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。     

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%。     

水泥窑协同处置含锌粉尘对水泥熟料性能及环境安全性的影响

利用水泥窑协同处置技术对含锌粉尘进行了处置。通过掺入不同量的含锌粉尘煅烧成水泥熟料,探讨含锌粉尘中重金属离子对水泥熟料性能和环境安全性的影响。结果表明,含锌粉尘中的Zn离子可以被有效固化在水泥熟料中,固化率最高可达98.11%;Zn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限值,故水泥熟料固化的危险废物在使用中不会对环境造成二次污染。此外,含锌粉尘的加入降低了f-Cao的质量分数,改善了水泥生料的易烧性;在熟料中,各矿物相对重金属元素的固化存在选择性,Zn离子在中间相中的固化率至少为73.04%,远高于其在硅酸盐相中的固化率;同时,背散射图像也表明,Zn离子主要存在于中间相。以上研究结果可为水泥窑协同处置含锌粉尘提供参考。     

铬污染土壤对水泥熟料强度和铬浸出浓度的影响

为探索水泥窑协同处置铬污染土壤（CCS）的可行性,用CCS部分替代硅质原料配制生料,于1 400℃煅烧成熟料,通过化学分析、强度测试、浸提实验及XRD/SEM分析,研究了CCS对生料易烧性、熟料强度及六价铬/总铬（Cr（VI）/∑Cr）浸出浓度的影响。结果表明,CCS能改善熟料烧成,掺量从0到15%,熟料中f-CaO含量略有下降,硬化试体的3 d、28 d、90 d强度略有提高。Cr（VI）/∑Cr浸出浓度随CCS掺量增加而增大,但随养护龄期延长而减小;当CCS掺量小于8%时,熟料3 d至90 d水化物的浸出液中,Cr（VI）浓度均低于0.05 mg/L,符合Ⅱ类地表水环境质量标准限值。铬离子浸出毒性减小是由于铬在熟料矿物和水化产物中的固溶以及水化产物对它的包裹封固作用。研究表明,水泥窑协同处置CCS是一种可行的无害化处理和资源化利用途径。     

铬污染土壤对水泥熟料强度和铬浸出浓度的影响简

为探索水泥窑协同处置铬污染土壤（CCS）的可行性,用CCS部分替代硅质原料配制生料,于1 400℃煅烧成熟料,通过化学分析、强度测试、浸提实验及XRD/SEM分析,研究了CCS对生料易烧性、熟料强度及六价铬/总铬（Cr（VI）/∑Cr）浸出浓度的影响。结果表明,CCS能改善熟料烧成,掺量从0到15%,熟料中f-CaO含量略有下降,硬化试体的3 d、28 d、90 d强度略有提高。Cr（VI）/∑Cr浸出浓度随CCS掺量增加而增大,但随养护龄期延长而减小;当CCS掺量小于8%时,熟料3 d至90 d水化物的浸出液中,Cr（VI）浓度均低于0.05 mg/L,符合Ⅱ类地表水环境质量标准限值。铬离子浸出毒性减小是由于铬在熟料矿物和水化产物中的固溶以及水化产物对它的包裹封固作用。研究表明,水泥窑协同处置CCS是一种可行的无害化处理和资源化利用途径。     

石灰污泥共热法在水泥煅烧中的应用

利用水泥窑尾的高温废气干化污泥是处理污泥且节约能源的新方法。为了模拟窑尾废气干化污泥的生产工艺,试验对污泥与石灰共热干化,研究了石灰(CaO)在污泥热干化过程中作用,可提高污泥的干化速率,减少有害气体排放及提高干化污泥的稳定性。研究表明,当石灰掺量质量百分含量达到10%时,250℃下污泥干化速率同比提高了19.6%;释放的H2S气体减少了95.1%;污泥中有机物含量减少了77.87%。     

水泥窑协同处置垃圾衍生燃料对烟气污染物排放及熟料品质的影响

水泥窑协同处置垃圾衍生燃料(RDF)可以实现垃圾资源化利用,但需确保不会造成烟气污染物排放超标或使水泥熟料品质受影响。研究了国内某水泥厂新型干法水泥窑协同处置RDF前后烟气污染物排放及水泥熟料品质变化的情况。结果表明,水泥窑协同处置RDF的烟气中SO_2、NO_x、NH_3、HCl和HF的排放均符合《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915—2013)。重金属与二噁英的含量相比于协同处置RDF前虽略有升高,但仍低于《水泥窑协同处置固体废物污染物控制标准》(GB 30485—2013)的排放限值。协同处置RDF基本不影响水泥熟料的矿物组成,抗折强度和抗压强度相比掺加RDF前有所提高,并且符合《通用硅酸盐水泥》(GB 175—2007)的中普通硅酸盐水泥的52.5R强度等级要求,安定性合格率提高至100.0%。协同处置RDF的水泥熟料中Cu、Cd、Cr、Pb、As、Ni的浸出浓度远小于《水泥窑协同处置固体废物技术规范》(GB 30760—2014)的标准限值。总之,水泥窑掺烧RDF对烟气污染物排放和熟料品质的影响较小,甚至可以提高水泥熟料的某些品质。     

市政污泥深度脱水药剂优化研究简

污泥含水率高影响污泥后续处置。利用化学药剂对污泥进行深度脱水处理可使污泥减量化、稳定化。为提高深度脱水效果,对添加剂进行了种类和添加量的优化研究（石灰、工业石灰、粉煤灰、硅藻土、十二烷基磺酸钠和飞灰;5%、10%、15%、20%、25%和30%）,另外,还进行了复合投加实验。研究结果表明,石灰、工业石灰、粉煤灰的深度脱水效果最好;复合添加中,25%石灰+5%粉煤灰,20%石灰+10%粉煤灰,10%石灰+20%粉煤灰的深度脱水效果最好。5%的石灰或者工业石灰的添加剂量使干化污泥pH值达到12.25,粉煤灰、硅藻土、十二烷基磺酸钠和飞灰的添加对干化污泥pH值影响相对要小。     

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...     

水泥窑协同处置危险废物的研究现状及其发展

水泥窑协同处置危险废物作为一种新兴的危险废物焚烧处置技术,具有焚烧温度高、停留时间长、处理效果好、改造成本低等多项优势,应用前景广泛。简述了中国危险废物的产生及处理处置现状,介绍了水泥窑协同处置技术,综合国内外最新的水泥窑协同处置危险废物的文献,从熟料性质、水泥质量以及烟气排放等角度综述了垃圾焚烧飞灰、污染土壤、农药废物以及污泥类危险废物这4种典型危险废物在水泥窑中的协同处置情况,分析了每种危险废物在水泥窑中协同处置的可行性,提出了实际应用过程中应该注意的问题,最后提出了未来水泥窑协同处置危险废物的研究思路。     

石灰投加比对污泥低温干燥特性及冷凝液性质的影响

为研究污泥石灰低温干燥特性,分别向脱水污泥中投加0%、3%、5%、7%、10%、12%和15%的石灰,对投加石灰后污泥低温干燥过程中含水率和干燥速率变化进行了研究,并对干燥后冷凝液的性质进行了分析。结果表明：低温条件下,向污泥中投加石灰后,污泥干燥过程中的含水率迅速降低,石灰投加比与混合后污泥初始含水率呈线性关系,与污泥临界含水率呈二次函数关系;投加石灰可以提高污泥的最大干燥速率;用干污泥代替部分石灰对污泥进行干燥,既可降低成本,又不影响干燥效率;污泥石灰低温干燥的冷凝液呈弱碱性,随着石灰投加比的增加,冷凝液中COD和TOC浓度降低,NH4+-N浓度略有升高,但冷凝液中污染物浓度均较低,可不经处理直接排入城镇污水处理系统。     

基于响应面法的污泥快速固化效能综合影响

针对现有污泥固化技术存在的固化养护时间长、低温条件下固化效能低等问题。研究提出污泥快速（3d）固化技术,采用响应曲面分析方法,重点考察了石灰、组分A、硅酸盐水泥、粉煤灰和温度等5因素对固化效能的综合影响,研究结果表明,石灰、组分A、硅酸盐水泥、粉煤灰和养护温度等因素对3d固化体的无侧限抗压强度和含水率的线性效应显著,石灰和组分A、石灰和养护温度对无侧限抗压强度的交互影响显著,石灰和粉煤灰、组分A和养护温度、硅酸盐水泥和粉煤灰对含水率的交互影响显著;得出了5因素对固化体3d无侧限抗压强度和含水率影响的定量模型,可对污泥快速固化进行优化和预测;并利用XRD和SED对污泥固化块的化学成分和微观结构进行了分析。     

基于响应面法的污泥快速固化效能综合影响简

针对现有污泥固化技术存在的固化养护时间长、低温条件下固化效能低等问题。研究提出污泥快速（3 d）固化技术,采用响应曲面分析方法,重点考察了石灰、组分A、硅酸盐水泥、粉煤灰和温度等5因素对固化效能的综合影响,研究结果表明,石灰、组分A、硅酸盐水泥、粉煤灰和养护温度等因素对3 d固化体的无侧限抗压强度和含水率的线性效应显著,石灰和组分A、石灰和养护温度对无侧限抗压强度的交互影响显著,石灰和粉煤灰、组分A和养护温度、硅酸盐水泥和粉煤灰对含水率的交互影响显著;得出了5因素对固化体3 d无侧限抗压强度和含水率影响的定量模型,可对污泥快速固化进行优化和预测;并利用XRD和SED对污泥固化块的化学成分和微观结构进行了分析。     

Effects of sintering atmosphere on cement clinkers produced from chromium-bearing sludge

The purpose of this study was to investigate the effects of sintering atmosphere (oxidizing and reducing) on the polymorphs of dicalcium silicates (Ca2SiO4, C2S) and on the chromium leaching of the belite-rich clinkers made from a chromium-bearing sludge. This sludge was generated in an electroplating factory, and in addition to chromium, it contained nickel, copper and zinc. In the clinker production, air was used as the oxidizing atmosphere, and carbon monoxide, which was produced by burning graphite with an insufficient amount of oxygen, was employed as the reducing atmosphere. Dicalcium silicates were substantially formed under both kinds of sintering atmosphere, but there was some nonhydraulic gamma-C2S in the clinkers produced under the oxidizing atmosphere. In addition, the amount of gamma-C2S decreased with the chromium-bearing sludge addition, whereas that of beta-C2S increased. The clinkers produced under the reducing atmosphere had less residual chromium, a finding that shows that more chromium was evaporated. However, the reducing atmosphere can decrease the proportion of hexavalent chromium (Cr(VI)) in the resulting clinkers. For other heavy metals, the residual amounts of nickel and copper generally increased with the sludge addition, but zinc was absent in most of the clinkers produced under the reducing atmosphere. This implies that the evaporation of zinc is much more significant than that of the other heavy metals under a reducing atmosphere. In the leaching tests, the concentrations of nickel, copper, and zinc were below the detection limits in all the leachates. In terms of chromium, the total leaching concentration was highly related to Cr(VI). The clinkers produced under the oxidizing atmosphere had high leaching concentrations of chromium, and thus failed to meet the regulatory limit. In contrast, the reducing atmosphere was effective in decreasing the chromium leaching, and it therefore makes the resulting cement clinkers more environmentally sound.     

剩余污泥生物干化处理及产物土地利用潜力

以昆明地区污水处理厂脱水污泥为对象进行生物干化处理,考察了典型工况条件下污泥干化处理效果,探究了微生物活性及其有机质代谢,并对干化处理产物的土地利用潜力进行了评价分析。结果表明,采用污水厂脱水污泥进行处理时,混合物料初始含水率以65%左右较为适宜,采用底部间歇曝气+顶部间歇抽风的通风方式,堆体自热升温至60 ℃以上,高温期持续时间长达30 h;干化处理120 h时,含水率降低至50%以下,水分净去除率达到16%。干化进程中,混合料中DOC质量浓度呈降低趋势,但SCFAs组分及其浓度波动明显。伴随着堆体温度的变化,常温、中温或嗜热微生物发生更替,微生物活性及其生化代谢差异明显。干化产物中可溶性磷以及氮钾质量分数均较高,重金属Cd、As、Hg满足GB4284-2018 B级标准限值,Cr、Pb等其他重金属质量浓度满足A级标准限值,种子发芽指数GI值高达90%,污泥干化产物具备园林绿化、矿山修复等方面土地利用前景。本研究结果可为污水厂污泥处理处置及资源化利用提供参考。     

水泥窑协同处置含油污泥

含油污泥是石油石化生产过程中产生的一种含油固体废弃物,现有的含油污泥处理技术主要解决了油泥中油气资源的部分回收,未实现油泥的彻底无害化.采用能谱仪、原子荧光光度计和等离子体发射光谱仪等检测手段,检测了不同油田含油污泥的成分、热值及重金属含量,并与水泥生产的相关标准进行了对比分析.结果表明,含油污泥灰分中氧化钙、氧化硅等含量总和均大于80%;灰分中重金属含量基本满足《水泥工厂设计规范》GB50295-2008中水泥熟料重金属含量要求,可作为水泥生产的替代原料.采集的各油田含油污泥平均热值达17.6 MJ/kg,大部分含油污泥都可以作为水泥生产的替代燃料.同时,水泥窑协同处置含油污泥时有害有机物被彻底分解,不会产生二次污染,能真正实现含油污泥的减量化、资源化和无害化,是一项值得推广的处置方式.     

电渗透脱水污泥干燥特性曲线及干燥模型

通过电渗透脱水技术及自然风干技术两种预处理方式降低污泥含水率,当污泥初始含水率相近时,研究经两种方式处理后污泥的干燥特性曲线,并对电渗透脱水污泥干燥特性曲线的优势情况进行探讨。在40—120℃的低温条件下,研究电渗透脱水污泥（泥饼厚度为3．5mm）的干燥特性曲线并分析其干燥特性。通过所得电渗透脱水污泥的干燥特性曲线,引人薄层污泥干燥模型进行数值分析。结果表明,在实验条件下,电渗透脱水污泥的干燥速率要优于自然风干污泥的干燥速率。随着温度的升高,电渗透脱水污泥的干燥速率随之升高,干燥到所需含水率的时间则随之减少。Logarithmic模型比其他模型更适合描述薄层电渗透脱水污泥在低温条件下的干燥特性。     

过氧乙酸和亚铁联用调质强化活性污泥过滤脱水性能

尝试采用过氧乙酸和亚铁联用来改善活性污泥过滤脱水干化效率,分析了调理过程中污泥比阻(SRF)和泥饼含水率、絮体粒径分布以及胞外聚合物(EPS)组成和分布的变化特征,深入研究了过氧乙酸(peracetic acid, PAA)和亚铁离子联合调理污泥对其脱水性能的作用机制。研究表明,投加适量PAA后,污泥pH降至2.5~4,加入亚铁离子会与PAA解离后产生的H2O2形成Fenton氧化体系,从而有效地氧化裂解污泥,降解EPS中蛋白质和多糖,促使其中结合水的释放。当亚铁与过氧化氢摩尔比和PAA投加量分别为2:1和0.1 g/gTSS时,污泥脱水性能达到最佳。最后,将污泥pH值调为中性后,由于反应过程中原位形成的三价铁的混凝作用,污泥脱水性进一步改善。本研究说明过氧乙酸和亚铁组合调理可以有效提高污泥的过滤和干化效能。     

粉煤灰与生石灰复合调理剂对市政污泥深度脱水性能的影响

污泥在污水厂厌氧消化和离心脱水后,一般含水率在80%~85%,为了后期有效的处理处置,需要进行深度脱水。实验采用化学干化法,投加不同比例的粉煤灰与生石灰复合调理剂,测定调理后污泥的含水率、脱水过滤速度和pH。实验结果表明,粉煤灰与生石灰复合调理剂可以有效改善污泥脱水性能,使泥饼含水率降低到60%以下,同时将污泥抽滤的脱水时长从20 min降至6 min内。此外,适当比例的复合调理剂可以大大降低污泥的pH,减小污泥后期处置带来的环境污染。