污泥焚烧过程中Pb的迁移行为及吸附脱除

在一维固定燃烧炉上进行了城市污水污泥层燃模拟实验,重点研究了不同焚烧工况条件下重金属Pb的迁移行为和形态转化特征,并利用4种固体吸附剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)对污泥焚烧过程中Pb的排放进行脱除,同时把结果与热力学模型计算进行了对比. 热力学平衡计算得到污泥焚烧过程中Pb主要以PbO(g)形式挥发,当氯化物存在时,Pb主要以PbCl2(g)形式挥发,并且Cl有促进Pb挥发的趋势;当硫化物存在时,Pb主要以PbSO4(s)形式存在,阻滞了Pb的挥发;固体吸附剂Al2O3、SiO2、CaO的加入有稳定的(PbO)(Al2O3)(s)、PbSiO3(s)和CaPbO4(s)化合物生成,延缓了PbO(g)生成温度,并且Al2O3对Pb脱除效果优于SiO2和CaO. 焚烧实验得到,随着焚烧温度的升高,焚烧底渣中Pb的残留量有减小趋势,并且底渣中Pb的易还原态比例逐渐增加,残渣态比例有下降趋势;焚烧时间的延长,对焚烧过程中Pb的挥发影响不大,但底渣中Pb的残渣态比例有所减小.焚烧过程中水分的增加导致Pb的氯化态向氧化态转变,阻滞了Pb的氯化物挥发,而空气过剩系数的增加,导致Pb的残留率下降.污泥焚烧过程中固体吸附剂CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土的加入有利于Pb的残留并固定在焚烧底渣中,从控制Pb挥发角度来看,CaO及Al2O3的效果要优于粉煤灰和高岭土.     

污泥焚烧中Cd形态转化的热力学平衡模拟

采用热力学平衡分析方法,结合典型污泥成分和焚烧条件预测了污泥焚烧过程中重金属Cd的转化和迁移规律。模拟计算中考虑了主量矿物质与Cl、S对Cd的形态转化的影响。研究结果表明,污泥焚烧过程中,在低温的条件下Cd主要以固体碳酸盐形式存在,随着温度升高,碳酸盐分解为固态CdO,随后有气态Cd(OH)2、Cd和CdO生成,并且在较高温度主要以气态Cd存在。焚烧体系中,矿物质SiO2对Cd的形态转化影响大于其他矿物质,SiO2能与Cd结合生成稳定的CdSiO3,从而可有效抑制含Cd气态污染物的排放。焚烧体系中Cl较易与Cd结合形成CdCl2而导致Cd的挥发,Cl含量的增加促进了Cd在焚烧体系中的挥发。在低温阶段,Cd易与S结合形成固态硫酸盐,抑制了金属的挥发;在高温阶段,金属的形态转化基本不受S的影响,但是可以影响气态金属Cd的生成温度。根据污泥在不同焚烧温度、Cl含量、S含量条件下Cd的不同产物形态,可以对Cd的污染进行有效控制。     

生物淋滤-Fenton对印染污泥脱水性能的影响

采用嗜酸性硫杆菌生物淋滤联合Fenton氧化法对印染污泥脱水性能进行了研究。结果表明,生物淋滤过程中pH下降速率随着硫粉添加量增加而变快,经生物淋滤处理后污泥的脱水性能在一定程度上得到了改善。对生物淋滤后的污泥进行了Fenton氧化处理,获得的最佳反应条件为反应时间2h,H2O2和Fe2＋添加量分别为6g／L和0．5g／L。在该条件下,污泥上清液中总有机碳（TOC）由20．8mg／L增加到356．6mg／L;污泥比阻（SRF）和滤饼含水率分别由5．98×10^11s2／g和88．75％减少至1．26×10^11 S2／g和82．85％。生物淋滤-Fenton氧化法在污泥破解程度和脱水性能改善方面均优于单独Fenton氧化法。     

生物淋滤-Fenton对印染污泥脱水性能的影响

采用嗜酸性硫杆菌生物淋滤联合Fenton氧化法对印染污泥脱水性能进行了研究。结果表明,生物淋滤过程中pH下降速率随着硫粉添加量增加而变快,经生物淋滤处理后污泥的脱水性能在一定程度上得到了改善。对生物淋滤后的污泥进行了Fenton氧化处理,获得的最佳反应条件为反应时间2 h,H2O2和Fe2+添加量分别为6 g/L和0.5 g/L。在该条件下,污泥上清液中总有机碳(TOC)由20.8 mg/L增加到356.6 mg/L;污泥比阻(SRF)和滤饼含水率分别由5.98×1011s2/g和88.75%减少至1.26×1011s2/g和82.85%。生物淋滤-Fenton氧化法在污泥破解程度和脱水性能改善方面均优于单独Fenton氧化法。     

超声波促进好氧/缺氧污泥消化过程中水解酶活性变化研究

为评价超声波促进污泥好氧/缺氧消化的作用,采用频率28 kHz,声能密度为0.15 kW.L-1和超声时间10 min的超声参数与好氧/缺氧消化衔接,研究了污泥的SS、VSS及水解酶活性(淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、蛋白酶、磷酸酶)在消化过程中的变化趋势,同时以未经超声处理的消化污泥作为对照.结果表明,经过超声波-好氧/缺氧消化13 d,VSS去除率为44.3%,高出对照污泥14.9%.污泥中水解酶活性随消化天数增加呈先增加后减少的变化趋势,其中超声污泥的淀粉酶和葡萄糖苷酶活性在第5 d达到峰值,此时VSS淀粉酶活性为0.104μmol.g-1,葡萄糖苷酶活性为0.637μmol.g-1.超声污泥中胞内蛋白酶和胞外蛋白酶在第7 d达到峰值,胞内蛋白酶活性为23.68μmol.g-1,远远大于胞外蛋白酶,在污泥消化过程中起主导作用.超声污泥中酸性磷酸酶活性高于对照污泥,而碱性磷酸酶对环境改变较为敏感,超声波预处理改变污泥内部性质,导致碱性磷酸酶活性减少.     

固体添加剂对污泥焚烧过程中重金属迁移行为的影响

利用高温固定管式炉研究了4种固体添加剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)对污泥焚烧过程中6种重金属(Pb、Cd、Cu、Cr、Ni、Zn)在底渣中的迁移行为与固化残留特征的影响.结果表明,污泥焚烧过程中4种固体添加剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)的加入有利于重金属固定并且残留在焚烧底渣中,并且随着固体添加剂添加比例的增多,重金属的残留率也逐渐增加.焚烧温度对固体添加剂吸附重金属的效果有很大影响,其中重金属自身熔点、沸点及重金属在污泥中的赋存形态是决定其挥发性的一个重要因素.不同固体添加剂对不同重金属迁移的抑制效果有很大差异,从控制重金属挥发角度来看,固体添加剂高岭土和CaO要优于其他固体添加剂.固体添加剂活性中心与重金属化合物分子的相互作用取决于这些活性位的分布及重金属的化学性质.     

深度脱水污泥焚烧过程中调理剂的热转化行为及其对重金属挥发的影响

采用化学热力学平衡分析方法,应用污泥实测数据模拟计算了深度脱水后污泥焚烧过程中调理剂的热转化过程及逸出产物,并预测了含Cl调理剂与CaO耦合作用对重金属迁移转化及排放的影响.研究结果表明,污泥添加单一调理剂Al_2(SO_4)_3、Fe_2(SO_4)_3、FeSO_4、AlCl_3及FeCl_3后,Fe和Al在高温下主要以Al_2O_3(s)和Fe_2O_3(s)存在,主要气态产物是HCl和SO_2.调理剂CaO和FeCl_3共存且含量增加时,焚烧过程中HCl(g)逸出过程变慢,并且Fe_2O_3(s)易于和CaO(s)作用导致Fe_2O_3(s)存在温度区间变窄.污泥未添加调理剂焚烧过程中,重金属Cd、Pb、Cr、Tl、Hg、As易于以Cd(OH)_2(g)、PbO(g)、CrO_2(OH)_2(g)、AsO(g)、Hg(g)、Tl(g)形式挥发,而Cu、Zn、Ni以其氧化物形式存在而难挥发.调理剂FeCl_3及CaO添加到污泥后,重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Hg、Tl)的分布受FeCl3的影响大于CaO,导致其形成重金属氯化物而挥发,而Cr和As与CaO作用生成CaCr_2O_4(s)、Ca_3(AsO_4)_2(s)热稳定化学物,抑制了Cr、As的挥发.当脱水污泥与含硫化物掺烧时,重金属(Pb、Cu、Zn、Ni)挥发受到Cl的影响大于S,在低温区间其主要以硫酸盐为主,在中高温区间以氯化物存在,而Hg和Tl不受硫化物影响.     

污泥掺烧过程中Cl/S/P/矿物质的热交互作用对Cd迁移转化行为的影响

采用化学热力学平衡分析方法,应用污泥实测数据模拟计算了污泥掺烧过程中Cl/S/P与矿物质的交互作用,重点模拟研究了Cl/S/P/矿物质交互体系对Cd迁移转化的影响.研究结果表明,污泥掺烧过程含Cl、S及P逸出气体以HCl(g)、SO_2(g)及(P_2O_5)_2(g)形式排放.污泥掺烧含有CaO-SiO_2-Al_2O_3体系中,CaO可以抑制S以SO_2(g)释放,而SiO_2及Al_2O_3对SO_2(g)逸出有促进作用,同时CaO及Al_2O_3可以抑制P的挥发.污泥掺烧过程中SiO_2及Al_2O_3对Cd挥发都有一定抑制作用,但CaO及Fe_2O_3对Cd基本无影响;当Cl存在时,Ti O2和SiO_2对Cd吸附作用减弱,并使Al_2O_3吸附剂失效;当S存在时,可导致吸附剂对Cd中毒,而P可导致Al_2O_3吸附剂失效;Cl-S-P耦合体系中,单一矿物质对Cd迁移转化影响主要受Cl和S控制.SiO_2+CaO+Al_2O_3共存体系中,Cl的存在可导致固体吸附剂SiO_2和Al_2O_3失效;S、S+Cl、S+P、S+Cl+P的存在受控元素为S,并且可以抑制Cd的挥发;P、Cl+P的存在对Cd影响受控元素为Cl,可促进Cd挥发.     

污泥深度脱水干化/焚烧技术分析及其经济性评估

全面分析了我国污泥的产生现状,对比分析了目前主要的污泥干化处理处置技术。污泥干化处理技术能够有效对污泥进行深度脱水,并且不改变污泥热值,是一种具有前景的污泥处理工艺。详细介绍了该技术的收集、预处理、深度干化及返混、焚烧发电等步骤,分析了其主要污染物及控制技术。借助示范工程实例中污泥深度脱水干化/焚烧一体化技术工艺的运行状况,对污泥深度脱水干化/焚烧技术进行经济性评估。     

咖啡渣制备活性炭工艺及其吸附性能

以咖啡渣为原料,采用真空热解及磷酸溶液辅助活化方式制备出活性炭,重点研究了不同活化参数对咖啡渣制备活性炭性能的影响.结果发现,咖啡渣热解自活化的最佳温度为450℃,在活化温度为600℃、真空度为-0.02 MPa、升温速率为20℃·min-1、活化时间为30 min、浸渍比为1.6条件下制备的活性炭吸附性能最佳,此时活性炭得率为27.1%,比表面积为1250 m~2·g~(-1),碘吸附值为1398.4 mg·g~(-1),亚甲基蓝吸附值为270.32 mg·g~(-1).最佳工艺条件下制备的活性炭吸附100 mg·L~(-1)的Cr(Ⅵ)试验表明,在投加量为7 g·L~(-1)、吸附时间为80 min、pH为3.0和吸附温度为15℃条件下,活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附量最大,最大去除率为87%.