污水污泥热解试验研究

研究了热解终温对污水污泥热解产物产率的影响,对污泥热解油中的轻质组分进行了分析,并初步探讨了污泥热解残渣的基本性质.研究表明,热解终温为450～500℃时,液相产物产率较高,随着热解终温的升高,热解残渣减少的趋势与液相产物增加的趋势相似;450℃时得到的污泥热解油的轻质组分中主要含有烷烃类、烯烃类、腈类、含氮杂环化合物和单环芳香烃等;随着热解终温的升高,残渣表面越来越松散和粗糙;450℃时得到的热解残渣孔容积最大,而500℃时得到的残渣微孔最为发达,比表面积值最高.     

北京城市污泥大颗粒低温热干化效率研究

污泥热干化工艺的高运行成本制约着该工艺在我国的推广.为确定污泥低温热干化的最佳效率条件,提供节约热干化工艺成本的理论基础,以北京市城市污泥为样品对低温热干化进行了模拟试验.比较了不同温度(125℃、150℃、175℃、200℃)、不同比表面积(柱形、饼形、球形)的大颗粒污泥的干化速率,并试验了有无流动气氛两种环境条件.结果表明,污泥热干化大致分为3个阶段:升速阶段、匀速阶段和降速阶段.3种形状中,饼形污泥的干化效率最好;干化效率点在125～150℃;提出了修正的Page模型,并且通过参数分析得到了低温热干化的温度效率拐点,佐证了效率点温度在140℃左右;流动气氛会进一步提高脱水效率.污泥热干化尾气释放特性一直是研究难点,用土壤中VOC的监测方法发现,新鲜污泥中的VOC能被准确监测,但经过加热干化后的尾气中的有机成分剧增,而且难以使用GC/MS定性.     

油田含油污泥掺煤资源化试验研究

为使含油污泥和煤混烧在实际工程中得到应用,实现含油污泥资源化,对含油污泥和煤进行工业分析、元素分析,并对含油污泥的重金属浸出液特性进行分析,同时研究了含油污泥的燃烧特性.结果表明,含油污泥燃烧过程主要分为2个阶段,其中第1阶段为脱水干燥和挥发分析出阶段,在差热分析曲线(DSC曲线)上存在1个吸热峰和1个放热峰,含油污泥减少质量可达75％;第2阶段为挥发分燃烧和固定碳燃烧阶段,在DSC曲线上有1个放热峰,含油污泥的总失重率为92.86％,充分实现了减量化.探讨了掺煤量、粒径和煤种等因素对型煤燃烧性能的影响,发现与含油污泥直接燃烧相比,污泥与大同煤按1∶4质量比混合制得的粒径为15 mm的污泥型小球在马弗炉中燃烧时,起燃时间早,燃烧时间较长,且火焰长度适中稳定,黑烟产生量少,燃烧性能明显改善,同时能够满足在链条炉中燃烧的要求,使含油污泥资源化利用效果更好.     

微小双胸蚓处理城市污泥的试验研究

为满足城市污泥的资源化利用,采用微小双胸蚓( Bimastus parvus )直接处理脱水污泥,研究处理后蚯蚓生物量及污泥理化性质(pH值、电导率、灰分、总有机碳TOC)、营养物质(氮TN、磷TP、钾TK)和重金属(Cu、Zn、Pb、Cr)质量比的变化.结果表明,蚯蚓能很好地适应直接投加污泥的生存环境,各组蚯蚓平均日增重0.48 g,日产卵3.30个.随着处理时间的增加,污泥的理化性质、营养物质及重金属质量比均有显著变化.蚯蚓处理30 d后,污泥的pH值由7.83降低至6.20,电导率由0.46 S/m增至2.19 S/m,灰分由43.89%增至58.80%,TOC由32.32%降至22.89%;营养物质TN、TP和TK分别提高了35.38%、15.32%和32.02%.;重金属显著减少,降幅由大到小依次为Zn、Cu、Pb、Cr.研究表明,微小双胸蚓可直接处理城市生活污泥,处理后污泥的性质稳定,呈颗粒状,无臭味,不生蛆.     

曝气及搅拌强化超声预处理污泥试验研究

超声是一种具有很大研究价值的污泥预处理技术,但超声波能耗较大,限制了其大规模应用。曝气和搅拌作为辅助技术可以使超声技术在较低的能耗下达到较高的破解效率。以污泥破解后上清液中SCOD增加值为主要评价指标,探究在曝气及搅拌辅助下超声预处理污泥的最佳条件,进一步考察在最佳条件下曝气及搅拌对超声破解污泥效率的提高和能耗的降低作用。结果表明,曝气最有效的超声声能密度为0.9 W/mL,最佳曝气量为20 mL/min,最有效的曝气时间为10 min,在超声10 min的后5 min曝气、前5 min不曝气比在整个超声过程中曝气破解溶出的SCOD更高。在最有效的条件下对污泥进行超声加曝气处理后的SCOD为388.45 mg/L,而相同条件下仅超声溶出的SCOD为196.5 mg/L,溶出的SCOD增加了97.7%,污泥经超声加曝气处理后SCOD溶出率为3.85%,比达到近似SCOD的仅超声处理方式的能量消耗降低了25%。搅拌作为另一个辅助技术,转速为600 r/min时对提高超声破解污泥的SCOD最有效,超声加搅拌比相同条件下仅超声破解污泥溶出的SCOD增加了83.8%,超声加搅拌破解污泥的SCOD溶出率为1.98%。在超声加曝气和搅拌的条件下,污泥SCOD溶出率为4.38%,污泥破解产生的SCOD比相同条件下仅超声破解的污泥SCOD增加了120.8%,比达到近似SCOD的仅超声处理方式的能量消耗降低了12.5%。     

生活污泥灰水化活性激发试验研究

为实现生活污泥灰的大规模资源化利用,研究了机械粉磨、微波辐照和外加剂对污泥灰活性的影响,采用激光粒度分析、X射线衍射、热重分析及扫描电镜等仪器对生活污泥灰及水泥复合试样进行表征.结果表明:与未处理的污泥灰相比,机械粉磨后的污泥灰体积密度峰值对应的颗粒粒径减小,比表面积增大,水化活性得以提高.微波辐照促使生活污泥灰发生熔融反应,生成以矽钙石(rankinite)和铝酸一钙为主的活性矿物,且污泥灰的水化性能大幅增长.复掺外加剂对生活污泥灰的激发效果优于单掺,当NaCl掺入质量分数为1.5％,三乙醇胺(TEA)掺入质量分数为0.03％时,污泥灰-水泥试样3 d抗压强度最大,相比空白样提高110％.复合外加剂的掺入促使更多生活污泥灰及水泥颗粒参与水化反应,并生成水化氯铝酸钙晶体包裹于层状的水化硅(铝)酸钙凝胶中,形成密实的微观结构,以提高污泥灰-水泥试样的早期抗压强度.     

间接蒸发冷却新风机组净化室内PM2.5特性

为有效降低室内PM2.5,指导间接蒸发冷却新风机组的设计选型,推导了新风机组净化效力和净化能效评价指标的数学表达式,并利用自行研制的间接蒸发冷却新风机组,分析了2种过滤器在不同运行工况下净化PM2.5的特性。结果表明,MERV 7+16和MERV 7+13的计数效率均随颗粒物粒径增加而提高,且前者的计数效率高于后者;由于滤材的不同,MERV 7+16的初阻力更小。MERV 7+16的渗透系数更小,其净化效力也要大于MERV 7+13;由于PM10在室内的自然沉降作用更显著,过滤器对PM10的净化效力明显大于PM2.5和PM1。将室内新风负荷作为新风机组能耗的一部分,在对比天津和南宁地区新风机组的净化能效时发现,由于两地区冬季室外温度存在明显差异,导致处于天津地区的新风机组若要在冬季获得同等的洁净空气量,需付出更多的能耗代价。     

机械蒸发处理垃圾渗滤液的试验研究

对生活垃圾填埋场渗滤液原水、MBR出水、NF浓缩液分别进行机械蒸发试验。结果表明,机械蒸发装置适合MBR产水、NF浓缩液的处理,回收率达到90%;COD和氨氮的去除率达到92%以上,达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)的表2标准。渗滤液原水则不适合用机械蒸发法处理。     

体积含水率对铀尾矿氡析出率影响的试验研究

选取我国南方某铀尾矿库的自然尾矿样品,分析了其粒径分布和主要化学成分,设计并制作了测定铀尾矿氡析出率的室内试验装置,采用RAD7氡检测仪测定氡浓度,SM200水分仪测定铀尾矿的体积含水率,并阐述了试验步骤。采用对照试验的方法研究了体积含水率对铀尾矿氡析出率的影响规律。结果表明,随着体积含水率的增加,氡的析出率先上升,当铀尾矿体积含水率达到10%~12%时,氡析出率最高;之后,氡析出率随着铀尾矿体积含水率增加而下降。     

低强度超声对短程硝化污泥活性的影响

为提高短程硝化反硝化脱氮效率,采用低强度超声对短程硝化反应进行强化,通过对比氨氧化率和亚硝酸盐生产量,考察低强度超声对短程硝化污泥活性影响。首先,通过对超声能量的优化试验,发现低强度超声能够提升短程硝化污泥反应速率,且超声能量为43.20 kJ时氨氧化率和亚硝酸盐生成量最大;然后考察超声能量与污泥浓度的关系。结果表明:1)在相同超声能量(43.20 kJ)条件下,随着污泥质量浓度(0.34~1.03 g VSS/L)增加,能量密度降低,反应速率不断提高;2)保持污泥浓度恒定,增加超声能量,发现在43.20 kJ时短程硝化污泥活性最好,氨氧化速率比对照组提高25.42%,继续增加能量后去除速率开始下降,原因是适宜的能量会增加微生物细胞壁和细胞膜的通透性,加快基质传递和反应速率,提高微生物活性,但当所施加能量超出其所能承受范围,则会对微生物内部产生损害,降低其活性;3)考察超声能量对胞外聚合物浓度和酶活性影响,在43.20 kJ条件下,多糖、蛋白质和胞外聚合物(EPS)浓度分别提高了18.32%、26.54%和22.05%,氨单加氧酶活性增加19.82%。研究表明,由于低强度超声作用加快胞外聚合物分泌,增加生物酶活性,进而促进了短程硝化污泥反应速率。     

阻挡放电光催化净化低浓度含H2S废气试验研究

采用介质阻挡放电光催化方法对低浓度含H2S废气进行试验研究.正交试验结果表明,外加电压对H2S去除率的影响最为显著,其次为初始浓度以及模拟废气停留时间.H2S去除率随外加电压的上升而升高,随初始浓度的增大而降低,随模拟废气停留时间的增长而升高.填料表面负载纳米TiO2光催剂化可有效提高H2S去除率,在外加电压达到22 kV时,有光催化剂比无光催化剂时去除率提高11.9%.研究表明:介质阻挡放电协同光催化净化低浓度含H2S废气能达到85%以上的去除率,且不易产生二次污染.     

净水污泥对水中氨氮的吸附效能研究

采用自来水厂产生的废弃物——净水污泥制备吸附剂,研究了吸附剂制备条件及改性方法对氨氮去除效果的影响。通过EDX、XRD、FTIR、SEM和BET分析可知,净水污泥富含金属元素,表面粗糙,比表面积较大。正交试验结果表明,当焙烧温度为500℃、焙烧时间为3 h、净水污泥吸附剂的粒径为125~150μm时,净水污泥吸附剂对模拟废水中氨氮的去除效果最佳。分别采用酸、碱、盐对净水污泥进行改性,发现经3种物质改性的净水污泥吸附剂对氨氮的去除效果均优于未改性净水污泥,且碱改性净水污泥的去除效果最优,对氨氮的吸附量是未改性净水污泥的2.13倍。分别将吸附试验数据与Langmuir方程和Freundlich方程拟合,得出净水污泥对氨氮的吸附符合Langmuir方程。     

复合药剂对不同类型重金属污染土壤的固化修复

为了考察复合药剂对Pb、Hg、Cr、Cd、Zn、Cu和Ni污染土样的固化修复效果,以重污染企业用地、冶炼厂河道底泥和自配土壤为污染土样进行试验,试验中的普适复合药剂主要为含磷酸盐沉淀剂、黏土和水泥,视情况辅以无机还原助剂和有机络合助剂。在普适药剂(相对原土样的质量分数15%)、还原剂(5%)和有机助剂(2%)的组配下,处理后的重金属浸出质量浓度低于GB 18598—2001标准值。普适药剂对Pb、Cd、Zn、Cu、Ni的固化有效,磷酸盐是促成Pb固化的关键成分,黏土和水泥分别起到吸附固定和物理包封的作用。无机助剂中的还原/络合性成分和硫化物分别对Cr(VI)和Hg的固化有明显的促进作用。对于Pb、Cd、Zn、Cu复合污染土壤的修复,分析了重金属浸出质量浓度随普适药剂投加量变化的特征曲线,结果表明,Pb比Cu的曲线斜率更大,表明Pb的固化效率更高;Cd和Zn具有相似的曲线形状,推测二者具有类似的固化机理。     

好氧颗粒污泥生物吸附酸性红B的试验研究

为了考察灭活好氧颗粒污泥(Aembic cranular Siudge,AGS)生物吸附偶氮染料酸性红B(Acid Red B,ARR)的能力,对初始pH值、吸附剂用量、ARB初始浓度以及NaCl浓度等条件对生物吸附的影响进行了批式试验.结果表明,初始pH值是影响ARB生物吸附的最苇要因素,最佳pH值为2.0.平衡吸附量随ARB初始浓度的增加而增加,随吸附荆浓度和NaCl浓度的增加而减少.通过傅立叶红外光谱分析得出AGS上的化学官能团(如胺基、羧基和羟基等)是吸附酸性红B的活性位置.研究表明,灭活ACS可以作为一种低成本的生物吸附剂来去除偶氮染料ARB及类似染料.     

铁屑作为PRB介质修复铬污染地下水的室内试验研究

以铁屑为反应介质,首先对PRB修复铬污染地下水的影响因素(铁屑酸化预处理、投加量、反应时间、初始p H值、粒度)进行了研究,在此基础上进行3因素3水平和1因素1水平混合正交试验,确定最佳反应条件,进而对以铁屑为PBR介质修复铬污染地下水的处理效果进行了动态试验。结果表明,Cr(VI)的去除率主要受初始p H值、反应时间、铁屑粒度、铁屑投加量和铬溶液初始质量浓度的影响。对于处理200 m L质量浓度为5 mg/L的铬溶液,最佳条件为:p H值调至3,投加酸预处理铁屑1.5 g,反应60 min。废水通过介质的流速越小,初始Cr(VI)质量浓度越小,去除率越高。     

废轮胎再燃脱硝试验研究

针对氮氧化物污染气体的脱除和废轮胎的能源资源化利用,对废轮胎胶粉的再燃脱硝特性进行了试验研究.利用模拟烟气在一个两段式管式炉实验台上对基于废轮胎胶粉和不同灰份组成的混合燃料进行了再燃和燃烬脱硝试验.再燃和燃烬温度分别为1 150 ℃和1 250 ℃.结果表明,废轮胎具有优良的再燃脱硝效果,在典型的再燃条件下其脱硝效率和天然气相当,再燃段SR2最佳值在0.9～0.95.当进口NO体积分数从0.05%增加到0.08%时,再燃脱硝的效率增加,但随NO体积分数的增加效率曲线逐渐变得平缓.但当停留时间增加到一定时间后,则脱硝效率均呈现出趋于渐近值的特点.在停留时间大约为0.3 s时可达到最好的脱硝效果.随着SR2的增大,再燃中间产物HCN的生成量逐渐下降,而NH3的生成量在SR2大于0.9后变化不大.当把废轮胎胶粉与布袋除尘器所收集的电厂褐煤灰混合使用时,再燃和燃烬两段脱硝试验的效率高达86%,和同样条件下天然气的混合两段脱硝试验非常接近.通过检测该条件下再燃中间产物HCN/NH3的生成量发现,褐煤灰能有效地控制再燃中间产物HCN/NH3的生成,避免了HCN/NH3在燃烬段的二次氧化.研究表明,废轮胎胶粉是一种非常好的再燃脱硝替代燃料.