进行重金属的分离纯化,试验研究了水热条件对污泥破解效果的影响.结果表明:每100g污泥加入150mL20%的硫酸溶液,反应温度为250℃,压力为7MPa,反应时间为8min时,电镀污泥毒性降低至一般固体废弃物标准.重金属分离纯化工艺研究表明:硫化沉铜的沉铜剂加入量为理论量的1.25倍,pH=2.0,反应温度为80℃时,沉铜率达98.1%;萃取除锌的有机相浓度为30%,O/A=2,萃取平衡时间为4min时,锌的萃取率达到94%以上;0.50倍理论用量的碳酸钙可有效促进铬镍的富集,铬的回收率达到92%以上,镍的回收率达到88%以上.     

蚯蚓处理重金属的毒理学研究启示

介绍了蚯蚓的生态毒理学研究方法以及重金属与蚯蚓的相互影响作用,并通过对早期的剩余污泥中重金属的去除方法作对比,提出了利用蚯蚓处理剩余活性污泥中重金属的技术,为剩余污泥的资源利用化提供了新的途径。