污泥热解残渣对废水中Cr(VI)去除作用的研究

为探索污泥热解残渣的资源化利用途径,研究污泥热解残渣直接用作吸附剂去除废水中Cr(VI)的可行性,分析热解温度、时间以及吸附时间、溶液pH值和吸附剂用量等因素对污泥残渣吸附性能的影响.结果表明,在700 ℃下热解1.0 h的污泥残渣的吸附性能最佳,吸附过程可以用准二级反应动力学方程描述;污泥残渣对Cr(VI)的吸附受多种过程(如化学吸附、颗粒内扩散等)反应速度的影响;Langmuir模型和Freundlich模型均能很好地对试验数据进行拟合,相对而言,吸附行为更符合Langmuir模型;当吸附时间为24.0 h,初始溶液pH=4.0,吸附剂质量浓度为20 g/L时,污泥残渣对Cr(VI)的最大吸附质量比qmax为13.87 mg/g.研究表明,将污泥热解残渣作为廉价吸附剂处理含Cr(VI)废水有一定的应用前景.     

油污染场地土壤热解终温试验研究

目前,含油污染场地土壤处理中对终温影响的研究不够。采用固定反应床对该类污染土壤进行热解处理终温模拟试验。在升温速率、终温时间及真空度(20℃/min、30 min和70 k Pa)不变的条件下,考察了不同热解终温下热解残渣的含油率,并利用GC-MS对不同热解温度下含油土壤热解油进行了分析。结果表明:随热解终温不断提高,各试验土壤样品热解残渣的含油率均逐渐降低,0~260℃范围内热解残渣的含油率下降最快,其中260℃下热解速率分别为2.93mg/min、1.99 mg/min、1.57 mg/min、1.39 mg/min、1.15 mg/min,之后下降速率减缓,到300℃后基本保持不变;含油土壤最宜热解终温为260℃,此时含油土壤中石油烃质量比低于3 000 mg/kg(初始质量比为17 438~42 656 mg/kg);热解油中高分子碳氢化合物含量随热解终温不断提高而逐渐升高。     

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.     

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.     

土壤中HCHs热解吸动力学研究

采集北京某农药厂旧址的农药污染土壤,对土壤中六六六(HCHs)的热解吸修复温度进行优化选择,研究了HCHs的热解吸动力学以及土壤含水率对热解吸修复效果的影响。结果表明,热解吸修复技术可有效去除土壤中的HCHs,在310℃时土壤中∑HCHs的去除率达到97.77%,且此时土壤中的∑HCHs质量比(0.93 mg/kg)低于我国《展览会用地土壤环境质量评价标准》,然后继续升高温度,去除率的变化不明显。土壤中∑HCHs的热解吸动力学过程符合二级动力学方程(R2=0.976),热解吸过程受土壤中∑HCHs质量比的影响较大,即随时间增加,热解吸速率会迅速降低。土壤水分对热解吸效果有一定的影响,特别是当土壤含水率超过16%时,β-HCH、γ-HCH、δ-HCH的去除率明显降低,而对α-HCH的影响较小。     

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.     

含油污泥的热解及尾渣制陶粒工艺研究

对长庆油田落地油泥热解和尾渣制陶粒工艺进行研究,以尾渣含油率为评价指标,考察了进料速率、热解终温和热解时间对尾渣含油率的影响,优选出最佳的热解工艺参数,并对尾渣的性能及制陶粒工艺进行了研究。结果表明,当进料速率为7.0 t/h、热解终温和热解时间分别为550℃和2.5 h时,热解尾渣的含油率可降至0.3%以下,且污染物含量均满足GB 4284—2018要求;在尾渣与黏土的质量比为7∶3、预热温度为500℃、预热时间为40 min、烧结温度为1 050℃、烧结时间为30 min、升温速度为20℃/min的条件下,制备的陶粒性能符合GB/T 17431.1—2010要求。此技术达到了含油污泥无害化处理和资源化利用的目的。     

废胶粉的热重实验及与神华煤粉热解的比较

应用热重(TG)和微商热重(DTG)对废轮胎胶粉(74～250 μm)的热解特性进行研究,并与神华煤粉的热解做了对比.实验的加热速率分别为10 ℃/min、20 ℃/min和40 ℃/min,加热的初始温度为室温,终止温度为600 ℃或800 ℃,气氛为N2,流量为20 mL/min.结果表明,废轮胎胶粉的热解主要失重区可以分为3个阶段: 第1个阶段主要是少量水分和焦油的析出,以及增塑剂和其他一些有机助剂的热分解; 第2个阶段主要是天然橡胶的热分解; 第3个阶段则主要是合成橡胶的热分解.废轮胎胶粉的热解过程随升温速率的增加而向高温方向移动.随着升温速率的升高,热解特性指数越来越大,表明其挥发分析出特性越来越好,即升温速率的提高有利于废轮胎的热解反应进行.粒径在小于1 mm时,热解特性受粒径影响很小.比较发现,废轮胎胶粉热解的初始温度比煤粉低,热解温度范围比煤粉小,热解开始阶段的波动比煤粉轻微,热解的最大失重率比煤粉的大,热解挥发分析出特性更好.     

微波高温热解污水污泥各态产物特性分析

将SiC及污泥本身的热解固体残留物分别添加到污泥中,实现污泥在微波场中的快速升温及高温热解,并对其液、气、固3态产物的特性及再利用价值加以分析.实验表明: 添加SiC及固体残留物的污泥微波高温热解液态产物的热值可以达到37 MJ/kg以上,多环芳烃(PAHs)含量低于5.37%; 气态产物中H2和CO的体积分数在54%以上,热值达到9 420 kJ/m3; 添加热解固体残留物的污泥微波热解固态产物的比表面积达到305 m2/g.污泥微波热解产物的特性为其用作燃料和吸附剂提供了可能.     

旋转流污水预处理器处理小城镇生活污水稳定性的试验研究

旋转流污水预处理是近几年提出的用于小城镇生活污水预处理的技术,它是利用旋转流场产生的离心力场和流体剪切力强化筛网过滤的新型技术.为了更好地研究该技术在小城镇生活污水处理中利用的可行性和稳定性,在中试条件下研究采用不同的进口阀门开度、排泥口阀门开度、进口初始流量对系统运行能力和稳定性的影响.结果表明,进口和排泥口阀门开度对系统压降的影响较大,进口和排泥口阀门开度分别为2/3和1/3时可实现较长时间的稳定运行.悬浮颗粒物和CODCr的去除率可达到57%和19%,比细格栅+涡流沉砂池的去除效率高.旋转流污水预处理可以稳定有效地应用到小城镇污水处理中.     

污泥、底泥与粉煤灰烧结陶粒的工艺研究

研究了污泥、底泥与粉煤灰烧结陶粒的配方、预热温度、物料含水率对陶粒比表面积、抗压强度、吸水率和表观密度的影响,同时对影响陶粒烧结的主要工艺进行正交试验研究.结果表明,原料配方对陶粒主要性能影响无明显规律;充分预热有利于提高陶粒强度,而不充分预热可以提高陶粒孔隙,降低陶粒密度;坯料含水率的提高会导致陶粒结构松散,降低陶粒抗压强度,增加吸水率.另外,烧结温度对于制备滤料和骨料都是最重要的影响因素.对于制备滤料,污泥添加量对陶粒比表面积的影响不确定,需要根据实际情况确定,而提高升温速率有利于提高陶粒比表面积;对于制备骨料,坯料中污泥质量分数宜在30％～35％.     

城市污水处理厂污泥固化处理技术研究

以水泥、粉煤灰和煤渣为固化剂对城市污水处理厂的污泥进行固化处理.通过抗压强度和重金属浸出毒性来评价污泥固化块的力学性质和安全性能;采用XRD和SEM分析污泥固化块的组成和微观结构.结果表明,水泥、粉煤灰、煤渣对污泥固化块的抗压强度具有有利影响.当水泥掺量为0.07 kg/kg,粉煤灰掺量为0.02 kg/kg,煤渣掺量为0.06 kg/kg,即m(污泥):m(水泥):m(粉煤灰):m(煤渣)＝1:0.07:0.02:0.06时,养护7 d的污泥固化块抗压强度约为1.8 MPa.该配方的污泥固化块对重金属具有较好的固定效果,浸出液中重金属质量浓度满足国家标准.污泥的含水率对污泥固化效果具有不利影响.     

喷射床电沉积法处理含铜废水的试验研究

以实验室模拟含铜废水为研究对象,采用恒电流喷射床微粒电沉积法对其进行条件试验.结果表明,在pH=3.0、沉积液质量浓度为1 g/L、恒电流为10 A、阴极微粒粒径为1.8 mm、沉积液温度为20℃、鼓入氮气的条件下,铜离子的最大去除率为87.64％,平均电流效率可以达到81.53％,较同等条件下平板电极提高了63％.喷射床微粒电极采用的阴极微粒电极具有较大的比表面积,微粒的喷射循环能够有效地消除沉积过程中出现的浓差极化现象,鼓入氮气可以明显降低沉积液中的溶解氧浓度,从而抑制沉积的金属铜返溶,因此,喷射床微粒电沉积法在处理含铜废水时能够获得较高的电沉积率和电流效率.     

活化剩余污泥对Pb2+的吸附热力学研究

以城市污水处理厂脱水干污泥为原料,以浓硫酸为活化剂,制备活化剩余污泥吸附剂,采用正交试验法考察了Pb2+初始质量浓度、初始pH值、吸附温度、活化剩余污泥投加量对活化剩余污泥吸附性能的影响.结果表明,活化剩余污泥对Pb2+的最佳吸附条件为pb2+初始质量浓度60 mg/L、初始pH值5、活化剩余污泥投加量100mg、吸附温度288 K,影响从高到低的各因素为Pb2+初始质量浓度、吸附温度、初始pH值、活化剩余污泥投加量.采用Langmuir、Freundlich、D-K-R吸附等温方程对不同温度下的吸附平衡试验数据进行拟合.Langmuir吸附等温方程可以较好地描述活化剩余污泥对pb2+的吸附平衡过程.其吸附过程吉布斯自由能△G为-3.35 ～-0.32 kJ/mol,焓变△H和熵变△S均为负值,表明活化剩余污泥对pb2+的吸附是自发的、以物理吸附为主的放热反应.