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%。     

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.     

污泥热干化和燃烧特性试验研究

分别在桨叶式干化机和热重仪上进行污泥干化和燃烧试验,研究了污泥干化特性和污染物排放特性,并对污泥的燃烧特性进行分析。结果表明,污泥干化过程分为黏稠区、粘滞区和颗粒区3个阶段。干化过程排放的污染气体有氨气、氯化氢、氟化氢、氰化氢、甲烷和挥发性有机酸等,其中氨气为主要污染气体。经冷凝吸收和活性炭吸附处理后,各种污染气体浓度均显著降低,其中氨气去除率最高,达97.04%。污泥干化冷凝液的BOD5和COD质量浓度分别为4 040、8 510mg/L,氨氮的质量浓度为1 025mg/L,pH为9.84,属于高浓度有机废水。污泥的燃烧过程可以分为3个失重阶段:水分析出阶段(50～150℃),挥发分燃烧阶段(150～450℃),固定碳燃烧阶段(450～650℃)。分别用Kissinger法和Ozawa法计算挥发分燃烧阶段和固定碳燃烧阶段的活化能和动力学方程,挥发分燃烧阶段的活化能低于固定碳燃烧阶段,表明挥发分燃烧阶段污泥更易燃烧。污泥的燃烧过程在650℃时基本完成,因此实际工程应用中,设计干化污泥的焚烧温度在750℃比较合理。     

深圳市污水处理厂剩余污泥干化特性研究

对深圳市污水处理厂旱季和雨季的剩余污泥泥质进行了分析,并采用桨叶式污泥干化机对剩余污泥的干化特性及干化过程中的污染物排放特性进行了研究.结果表明,相对于雨季剩余污泥,旱季剩余污泥的干化速率总体更高,旱季剩余污泥在含水率由80％降至60％的干化阶段,干化速率比雨季剩余污泥约高1倍,而当含水率低于60％后,两者的干化速率基...     

污泥热干化过程中重金属Pb、Cu、Zn的形态转化及稳定特性

基于不同干化工艺条件下,对城市脱水污泥在不同的温度下进行干化预处理研究,对干化后污泥中重金属的量及不同形态进行定量分析,研究污泥干化过程前后影响污泥中重金属含量及形态变化的条件因子。结果表明,污泥中不同重金属的含量差异较大,在不同工艺温度干化作用下,不同重金属形态含量发生了明显的变化,且不同重金属在干化过程中各形态含量变化差异较大。污泥在高温干化作用下,可使一部分重金属的交换态、可还原态和可氧化态向残渣态转化。高温对污泥中重金属形态有较好的稳定作用。研究结果对城市污泥热处理过程中重金属的污染迁移及控制有重要指导意义。     

过量生石灰对污泥含水率和有机物含量的影响

为了研究生石灰(氧化钙,CaO)处理活性污泥对污泥含水率和有机物含量的影响,通过向南京某城市污水处理厂出厂污泥投加过量CaO进行脱水实验,测定投加CaO后污泥的含水率;烘干后的脱水污泥进行热重实验,研究CaO投加量对污泥中有机组分含量的影响.脱水实验表明:随着CaO与污泥质量比的增大,污泥含水率迅速减小,当质量比达到1.5时,污泥达到完全脱水;投加过量CaO的脱水污泥呈干燥的粉末状,粒度均匀,可作为水泥生产的辅料。热重实验表明:投加CaO后单位干泥失重百分比随CaO与污泥质量比增大而逐渐减小,向污泥中投加CaO有利于污泥中有机组分的释放和去除,实现污泥的稳定化。     

污水污泥流化床空气气化焦油的燃烧特性

利用热重分析法,研究了气化温度(650、750和850℃)和污泥性质对污泥流化床气化焦油燃烧特性的影响变化规律。结果表明:6种污泥气化焦油的燃烧过程均分为轻质有机物挥发和燃烧、重质有机物分解和燃烧以及微量残炭燃烧3个阶段;其中第一阶段失重率均明显高于第二阶段,且第一阶段和第二阶段的失重率随气化温度的升高而分别呈现为升高和降低的变化趋势。来自于活性污泥法工艺未消化污泥气化焦油在第一阶段的失重率高于消化污泥的,而A2/O工艺未消化污泥气化焦油在第一阶段的失重率则低于消化污泥的。6种气化焦油的机理函数不完全相同,但反应级数均在1~2.5之间,且第一阶段的表观活化能均低于30 k J·mol-1。污泥流化床空气气化焦油的着火点和表观活化能均比其固定床空气气化焦油的低。     

铁盐对污泥飞灰共热解产物浸出浓度的影响研究

采用热解法,研究了不同铁盐种类及添加量时污泥与飞灰共热解产物的重金属浸出浓度,同时对污泥飞灰的混合比例进行进一步讨论以确定经济有效的新型处置工艺。结果表明:整体上,不同铁盐对Cd、Pb、Cu和Zn浸出的影响差异显著;单独添加Fe_2(SO_4)_3时,热解炭中Cd、Pb、Cu和Zn浸出浓度比单独FeSO_4时低约67.8%、31.0%、62.8%、45.8%。添加Fe_2(SO_4)_3使Fe添加量为干污泥质量的0.5%时,可以有效降低大多数重金属的浸出浓度。污泥飞灰的混合比例对As、Cd、Pb和Zn浸出的影响差异显著。热解温度为500℃,干污泥∶飞灰质量比为2∶1时,加入Fe_2(SO_4)_3(Fe添加量为干污泥质量的0.5%)后,热解炭可在生活垃圾填埋场中填埋。     

污泥干化冷凝水水质特征分析

随着我国污泥产量的急剧增加,污泥干化冷凝水的产量也在快速增加.由于污泥干化冷凝水其独特的水质特征,专门针对此类冷凝水的生物处理技术目前还非常不成熟.本研究以污泥导热干化冷凝水为研究对象,分析了其主要的水质特征,并结合实际运行结果,对污泥干化冷凝水的生物处理给出建议.分析结果显示,污泥干化冷凝水pH为5.3左右,氨氮、挥发性脂肪酸(VFA)、COD浓度分别为(1 130 ±320)mg/L、(6 840±1 150)mg/L、(13 810±3 280)mg/L,属于高浓度有机废水.同时,冷凝水中宏量元素和微量元素非常缺乏,会严重影响活性污泥的正常代谢以及沉降性能,通过补加缺乏元素或配比适量生活污水,活性污泥性能可得到明显改善.     

热解条件对硫酸钙/污泥基生物炭中Pb、Ni形态分布及生态风险的影响

以污泥为原料,硫酸钙为添加剂,采用热解法制备了硫酸钙/污泥基生物炭,考察了硫酸钙添加量、热解温度、升温速率及保温时间对生物炭中Pb、Ni形态分布的影响,并利用生态风险评价指数(RAC)对优化热解条件下制备的硫酸钙/污泥基生物炭中的Pb、Ni进行了生态风险评价。结果显示,优化热解条件为:硫酸钙添加量2.5%(质量分数)、热解温度750℃、升温速率2℃/min、保温时间15min。该优化热解条件下制备的硫酸钙/污泥基生物炭中的重金属Pb、Ni的生态风险分别为无风险、低风险,相对于污泥(低风险、中等风险)明显降低。     

钛石膏改性胶结材干化湖泊污泥效果及机理

通过不同养护龄期下钛石膏改性胶结材和生石灰掺量对城市湖泊污泥干化效果影响的对比研究,揭示了钛石膏改性胶结材干化污泥的效果和机理。实验结果表明,随着养护龄期增长,干化污泥含水率减少量逐渐增大;同一养护龄期,掺20%钛石膏改性胶结材的干化污泥含水率减少量明显高于掺20%生石灰的干化污泥含水率减少量;干化污泥p H趋于8时,掺20%生石灰干化污泥所用时间是掺20%钛石膏改性胶结材所用时间的7.5倍。XRD和SEM分析表明,钛石膏改性胶结材水化生成难溶的水化硅酸钙凝胶和钙矾石晶体,将大量自由水转化为结晶水;同时,水化硅酸钙凝胶、钙矾石晶体和污泥中固体颗粒之间的互相搭接和紧密结合,彻底改变了原污泥松散团聚的结构体系,将干化污泥中各相牢固地粘结成一个整体,这是钛石膏改性胶结材干化效果好的关键。     

造纸污泥生物干化特性及其影响因素实验研究

采用自主设计的污泥生物干化实验装置,研究了造纸污泥生物干化特性及其影响因素。重点研究了物料配比和评价参数（温度、pH值、含水率、挥发性固体、ATP含量和淀粉分解菌数量等）的变化规律。结果表明：通过正交实验获得生物干化的最优物料配比为：淀粉（25g／500g）、锯末（40g／500g）、接种量（15mL／500g）和磷酸二氢钾（5g／500g）。造纸污泥生物干化过程中,物料温度、pH值、含水率、挥发性固体、ATP含量和淀粉分解菌数量等指标变化规律性强,效果指示性明显,均可作为污泥干化效果的表征参数。在最优工艺条件下,污泥温度达到47．8℃,经过7d生物反应后,含水率降低到50．3％,挥发性固体降低到49．5％,生物干化效果显著。     

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。     

钢铁厂冷轧废水污泥中铬回收实验研究

钢铁厂冷轧废水污泥中含有10%以上的铬、20%以上的铁和1.5%以上的锌(均以质量分数计).为了从污泥中回收铬,首先研究了污泥中铬的形态,确定为Cr(Ⅲ);然后以碳酸钠为氧化助剂,将污泥与碳酸钠按一定比例混合后焙烧,再用水浸取.研究了碳酸钠的添加量、焙烧温度和时间、浸取时间和浸取方式对铬回收率的影响.研究表明,每克干污泥中添加0.6 g或以上碳酸钠,在固定床上700 ℃焙烧4 h以上,可实现60%以上的总铬浸出率,残渣为Fe2O3基脱硫剂原料.     

生活垃圾衍生燃料催化气化制备合成气

以生活垃圾衍生燃料RDF(refuse derived fuel)为原料,在750℃下进行了催化气化-改质实验,研究了氧气供应量、Ni基催化剂组分等操作要素对合成气生成特性的影响。结果表明:氧气供应量ER(equivalent ratio)的增加可以提高碳素转化率和冷气体效率;在Ni基催化剂中添加Mg、Ce、K、Ca和Zn等金属助剂可以有效改善改质催化性能,促进焦油分解,提高有效气体收率。在750℃温度条件下,控制供氧量ER=0.04时,通过催化气化-改质处理,可以从RDF获得H_2体积分数约29.00%的清洁合成气,冷气体效率和碳素转化率分别为44.41%和82.41%,合成气收率可达0.244 m~3·kg~(-1)(RDF)。     

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。     

生物沥浸污泥深度脱水后自然干化与焚烧处置效果及影响因素

脱水污泥的干化效果对污泥后续焚烧处置及资源化有重要影响。比较了生物沥浸处理后深度脱水污泥与常规脱水污泥的水分蒸发速率差异,以评价其干化效果。在此基础上,对城市污泥生物沥浸示范工程中得到的有机质含量为44％（干物质计）,干基高位热值为9250kJ／kg,含水率≤32％,颗粒粒径≤8mm的污泥样品,采用小型循环流化床焚烧炉（内径600mm,高度6500mm,污泥给料量200kg／h）进行焚烧处置初步研究。结果表明,在同样干化时间下,生物沥浸后脱水污泥相对于常规脱水污泥有较快的水分蒸发速度。在保证污泥颗粒在流化床炉内达到较好的流化状态前提下,该生物沥浸污泥可以在流化床炉内实现自持焚烧,相应流化床炉温可以被恒定维持在850℃左右。焚烧后残渣热灼减率为2．36％。同时发现,污泥有机质含量、污泥含水率、污泥的颗粒破碎度、流化床布风板风量等因素共同决定着城市污泥的自持焚烧效果。此研究将为城市污泥生物沥浸后期焚烧资源化应用提供必要的参数支持及合适的运行建议。     

2种烟煤掺混干化污泥中温热解制气

以2种不同产地烟煤和某污水处理厂污水污泥作为研究对象,在实验室预处理,将两者按不同比例掺混后使用管式电阻炉进行中温热解实验,探讨了烟煤与干化污泥掺混热解产气特性。实验结果表明:烟煤掺混干化污泥热解,不改变两者热解产H_2、CO和CH_4的规律。在相同热解温度下,烟煤的掺混比例越高,产生H_2体积百分含量越大。对于CH_4,掺混物料产气峰值热解温度由800℃降低至700℃。混合物料中污泥掺混比例增加会增加CO含量。通过热重实验,随着物料中配入干化污泥质量比重增加,热解反应所需活化能减小。     

添加不同比例的石灰对污泥稳定化的模糊评价

在污泥处置策略中,污泥碱式干化被认同是一种安全可靠的处置方式。而我国由于大多采用较为原始的推送装置,不仅石灰消耗量大,而且污泥稳定化效果差,难以实现污泥性状的改善。利用自主研发的高效混合器,在脱水污泥中添加质量分数为5%、7%、10%、12%和15%的500目工业石灰后,分别测定添加后污泥的温度、pH、粪大肠菌值以及臭味强度的变化,并采用模糊数学法评价了添加不同比例的石灰对污泥的稳定化效果,结果表明:添加不同比例的工业用生石灰后,污泥的温度从原污泥的30℃分别升高到32.0、36.0、39.2、41.0和43.3℃;污泥中的pH从原污泥的6.5左右均升高到12以上;粪大肠菌值从原污泥的1.08×10-8 g/MPN均降为0.01 g/MPN以下;臭味强度从5级降为2级以下;污泥稳定化程度高,模糊综合评价结果都为一级。因此,添加5%的石灰即可实现污泥的稳定化。     

污泥干化焚烧联用系统最佳运行工况研究

污泥干化焚烧联用系统将污泥焚烧产生的能量用于污泥干化,可实现污泥处理的节能降耗。对于污泥干化焚烧联用系统的运行,进厂污泥负荷、初始含水率、热值、污泥干化目标含水率是最大的影响因素。为实现污泥干化焚烧联用系统的低能耗和安全稳定运行,结合国内某污泥干化焚烧处理工程,建立了污泥干化焚烧联用系统能量和物料平衡模型,在此基础上研究了变工况条件下污泥干化焚烧联用系统的运行模式,分析了运行负荷、污泥热值、进厂污泥含水率、入炉污泥含水率发生波动时,对污泥干化单元和污泥焚烧单元所产生的影响,并提出了对应的运行策略。