多种固废协同处理电解锰渣固锰除氨的最优配比及效果分析

为降低电解锰渣中Mn²⁺和NH₄⁺-N的污染,实现多种固体废物减量化处理,采用锰渣、赤泥、粉煤灰3种大宗固废协同处理,并加入少量生石灰,制备无害化固结体,利用水浸法评估无害化效果,并通过BCR提取、XRD和SEM对最佳处理固结体固锰除氨机理进行分析。结果表明,通过正交实验和单因素优化实验,当固结体中锰渣、赤泥、粉煤灰、生石灰的质量分数分别为30%、44%、24%、2%时,浸出液中可溶性Mn²⁺质量浓度降至5.23 μg·L⁻¹,固化率达99.99%;NH₄⁺-N质量浓度降至0.70 mg·L⁻¹,去除率达到99.93%,pH=8.86,能够满足《污水综合排放标准》 (GB 8978-1996) 最高允许排放浓度和一级标准限值;同时浸出液中Mn²⁺、NH₄⁺-N的质量浓度均满足《锰渣污染控制技术规范》 (HJ 1241-2022) 中锰渣利用污染控制要求,可以作为替代原料用于生产除水泥之外的其它建筑材料产品。赤泥、生石灰为处理体系提供碱度,粉煤灰增加胶凝作用,使得无害化处理效果良好。本研究结果可为大宗固废协同无害化、减量化处理提供参考。     

煤气化炉渣研究现状及利用技术展望

煤气化技术的应用是我国能源战略的重要一环,但同时也会产生大量的煤气化炉渣,亟需研究可批量消纳的资源化利用技术。煤炭灰分中各种矿物相在气化炉内会随温度发生变化,通过对该变化的研究和总结,描述了煤炭灰分中各种矿物相在气化炉内的物化反应过程,并指出煤炭灰分对煤气化炉渣的最终形态特点具有决定性的影响;对煤气化炉渣中残碳的组成及其变化特点的研究表明,残碳对煤气化炉渣的最终利用途径具有重要影响;此外,通过分析煤气化炉渣利用技术研究现状,指出建材化利用技术和掺烧循环流化床原料技术是目前的主流途径;最后,展望了煤气化炉渣利用技术的发展方向,并提出了煤气化炉渣用于混凝土和水泥原料以及井下回填的技术途径。     

煤化工废水生化处理系统活性污泥膨胀控制及菌群迁移

针对煤化工废水生化处理系统存在的活性污泥丝状菌膨胀问题,根据微生物营养学原理,利用活性污泥调理剂对污泥膨胀进行控制和修复,并对修复前后的活性污泥细菌菌群进行高通量测序,研究了菌群的迁移变化途径。研究结果表明,修复后的煤化工废水生化处理系统中活性污泥的SVI值明显下降,维持在85 mL·g-1左右,系统对废水中有机污染物的降解能力有所提升,COD去除率由原来的93%左右提高到96%以上。细菌菌群种类、数量和丰度都有明显改善。     

超积累植物与煤在混烧过程中重金属的迁移特性

通过在管式炉中进行了煤与超积累植物——伴矿景天的混烧实验,主要研究了不同燃烧温度、不同氮氧比气氛以及煤与伴矿景天的不同混合质量比对混烧过程中重金属(Cd、Zn与Pb)迁移情况的影响,并应用XRD技术分析灰渣中重金属的存在形式。实验分析表明:升高温度能在不同程度上增强Cd、Zn与Pb的挥发,提高其在飞灰中的含量;与单独燃烧伴矿景天相比,煤与伴矿景天混烧更有利于Cd和Zn保留在底渣中,但不利于Pb保留在底渣中;对于不同氮氧比气氛而言,Zn和Cd在底渣中的含量随着气氛中氧气含量的提高而升高,而气氛对Pb的影响是随着氧气含量的增加,Pb在底渣的含量是先增加后减少;当煤在混烧中的比例较高时,Cd更多向飞灰迁移,Pb和Zn则更多地残留于底渣。     

O2/CO2气氛下市政污泥混煤燃烧及动力学特性

采用差示扫描量热法对市政污泥、神华烟煤和淮北烟煤单独及不同比例混合物在O2/CO2气氛下进行燃烧特性的实验研究,结果表明,市政污泥综合燃烧特性最好,神华烟煤次之,淮北烟煤最差;随着污泥掺混比例的增加,混合试样着火温度和燃尽温度提前,综合燃烧特性得到改善,但燃烧放热量减少。利用Freeman-Carroll法对淮北烟煤、市政污泥及两者混合物的燃烧动力学参数进行计算,得到市政污泥、淮北烟煤和神华烟煤的平均反应活化能E分别为48.34、68.32和51.47 kJ/mol。     

盐度对人工渗滤系统中煤渣和陶粒除磷过程的影响

以煤渣和陶粒作为填料,通过静态吸附实验对二者的磷吸附动力学和等温吸附过程进行模型拟合,并考察了不同盐度对人工渗滤系统吸附除磷的影响。静态吸附实验结果表明,零盐度下,Elovich模型和双常数模型可较好拟合煤渣吸附除磷过程,而陶粒更符合一级动力学模型,二者吸附机理取决于填料的理化性质;不同盐度下,二者等温吸附过程 Langmuir 方程的拟合效果要好于Freundlich方程;盐度增大总体呈现对磷吸附的抑制作用,但由于盐度增加导致溶液中阴离子与磷酸根离子激烈竞争填料表面吸附位点,二者的吸附量均在1%和1.5% 盐度之间出现反复。人工渗滤系统连续实验结果表明,系统整体受盐度影响趋势与静态吸附实验结果基本一致。     

吸附浓缩-催化燃烧工艺处理低浓度大风量有机废气

对已运行的有机废气治理工程运行情况的进行分析研究,并对采用吸附浓缩-催化燃烧工艺处理低浓度大风量的有机废气工程中的各项数据进行监测,得出其最佳条件为:吸附时间18 h,空床气速0.8 m/s,吸附容量1.9%;解吸温度100~120℃,解吸时间4 h。该工程实例的监测结果表明,催化燃烧的TVOC去除效率保持在99%以上,同时,该工艺对废气中甲苯、二甲苯和TVOC的总去除率分别能达到98.3%、99.6%和97.7%。     

酸化-复合絮凝法预处理煤化工废水

煤化工废水是一种高浓度难降解的化工废水,需要进行预处理以降低后续深度处理的负荷。在煤化工废水过滤和酸化沉降的基础上,分别选取聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)和明矾(KA1(SO4 )2·12H2O)3种絮凝剂对酸化处理后的煤化工废水进行絮凝沉淀实验并比较其处理效果,从而选出最佳絮凝剂PFS,并用PFS配合助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)作复合絮凝剂处理煤化工废水;同时探讨了其他两种絮凝剂分别和聚丙烯酰胺(PAM)复配的效果。研究表明:过滤后废水在pH=3时达到最佳酸化条件;在pH=8时采用聚合硫酸铁(PFS)和聚丙烯酰胺(PAM)以50:1质量比复配效果最好,废水COD去除率达到最大77.83%;氨氮、挥发酚和色度也明显降低,其去除率分别达到83.70%、69.01%和95.71%。该最佳预处理方案成本低、操作简单,是一种预处理煤化工废水经济有效的途径。     

不干胶废弃物热解与燃烧动力学特性

采用热重分析方法对不干胶废弃物(PSAs)进行了热解和燃烧失重分析,并采用Doyle法拟合计算了PSAs热解和燃烧动力学参数。结果表明:当温度低于200℃或高于600℃,PSAs的热解和燃烧失重过程具有性;300~600℃时,PSAs热解过程具有3个失重峰,而其燃烧过程具有2个失重峰。动力学分析结果表明:PSAs的热解是由多阶段复杂的热裂解反应组成,其热解过程可用4个一级反应来描述,随着升温速率的提高热解阶段第1峰区表观活化能降低;而第2、3峰区以及半焦深度裂解阶段的第4峰区活化能逐渐升高;PSAs燃烧过程可用3个一级反应来描述,随着升温速率的提高,PSAs燃烧过程的表观活化能均逐渐降低,并且燃烧表观活化能均低于热解表观活化能。     

Wood-Specific Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH) Patterns in Soot Using Gas Chromatography-Atmospheric Pressure Laser Ionization-Mass Spectrometry (GC-APLI-MS)

If organic matter is burnt, the combustion of wood produces the highest amounts of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) compared with other fossil energy sources such as oil, coal, or gas. Emissions from wood combustion are increasingly of special interest due to the rising use of wood as a renewable energy source in residential heating in Europe. To the authors' knowledge, reproducible wood-specific PAH patterns in soot were identified for the first time by use of a sampling interval of only 5 min in this study. The short sampling interval was enabled by the very sensitive analytical method of gas chromatography–atmospheric pressure laser ionization–mass spectrometry (GC-APLI-MS) applied. The analysis of 40 PAH of soot from wood logs of spruce, pine, larch (softwood) and beech, birch, oak (hardwood), and wood pellets, as well as wood briquettes, showed 13.46–250.62 mg/kg for ∑40 PAH and 10.75–177.94 mg/kg for the U.S. Environmental Protection Agency PAH standard (without acenaphthylene and anthracene). Highest concentrations occurred in the samples from birch with bark, beech, and wood briquettes. Indeno[1,2,3-cd]pyrene, naphthalene, and alkylated naphthalenes were also detected. Significant concentrations of the very toxic dibenzopyrenes (up to 11.30 mg/kg) are reported. Softwood soot contained highest amounts of 2–4-ring PAH, followed by hardwood which is in accordance with the presence of highest amounts of abietic acid in softwood, a known precursor of retene and phenanthrene. PAH in soot from five spruce samples from different locations show a mean ∑40 PAH concentration of 13.46 mg/kg (n = 5, minimum 8.03, maximum 23.32 mg/kg, SD = 5.65) and exhibited a typical pattern that differed from all other wood soot samples. The distributions of alkylated naphthalenes of the spruce samples show a bell-shape distribution in contrast to the alkylated phenanthrenes/anthracenes of all samples (except the wood pellets), showing a slope distribution. The data indicate that wood-specific PAH patterns exist and under the applied conditions, spruce logs produced the least toxic soot.