Hydration properties of eco-cement pastes from waste sludge ash clinkers

Three types of hydraulic cements have been developed by incorporating sludge ash from a primary sewage treatment plant and a water purification plant, as well as slag from steelworks (ferrate), as a partial replacement for clay, silica, alumina, and iron oxide in raw cement meal. The raw meal for the pre-determined recipes was prepared by heating it to 1400 degrees C for 6 hr in a clinkerization process, using a simulated incinerator and smelter. The major components of ordinary Portland cement, C3S, C2S, C3A, and C4AF, were all found in the clinkers. Of the three types of eco-cements, the eco-cement A paste was most similar to ordinary Portland cement in terms of composition and compressive strength development, while the eco-cement B paste showed early strength development. The differential thermal analysis species analyses indicated that the hydrates in the eco-cement pastes were mainly calcium hydroxide and CSH gels, like those found in ordinary Portland cement paste. Moreover, the degree of hydration, as determined by nuclear magnetic resonance, increased in all eco-cement pastes with an increasing curing age. The results indicate that it indeed is feasible to use sludge ash and ferrate to replace up to 20% of the mineral components of raw materials for cement.     

陶瓷烧成中气氛及温度对NOX生成的影响

通过对不同烧成气氛NOX的生成进行测试分析,得出还原气氛可抑制NOX的生成.但在没有催化剂存在的情况下,CO对NO的还原效果不显著;其次,在烧成温度较低(1 200 ℃以下)、高温阶段温度场均匀性较好且使用洁净燃料(即含氮量较小的燃料)的情况下,快速升温将导致NOX生成的增加,此时快速型NOX起主要作用;第三,烧嘴的合理布置、改善窑体结构和加强高温阶段窑内温度场的均匀性可以减少NOX的生成.     

Interaction between pollutants produced in sewage sludge combustion and cement raw material

Nowadays the use of waste as secondary fuel in clinker kilns is an extensive practice, but the interaction between cement raw material (CRM) and the combustion gases of the fuels has not been extensively studied. Because of that, in this work the effect of the interaction of exhaust from the combustion of sewage sludge and CRM has been studied in a laboratory furnace. The experiments were performed at 300 degrees C, close to the temperature at the cyclones in a cement industry. The behavior of volatile compounds, polycyclic aromatic compounds (PAH) and polychloro dibenzo-p-dioxin and polychloro dibenzofurans (PCCD/F) were analysed in the presence or absence of CRM. The results obtained show that the presence of CRM at the outlet of the combustion gases is beneficial for the decrease of pollutant emissions.     

油泥制备除油吸附剂

以油泥为原料,采用ZnCl2活化法制备吸附剂,吸附处理水中的油类物质。研究了制备油泥吸附剂过程中活化剂ZnCl2溶液浓度、固液体积比、活化温度、活化时间对吸附剂性能的影响,并对吸附剂比表面积和孔隙分布进行了分析。确定了技术经济性最佳的制备条件为ZnCl2溶液浓度5.0 mol·L-1,固液体积比1：1.5,活化时间2.0 h,活化温度450℃,吸附剂BET比表面积为316.088 2 m2·g-1,对水中油类污染物质去除率为94.61%。     

水泥旋窑并行处理城市污水厂污泥的污染物排放研究

通过重庆某水泥厂的工业试验,测定了水泥旋窑并行处理城市污水厂污泥的烟气参数及污染物排放指标,分析了并行处理污泥对旋窑烟气的影响程度及各项指标之间的相关性。结果表明：①在污泥添加速率增大时,烟气流速、排气量、含氧量、空气过剩系数、HF和SO₂等排放浓度均随之增加,粉尘、NO_x排放浓度基本保持不变,HCl排放浓度下降,CO排放浓度先剧增后缓慢下降,而总烃排放浓度无明显规律;②污泥添加速率与SO₂排放浓度、烟气流速与排气量、含氧量与空气过剩系数、总烃浓度与SO₂排放浓度、烟气流速与总烃浓度呈显著正相关,污泥添加速率与HCl浓度、SO₂浓度与HCl浓度、NO_x与总烃浓度呈显著负相关;③烟气排放的污染物主要来自煤的燃烧,各指标之间的相关性主要表现为煤耗量增加而引起的连锁效应,但污泥本身在高温条件下燃烧产生的污染物较少,由污泥燃烧产生的污染物之间的相关性较小;④污泥添加速率达到2.4 t/h时,水泥旋窑并行处理城市污水处理厂污泥过程中所有指标均满足国家及相应的控制标准,但其参数优化及污染物控制极为复杂,该方法处理污泥需要进行深入研究才能在工业上应用。     

废物水泥窑共处置产品中重金属释放模型研究——混凝土路面场景

通过模拟煅烧试验制取水泥熟料,并制得混凝土样品。在混凝土路面场景分析的基础上,参照欧盟固体中无机组分有效量测试方法(EA NEN7371),以pH=3.2的HNO3/H2SO4溶液(质量比为1∶2)为浸取液,在液固比为20 L/kg条件下,对混凝土样品进行模拟浸出实验;参照欧盟块状材料中无机组分的扩散实验方法(EA NEN7375)测定混凝土样品中重金属的有效释放量。模拟浸出实验结果表明,Cr、Ni和Cd在浸出过程中扩散控制是其释放的主要因素。在此基础上建立了重金属在混凝土路面中的释放模型。实验室实测累积释放量(实测值)与模型预测累积释放量(预测值)的拟合检验结果表明,实测值与预测值之间差异不显著,释放模型能较好地预测混凝土路面中重金属的长期累积释放量。     

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。     

Emission characteristics of granulated fuel produced from sewage sludge and coal slime

The neutralization of wastewater treatment residues is an issue for many countries. The European Union (EU) legal regulations have limited the use of the residues in agriculture and implemented a ban for their disposal. Therefore, urgent action should be taken to find solutions for the safe disposal of sewage sludge. The problem refers in particular to the new EU member countries, including Poland, where one can now observe an intensive development of sewage system networks and new sewage treatment plants. At the same time, these countries have few installations for thermal sewage sludge utilization (e.g., there is only one installation of that type in Poland). Simultaneously, there are many coal-fired mechanical stoker-fired boilers in some of these countries. This paper presents suggestions for the production of granulated fuel from sewage sludge and coal slime. Additionally, among others, lime was added to the fuel to decrease the sulfur compounds emission. Results are presented of research on fuel with two average grain diameters (approximately 15 and 35 mm). The fuel with such diameters is adapted to the requirements of the combustion process taking place in a stoker-fired boiler. The research was aimed at identifying the behavior of the burning fuel, with special attention paid to its emission properties (e.g., to the emissions of oxides of nitrogen [NO(x)], sulfur dioxide [SO2], and carbon monoxide [CO], among others). The concentration and emission values were compared with similar results obtained while burning hard coal. The combustion process was carried out in a laboratory stand where realization of the large-scale tests is possible. The laboratory stand used made simulation possible for a wide range of burning processes in mechanical stoker-fired boilers.     

超声波工作参数对污泥中磷释放的影响

若能有效释放与回收污泥中的磷,对缓解磷资源短缺有重要意义。为获得较好的磷释放效果,本研究以剩余污泥为研究对象,考察了超声波法处理污泥过程中超声波作用时间和声能密度对磷释放的影响。实验结果表明,在超声波作用60 min内,污泥中的磷释放量随超声波作用时间的延长而明显增加;磷释放随声能密度的提高呈现先快后慢的上升趋势,声能密度在0.2~1.2 W/mL范围时,其对磷释放的贡献度随超声波作用时间的提高而降低;污泥所释放的磷以PO43--P为主,占所释放TP的59.5%~87.2%;污泥中磷的释放量随超声能量增大而提高,上升趋势为先快后慢,在相同超声能量下,低声能密度长超声波作用时间下的磷释放效果优于高声能密度短时间下的释放效果。     

前处理残余铝对曝气池活性污泥的影响规律研究

从活性污泥的絮凝特点、有机物与 NH 4-N 的微生物代谢过程等方面探讨前处理残余铝对曝气池活性污泥的影响规律.结果显示,随着进水Al3 浓度的不断增加,污泥瞬时沉降速度明显增加,而对污泥沉降比影响不大.Al3 对COD去除率基本上没有影响,而对废水中 NH 4-N 氧化过程的影响却非常明显,随着活性污泥中Al3 的逐渐增加, NH 4-N 去除率出现了先升后降的变化趋势. NH 4-N 去除率下降的趋势与Al3 对微生物细胞膜电解质透性的影响规律呈负相关关系,说明Al3 对氨氧化微生物种群的干扰作用最强.     

脱水污泥制备聚合物合成"木材"的研究

以污水处理厂脱水污泥和废塑料为主要原料 ,通过污泥处理、聚合物改性 ,采用热塑复合法可以制备出聚合物复合材料及对应的微孔材料 ,影响材料性能的主要因素有污泥形态、废塑料种类以及它们之间的质量比等参数。最终材料表现出木材的很多性能 ,是一种使污泥高附加值利用的有效方法。     

水泥回转窑共处置含砷污泥

通过水泥窑共处置含砷污泥的煅烧实验,探讨了不同掺加量(0%、2%、5%、10%和15%)对水泥煅烧过程易烧性的影响。采用X-射线衍射仪(XRD)对熟料样品的矿物相进行研究,并对水泥制品进行抗压和抗折测试,同时对熟料中砷的固化率进行分析。实验结果表明,掺加含砷污泥对熟料游离氧化钙含量影响显著,且能降低烧成温度。且掺加浓度的提高(2%~15%)对f-CaO含量影响不大。XRD测试表明,掺烧15%含砷污泥熟料的主要矿物相没有太大变化,其抗压和抗折实验结果与参比水泥相似,符合国家标准。砷元素的固化率为84.29%。     

城市污水厂石灰干化污泥对水泥易烧性的影响

针对城市污水处理厂污泥含水率高、体积大、泥质成分复杂且易造成二次污染的特点,采用石灰干化后利用水泥工业协同处置是其实现资源化的途径之一。实验结果表明,在煅烧温度1 400℃、保温时间60 min的条件下,掺加适量的石灰干化污泥有利于提高水泥生料的易烧性,熟料中f-CaO含量符合国家标准;掺加质量比为12%的石灰干化污泥煅烧所得熟料与空白参比熟料的物相组成基本相同,当石灰干化污泥掺量过大时应根据泥质成分对生料配比进行相应的调整,以确保熟料达到水泥生产的质量要求。研究成果可为水泥工业协同处置城市污泥提供借鉴与技术参考。     

The effects of nanomaterials on microstructures of sludge ash cement paste

To broaden the beneficial reuse of sewage sludge, small amounts of nanomaterial were considered as additives to evaluate influences of nanomaterials on microstructures of sludge cement paste. Paste specimens were manufactured using different mix designs and cured for various ages. Tests such as scanning electron microscope, X-ray diffraction, transmission electron microscope, and mercury intrusion porosimetry were then performed. Results obtained indicated that the quantities of crystallization in hydrates rose with the increased amounts of nanomaterial added. Moreover, nanomaterial additives could make crystallizations denser, pore sizes smaller, and the number of pores decreased. Consequently, the strength of sludge cement paste became better as more amounts of nanomaterial were added.     

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%.     

混凝法处理铝合金废水所得污泥的再利用研究

在分析中 ,对混凝法处理铝合金废水所得污泥再利用进行了研究 ,得到了适宜的操作条件。结果表明 ,用浓硫酸溶解污泥的最佳用量为 0 0 6— 0 0 8mL/g湿污泥 ,污泥的溶解率可达 80 % ,铝的溶出率也可达 90 %以上。把污泥的溶解液作混凝剂回用于废水的混凝处理也取得了良好的效果。     

水泥窑协同处置含铜污泥对水泥熟料性能及环境安全性的影响

针对目前没有合理方法处置含铜污泥的问题,利用水泥窑协同处置技术对含铜污泥进行处置,以达到废物资源化的目的。通过掺入不同量的含铜污泥煅烧成水泥熟料,探讨了含铜污泥对硅酸盐水泥熟料性能及其中所含重金属的浸出对环境安全性的影响。结果表明,含铜污泥的加入明显降低了熟料的f-CaO质量分数,改善了水泥生料的易烧性。当含铜污泥掺量为4%及以下时,含铜污泥掺入会有效促进硅酸盐水泥的水化,使3、7和28 d抗压强度最高分别可达到49.85、46.85和65.8 MPa;当其掺量超过4%后,会明显抑制水泥的水化,劣化水泥水化程度,使其力学强度迅速降低。熟料各矿物相对重金属元素的固化具有选择性,含铜污泥中含量最多的Cu主要存在于中间相中,少数分布于硅酸盐相中;含铜污泥中的Cu离子可以有效固化在水泥熟料中,固化率最高可达87%。Cu离子在水泥净浆中的浸出浓度低于工业固体废弃物浸出毒性鉴别标准的规定指标,水泥窑协同处置含铜污泥在使用中不会对环境造成二次污染。本研究结果可为水泥窑协同处置含铜污泥应用提供参考。     

氯元素对全废渣水泥性能的影响

针对以煤化工电石渣为主要原料的全废渣水泥生料中氯质量分数较高的问题,通过开展掺氯质量分数为0.1%~0.5%的CaO-SiO₂-Al₂O₃-Fe₂O₃-MgO-Cl体系热力学相图计算和水泥烧制实验,结合XRD表征、水泥强度测定和物质流分析等方法,探索了生料中质量分数高的氯元素对熟料物相和水泥性能的影响规律。结果表明,氯元素可促进f-CaO结合C₂S生成C₃S,并使得熟料中C₂S、C₃A和C₄AF质量分数降低。氯质量分数由0.1%上升至0.5%时,C₃S质量分数增加了16.58%,其中包含着少量Alinite相,C₂S质量分数在氯质量分数为0.4%时达最低值19.36%。当氯质量分数超过0.4%后,其促进C₂S向C₃S转化作用变弱,而Alinite相增长速率变大,在氯质量分数较高的体系中CaO、SiO₂和Al₂O₃倾向于与MgO和含氯物质结合生成Alinite相和Ca₁₂Al₁₄O₃₂Cl₂相。氯元素对熟料物相的影响规律映射到水泥强度上表现为,氯质量分数由0.1%上升至0.5%时,水泥3 d强度增长了约30%,但28 d强度上升空间不大。本研究结果可为附有旁路除氯系统的高氯水泥生产工艺生料氯质量分数的控制提供参考。     

初始pH对原污泥厌氧发酵产氢的影响

市政污泥（简称污泥）厌氧发酵产氢既可解决污泥的出路问题,又能产生清洁能源--氢气,是一种较为理想的处理处置方式。调节污泥适合的初始pH值能够提高污泥的产氢效率。为了考察不同初始pH值对污泥厌氧发酵产氢的影响,将未经任何预处理污泥（原污泥）的初始pH分别调到2.0~12.0,用于批式实验。研究表明：调节原污泥初始pH,适当条件下能促进氢气的生成。初始pH为强酸性条件时,污泥基本不产氢;初始pH在4.0~11.0,污泥总体产氢量也很低;初始pH=12.0条件下,污泥总体产氢量最高,比产氢率达到3.39 mL·（g VS）-1。不同初始pH下污泥的降解均以蛋白质降解为主。酸性条件下,蛋白质及糖类物质有一定降解;中性条件下,蛋白质及糖类物质都得到较好的降解,浓度均较低;碱性条件下,糖类物质的酸化较微弱,但蛋白质却得到较好的降解,降解蛋白质生成的TVFA由于甲烷菌受到抑制而产生积累。     

污泥龄对MBR中微生物特性的影响

研究了污泥龄(SRT)对膜生物反应器中微生物的存在状态、污泥增殖动力学、污泥活性及污染物去除率等的影响.研究结果表明,随着SRT延长,TB中多糖与蛋白质比例增大,这增大了细菌表面亲水基和疏水基的比例,使细菌存在状态由不稳定型(R型)向稳定型(S型)转变,造成污泥的沉降困难.MBR中微型动物群落结构随SRT的延长呈现规律...