粉煤灰/污泥烧结陶粒的研制与应用

以粉煤灰和工业污水处理站的剩余污泥为主要原材料,采用烧结法研制复合陶粒.分析了不同配方和不同烧结温度对陶粒性能的影响,以陶粒吸水率、容重为评价指标确定最佳配比和最佳烧结温度,并对陶粒用于铺设景观水底、治理城市水体进行了可行性分析.粉煤灰/污泥陶粒的容重为0.79～0.90 g/m3,吸水率为68.95%～80.01%.陶粒对水中氨氮和总磷吸附容量分别为0.03～0.05 mg/g和0.01～0.02 mg/g.     

城市污泥及其焚烧灰混合料烧结陶粒的实验研究

通过实验考察了直接利用城市污泥及其焚烧灰作为原料,采用2步烧结法工艺,烧结制取陶粒的可行性,并分析了工艺条件和物料配比对陶粒产品的吸水率和密度等性能指标的影响。实验结果表明,在不添加其他任何添加剂的情况下,城市污泥及其焚烧灰可以直接用于烧结制取陶粒。在物料配比为(1∶1~2∶1)和烧制条件(900~1 050℃)下焙烧5~20 min,可以获取不同性能的陶粒产品(吸水率为45.32%~4.11%、密度为1.67~0.84 g/cm3)。物相分析进一步表明,1 050℃是污泥灰物相发生变化的主反应温度。这为实现采用一种原料源(污泥及其污泥灰渣)制备陶粒的资源化利用方式提供了尝试。     

污泥与底泥烧结陶粒骨料的中试研究

建立了中试研究生产线,工艺流程包括干燥、粉磨、混合上料、成型、烧结和烟气处理等,在中试生产线上,对污泥(包括工业污泥(ISS)和生活污泥(DSS))与底泥烧结制备陶粒骨料的物料配比、烧结温度、添加剂等相关技术参数进行了系统研究。研究发现,ISS中CaO和磷的化合物含量较高,导致骨料的膨胀性能不佳,添加一定量的生活污水污泥(DSS)可改善骨料的膨胀性能。中试研究确定600～800级的陶粒骨料烧结的适宜工艺条件为:配比SS∶DSS∶RS=1∶4∶5～1∶5∶4或DSS∶RS=3∶7～5∶5,烧结温度1 140℃,烧结时间28 min环境安全性研究表明,在陶粒烧结过程中大部分重金属在烧结过程中被固定在陶粒中,重金属浸出率非常低,在使用过程中不会对环境产生危害。     

弧叶型旋转窑烧制污泥陶粒实验研究

实验选取污水污泥、粉煤灰和港口淤泥为原辅材料,采取正交实验设计物料质量配合比与烧制工艺参数,遴选出最佳物料配比和优化的烧制工艺;依照选定物料配比和工艺参数采用弧叶型旋转窑烧制污泥陶粒并测定产品的1 h吸水率,软化系数,堆积密度,表观密度,颗粒级配,粒型系数以及产品浸出毒性等技术指标,选取制得陶粒产品替代全部天然石料配制...     

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。     

采用配方均匀设计法利用脱水污泥制备陶粒的研究

长期以来,对城市污水处理后产生的污泥处置一直是环保的难题,传统的处理处置方法均存在诸多问题,寻求一种好的处理处置污泥方法迫在眉睫。针对目前的问题运用带约束条件的配方均匀设计方法对粉煤灰-脱水污泥陶粒配方进行实验设计,运用三叶回转窑进行小试。研究了陶粒组分中粉煤灰、污泥、黏土的比例对烧成陶粒堆积密度、颗粒强度的影响;确定了最佳物料配比,使陶粒的性能测试指标均符合GB/17431.2-1998标准的规定。实验结果表明:烧制陶粒湿比例下脱水污泥用量达45%,干比例污泥用量15.2%,污泥减量化和资源化效果显著;陶粒浸出毒性实验结果表明各项指标均低于浸出液中危害成分浓度限值,达到了污泥无害化的效果;粉煤灰、污泥和黏土的优化质量(干)比例为79%,15.2%,5.8%;陶粒的堆积密度为600 kg/m3,筒压强度2.2 MPa,1 h吸水率10.2%,粒型系数1.3。     

河道底泥陶粒烧制的工艺条件及性能研究

探讨以河道底泥、污水污泥、黏土为原料制作陶粒的最佳烧制工艺条件,利用单因素实验对陶粒性能进行比较分析,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对微观结构进行表征分析。结果表明:以河道底泥烧制陶粒是可行的,预热温度和时间的控制将影响陶粒的轻质化,烧结温度应接近陶粒低共熔点,通过改变烧结时间可获得不同类型陶粒。烧制高强陶粒时,在陶粒体系低共熔点温度环境下延长烧结时间比单纯提高烧结温度更恰当。以预热温度400℃、预热时间20min、烧结温度1 175℃、烧结时间25min为烧制条件制作的河道底泥陶粒具有良好的性能,堆积密度为620kg/m~3,表观密度为1 125kg/m~3,筒压强度约为0.7MPa,吸水率达36.27%。     

化工污泥基轻质填料的制备及其应用

将化工污泥焚烧灰渣掺入粘土、干燥化工污泥为原料,添加自制无机重金属稳定剂S01,经烘干、预热、焙烧等工艺过程,制备了粒径为10~20 mm的水处理填料。通过单因素实验考察了干污泥添加量、污泥焚烧灰渣添加量、S01添加量、预热时间、烧结温度等工艺条件对填料性能(堆积密度、吸水率)的影响,确定了填料的最佳制备条件:干污泥添加量20%,焚烧灰渣添加量40%,S01添加量5%,预热时间30 min,烧结温度1 150℃。此时,填料的堆积密度为569.11 kg/m3,吸水率为9.84%,重金属浸出浓度远远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别(GB5085.3-2007)》的浓度限值。采用扫描电镜观察了填料表面和内部孔隙特征,发现最佳制备条件下制得的填料表面粗糙多孔,内部具有发达的孔道结构。开展了填料的生物挂膜研究,结果表明,在挂膜启动13 d后,化工污泥基填料滤池的COD和氨氮去除率均趋于稳定,分别达到95.6%和71.8%,该处理效果略优于市售填料。验证了化工污泥基填料应用于生物滤池的可行性。     

干化污泥制备节能烧结墙体材料

以干化污泥作为替代燃料和造孔剂加入到以页岩为主体的原料体系中,制备出具有节能效果的多孔污泥页岩烧结墙体材料,这是提高污泥利用效率和满足村镇建筑节能建材制备的有效手段,探究了城市污泥掺量、烧结温度和烧结保温时间对烧结墙体材料试样的物理性能、力学性能的影响规律。结果表明,在采用污泥和瘠性页岩为主要原料时不能满足多孔节能烧结墙体材料挤出成型要求,而应采用压制成型工艺,当污泥掺量为15%时,烧结温度为1 050℃,保温时间为6 h,可以制备出性能指标优异并满足工程实用的烧结墙体材料,且污泥中的重金属可有效固溶于材料内部,气体排放也可满足国家标准中的相关指标要求,研究结果对干化污泥的利用具有较好的指导意义。     

600 t/d新型污泥喷雾干化-焚烧 示范工程污染物去除效果

新型污泥喷雾干化-回转窑焚烧工艺是将脱水污泥通过雾化喷嘴形成滴雾后与高温烟气并流接触达到干化后再进行焚烧的集成技术.干化过程中湿污泥中有机物的挥发及该新型工艺的运行工况和污染物减排效果成为污泥处理处置领域关注的焦点.在对污泥喷雾干化焚烧工艺原理分析基础之上,对我国600 t/d新型污泥喷雾干化焚烧示范项目进行封闭式现场取样监测,通过成分分析、毒性监测等重点对污染物去除效果进行了研究,结果表明,该工艺通过自动控制可将出口烟气温度和干化污泥温度保持较稳定的状态,分别为(96±10)℃和(72±8)℃;喷雾干化塔内不存在粉尘爆炸危险,TVOC＜0.025 mg/m3;直接干化热利用率＞80％,优于间接干化;烟气排放口各指标均满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)的要求.     

以城市污泥为掺料制备烧结砖

以城市污泥为部分原料制备烧结砖,对不同烧成温度下不同污泥掺量的烧结砖的物理、力学性能进行了详细分析。结果表明,污泥可用于制备烧结砖,当污泥掺量≤12%,烧成温度为1 100℃时,烧结砖物理力学性能均符合烧结砖标准要求。此外,实验以污泥掺量为12%的烧结砖,烧成温度为1 100℃为例,进行了重金属毒性浸出实验,以考察烧制污泥砖对重金属的固化作用,进而评定污泥制砖的安全性。结果表明,经过高温焙烧,大多数重金属浸出毒性都显著降低,且符合规范要求,不会对环境造成危害。其中,重金属固化效果最好的为Zn,最差的为Cr。     

蚯蚓处理污水污泥制取土壤改良剂

将污水污泥和秸秆按不同比例混合后进行30 d预堆肥处理,然后在实验室条件下接种爱胜蚓(Eisenia fetida)开展60 d蚯蚓处理实验,研究污水污泥理化性质变化规律及其影响因素,并分析最终产品(蚯蚓粪)质量。结果表明,蚯蚓处理使污水污泥pH、有机碳(TOC)、C/N和病原菌含量显著降低,电导率(EC)升高,TN、TP、TK(总钾)、碱解氮、速效磷、速效钾分别升高26.8%～40.8%、26.7%～52.4%、25.9%～44.8%、43.0%～120.0%、88.6%～406.8%、38.2%～113.2%,发芽指数(GI)达到80%以上。由于基质分解矿化引起质量损失,使蚯蚓粪中重金属相对含量增加,但仍在土地改良允许范围内。蚯蚓放养密度和物料含水率及其交互作用对蚯蚓处理效果存在显著影响,处理污水污泥的最优工况为:放养密度2.5 kg/m2、含水率60%。堆肥-蚯蚓处理组合工艺可将污水污泥转化为无害的、有价值的土壤改良剂。     

蜂窝陶瓷载体生物膜技术处理农药废水

以蜂窝陶瓷为载体进行生物挂膜,处理经化学预处理后的某农药厂有机磷和除虫菊酯类混合废水。对处理结果、蜂窝陶瓷载体及其生物挂膜法的特点进行了深入讨论。当废水的COD为1 600～1 700 mg/L,TP(总磷)为70～80mg/L,DMAC(二甲基乙酰胺)为0.8～1.2 mg/L,甲醇为8～12 mg/L,pH为6.8～7.2,水温为27～30℃,流量为0.1 m3/h,水力停留时间为15 h,进水容积负荷约为2.5 kg COD/(m3.d)时,发现15 d就完成生物挂膜,连续运行20 d COD去除率为73%～75%,TP去除率为53%～55%,DMAC去除率为54%～57%,甲醇去除率为91%～93%。与同样条件下的普通活性污泥处理相比,COD去除率提高85%,TP去除率提高83%,DMAC去除率提高119%,甲醇去除率提高27%,排出的剩余活性污泥量减少89%。测得的活性生物膜量为1.8 kg/m2,生物膜的厚度为1.5～2 mm,用偏光显微镜摄取了载体表面生物膜的图像。     

Resource recycling through artificial lightweight aggregates from sewage sludge and derived ash using boric acid flux to lower co-melting temperature

This study focuses on artificial lightweight aggregates (ALWAs) formed from sewage sludge and ash at lowered co-melting temperatures using boric acid as the fluxing agent. The weight percentages of boric acid in the conditioned mixtures of sludge and ash were 13% and 22%, respectively. The ALWA derived from sewage sludge was synthesized under the following conditions: preheating at 400 °C 0.5 hr and a sintering temperature of 850 °C 1 hr. The analytical results of water adsorption, bulk density, apparent porosity, and compressive strength were 3.88%, 1.05 g/cm³, 3.93%, and 29.7 MPa, respectively. Scanning electron microscope (SEM) images of the ALWA show that the trends in water adsorption and apparent porosity were opposite to those of bulk density. This was due to the inner pores being sealed off by lower-melting-point material at the aggregates' surface. In the case of ash-derived aggregates, water adsorption, bulk density, apparent porosity, and compressive strength were 0.82%, 0.91 g/cm³, 0.82%, and 28.0 MPa, respectively. Both the sludge- and ash-derived aggregates meet the legal standards for ignition loss and soundness in Taiwan for construction or heat insulation materials.

Implications Artificial lightweight aggregates (ALWAs) could be synthesized from sewage sludge and derived ash. In this study, co-melting technology of low temperature was applied with boric acid as a fluxing agent and the formation temperature of glass phase was decreased to 900 °C. Both aggregates derived from sludge and ash meet regulatory standards of ignition loss and soundness in Taiwan for construction or heat insulation material.     

生石灰稳定干化对生活污泥理化性质的影响

生活污泥添加其干基质量6%、12%和18%生石灰稳定干化30 d,对不同时期混合物的理化指标进行取样分析。研究结果表明,生石灰稳定干化污泥,污泥的脱水性能得到有效改善,有机质和氮素的损失率分别为14%～29%和23%～26%,磷素含量稳定;微生物检测表明添加18%的生石灰能够有效杀死蛔虫卵。     

固化/稳定化处理污泥填埋气液转化模式

固化/稳定化污泥进行填埋产生填埋气,产气规律是指导填埋气收集处理系统设计的重要依据。通过构建大型填埋柱模拟填埋实验,研究不同固化材料添加量污泥气液转化规律。实验结果表明,原泥和固化污泥产气规律分为2种类型:前期产气速率呈线性增加,达到最大速率后产气速率呈指数降低。低添加量的固化污泥,产气分3个阶段,分别为产气抑制期、增长期和衰减期。高添加量固化污泥,产气只有一个阶段,产气速率随着时间推移逐渐减小,产气量很小。固化污泥降解过程就是有机质含量降低,气体产量、含水率增加相互转化过程,达到固化材料添加量25%时,水分和气体产生量均很小,降解受到很强抑制,产气150 d左右稳定,产气量很小,无需单独设置气体收集系统。     

超声处理对活性污泥系统污泥减量效果的研究

在活性污泥系统采用超声波处理剩余污泥以考察污泥减量效果及其对系统处理效果的影响.结果表明:在声能密度0.25～0.50 W/mL范围内,经过1～30 min的超声波处理,系统表观产率显著下降,剩余污泥的产量可以减少20%～50%左右.同时发现,污泥的沉降性能指标SVI有所下降,而污泥的稳定性有所提高,活性污泥系统的出水水质略有不同程度的下降.     

AB活性污泥法的生命周期能耗分析

运用LCA技术可从全过程的视角识别和比较不同城市污水处理工艺在其生命周期各个阶段的能耗,并在此基础上提出改善其能效的措施。运用LCA方法对AB活性污泥法处理系统从其原材料开采和加工开始直到污水厂施工建设、处理运行以及废弃拆除的LC全过程能耗进行了识别和量化分析,并与普通活性污泥法进行了平行对照。研究结果表明,AB法的LC能耗在微孔和穿孔管两种曝气条件下可双普通活性污泥法分别节省9.5％和15.8%,但由于污水中有机物大部分转化为污泥形态,其比能耗仅与普通活性污泥法相当。AB法处理系统污泥的稳定化处理已成为提高其能效的重要途径。     

几种模拟处理方式污泥淋出液重金属与养分特征

为了减少城市污泥重金属对农田的污染,更好地实现污泥农业资源化利用,通过盆栽实验研究不同处理(对照、黑网、附Fe黑网、附Fe黑网+K2SO4及附Fe黑网+玉米)对城市污泥淋出液重金属和养分含量等的影响。结果表明,黑网可降低污泥淋出液的Zn﹑Cd总量,且没有减少污泥淋出液中氮、磷和钾的总量。Fe(OH)3可使淋出液中Zn总量降低,但同时也显著减少了淋出液中的磷总量。K2SO4可降低淋出液中的Cu总量,且促进Fe结合磷的释放。玉米的种植可使污泥的总重降低,同时玉米籽粒和茎叶重金属含量达到饲料标准。综合来看,任何处理每次淋出液的Cu、Zn、Pb、Cd浓度均符合农田灌溉水标准,淋出液氮、磷、钾量占原污泥中氮、磷、钾总量的比例(0.98%～9.88%)远远大于重金属元素(Cu,Zn,Pb,Cd)占原污泥对应重金属总量的比例(0.04%～0.41%),污泥淋出液作为农田灌溉水进行肥水利用将是污泥农业资源化利用的适合途径,同时黑网+玉米处理可能是较理想的污泥综合处理利用方式。