污泥与垃圾混烧技术

1项目研发背景目前,我国城镇污水处理厂污泥年产生量已达3000万t[1],但大部分污泥只是简单脱水后外运弃置,只有很少一部分被规范处置。污泥含有污水中约50%的污染物[2],弃置后有再次污染水体、环境的风险,     

添加剂对污泥焚烧过程中重金属迁移特性的影响

利用管式炉研究了Cl、S、P对重金属迁移特性的影响,研究结果表明：C促进了重金属Cd、Pb、Zn、Cu的挥发,而对重金属Ni、Cr的挥发特性影响不大;S对重金属的挥发特性影响不大,在一定程度上抑制霞金属Zn、Cd、Ni的挥发,而对重金属Pb则促进其挥发;P对不同重金属的挥发特性影响不同,随着P含量的增加,重金属Cr和Ni的挥发的挥发率逐渐增大,而重金属Cd、Pb和Zn的挥发率逐渐降低。     

市政污泥中低温气化及重金属迁移转化特性

利用管式炉进行了污泥CO₂气化实验,并与N₂热解实验进行对比,系统研究了污泥中低温气化及重金属迁移转化特性。研究发现：热解过程中各可燃气体释放速率峰值出现的时间顺序为CO峰 < H₂次峰 < CH₄峰≈C_nH_m峰 < H₂主峰,气化过程中为CO主峰 < CH₄峰≈C_nH_m峰 < H₂主峰 < CO次峰。在450~550℃的区间内,气化和热解的冷煤气效率、样品失重率及残渣含碳量均相近,温度超过550℃冷煤气效率差距逐渐增大,温度超过700℃,样品失重率及残渣含碳量差距逐渐增大。气化温度为850℃时,冷煤气效率达87%。在450~700℃的区间内,气化残渣中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb的残留率均随温度增加呈缓慢降低的趋势,在700~850℃区间,上述重金属的残留率下降较快。Cd的残留率在450~550℃区间缓慢下降,550~700℃区间快速降低,700~850℃区间缓慢降低。气化残渣中Cr、Ni、Zn、As、Cd的稳定形态所占比例相较于污泥原样明显提高,而Pb、Cu的稳定形态所占比例与污泥原样相近。污泥中温（700℃）气化时,冷煤气效率约为50%,气化残渣中Cr、Ni、Cu、Zn、As的残留率约为高温（850℃）下的1.2倍,Pb约为2.7倍,Cd为7.5倍,残渣中各重金属的稳定形态比例与高温时接近,环境危害性小。     

污水污泥页岩烧结制品的重金属固化与水环境浸出稳定性

提高重金属固化程度与浸出稳定性是含重金属污水污泥处置和利用的前提。采用污水污泥并模拟提高其重金属Cr、Cu、Pb的含量,与页岩混合制备烧结砖和陶粒制品,研究重金属在页岩制品高温烧制过程中的固化率以及制品中重金属的水环境浸出稳定性,通过X射线衍射和扫描电子显微镜分析含重金属矿物的赋存形态和页岩制品微观形貌对重金属固化与浸出稳定性影响。与相同条件下焚烧纯污水污泥相比,重金属在页岩制品烧制过程中固化率明显提高,浸出毒性明显降低,重金属在页岩制品中易形成稳定的尖晶石型矿物以及页岩制品所具有的致密微观结构;相比烧结砖,陶粒中重金属固化程度和浸出稳定性更高,因为陶粒在更高温度下有利于尖晶石型矿物和致密结构形成。     

污水污泥干燥特性研究

污泥产量巨大且成分复杂,而干燥污泥是城市污泥减量化最有效的方法之一。通过实验研究污泥干燥特性,重点介绍污泥干燥特性的研究现状,分析污泥干燥过程以及温度、粒径、形状等因素对污泥干燥特性的影响,并提出依据干燥特性提高污泥干燥速率的发展方向。     

城市污泥流化床中低温空气气化及重金属迁移特性

利用自行搭建的流化床热态实验装置，系统研究了污泥的中低温气化及重金属迁移特性。研究表明，对冷煤气效率和碳转化率影响最大的是气化温度，其次是空气当量比，而一二次风配比和流化数影响较弱。污泥中低温气化的焦油产率较之高温气化明显增加。随着二次风占比和空气当量比的提高，焦油产率单调下降。气化温度由600℃升至850℃，冷煤气效率和碳转化率均呈升高趋势；空气当量比由0.2升至0.4，冷煤气效率呈先升高后下降的趋势，在0.3时达到最大值，而碳转化率则呈单调升高趋势。随着气化温度的升高，污泥中重金属转移至产气、焦油及飞灰的迁移率升高。随着空气当量比的升高，Ni、Cu的迁移率降低，Cr升高，Cd、Zn、As和Pb等其他重金属的迁移率几乎不变。     

孝感市污水处理厂污泥重金属含量及形态研究

选取孝感市污水处理厂的污泥为研究对象,测定了污泥中重金属Zn、Cu、Cr、Cd、Pb的总量及其各形态的含量,并对各形态进行分析。结果表明,孝感市污水处理厂的城市污泥中5种重金属元素的含量大小依次为CrZnCuPbCd。均低于《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)中污泥农用的碱性标准,所以该污泥适合用于p H6.5的土壤作为农用处置。Zn、Cu、Cr、Cd、Pb在该污泥中主要以残渣态和有机结合态存在,不易释放到环境中。     

城镇污水处理厂污泥中重金属去除方法研究进展

城镇污水处理厂污泥中的重金属是污泥资源化利用的潜在危害之一,因此如何有效去除污泥中的重金属是当前亟待解决的问题。在分析我国污泥重金属含量现状的基础上,对动电技术、生物沥滤法、化学浸提法和植物提取法等重金属去除方法进行了比较。通过比较可知,这四种方法的主要优势分别为去除效率高、适用范围广、操作简单、费用低廉。在分析这些技术与方法各自特点的基础上,指出了这些去除方法各自存在的问题及其研究进展。     

烟气循环式燃煤耦合污泥焚烧系统中污泥燃烧及重金属迁移特性

由于近年来污泥排放量增长迅速,对环境造成了严重污染,提高污泥的利用水平和无害化处理能力成为了研究热点,煤与污泥耦合燃烧是污泥减量化、无害化和资源化处理的有效手段之一。为此提出了一种基于烟气循环的燃煤耦合污泥焚烧系统,该系统中污泥通过单独的焚烧炉焚烧而非向煤粉炉内投加,同时采用煤粉炉高温烟气再循环促进污泥焚烧。采用管式炉、热重分析仪和X射线荧光光谱分析仪,研究了该系统中污泥燃烧特性及重金属迁移特性。分析了污泥含水率对燃烧特性的影响以及炉温、气体成分对重金属迁移特性的影响。结果表明,含水率的增加不利于污泥燃烧;炉温的增加有利于强挥发性重金属转化成气态从而降低残留率。升高O₂体积分数对不同重金属的残留率产生不同影响。CO₂体积分数升高会增加重金属的残留率,这是因为高体积分数的CO₂会降低燃烧温度,将重金属转变为稳定的金属氧化物并降低残留焦炭的孔隙率。相反,H₂O体积分数的升高会降低重金属的残留率,这是因为H₂O的存在提升了燃烧温度和焦炭的孔隙率。     

污水污泥水热炭化过程中磷的迁移转化特性

利用SMT方法研究了污水污泥水热炭化固体产物中磷的赋存形态和分布。结果表明,水热炭化处理可以使污泥中的有机磷（OP）转化为无机磷（IP）。在实验条件范围内,污泥中的磷主要富集在水热焦中（R_TP＞70%）,且主要以无机磷（IP）形态存在。延长水热炭化时间或升高水热炭化温度,污泥中无机磷（IP）和非磷灰石无机磷（NAIP）均呈逐渐升高的趋势,而且水热炭化温度的影响程度显著大于水热炭化时间。水热炭化时间对磷灰石无机磷（AP）的影响不明显,但AP含量随水热炭化温度的升高而略微升高。结合XRD谱图分析发现,105℃烘干污泥中主要存在磷酸铝盐和磷酸铁盐两种含磷化合物;水热炭化处理促使焦磷酸盐转化为正磷酸盐,且磷在水热焦中基本以最稳定的正磷酸盐形式存在。该研究结果可为污泥的资源化利用及从污泥中回收磷资源提供理论参考。     

堆肥对城市污泥重金属的影响

城市污泥的土地利用是其资源化利用的有效途径之一,但该利用方式的推广受限于对城市污泥中重金属引起的土壤二次污染问题的担忧。由城市污泥中重金属引起的土壤污染不仅与重金属的总量有关,更大程度上决定于重金属的化学形态。本文对城市污泥及其堆肥产品中重金属的含量和形态进行了分析研究,并讨论了污泥及堆肥产品的土地利用造成的土壤和农作...     

Heavy Metals Precipitation in Sewage Sludge

Abstract

There is a great need for heavy metal removal from strongly metal‐polluted sewage sludges. One of the advantages of heavy metal removal from this type of sludge is the possibility of the sludge disposal to landfill with reduced risk of metals being leached to the surface and groundwater. Another advantage is the application of the sludge as soil improver. The use of chemical precipitation to remove dissolved heavy metals from sewage sludge implies a high cost for chemicals. This work shows, for real sewage sludge for the first time that the addition of NaOH as first precipitating agent considerably saves the addition of Na₂S, that is one of the most effective metal precipitating agents and also expensive. After solubilization of heavy metals by chemical leaching with previous aeration, the next step was the separation of the sludge solids from the metal‐rich acidic liquid (leachate) by centrifugation and filtration. Afterwards, the filtered leachate was submitted to the application of NaOH and Na₂S, separately and in combination, followed by filtration. The results showed that when iron and aluminium are present in the leachate, adsorption and/or coprecipitation of Cr, Pb, and Zn with Fe(OH)₃ and Al(OH)₃ might occur at increasing pH conditions. The combination of hydroxide and sulfide precipitation was able to promote an effective removal of heavy metals from leachate. Applying NaOH at a pH of 4–5 as a first precipitation step, followed by filtration and further addition of Na₂S to the filtered liquid at pH of 7–8 as a second precipitation step, decreased considerably the dosage of the second precipitant (almost 200 times), compared to when it was solely applied. This has practical applications, as the claimed costs drawbacks of H₂S addition is considerably reduced by the addition of the less expensive NaOH. The best removal efficiencies obtained were: Pb: ～100%, Cr: 99.9%, Cu: 99.7%, and Zn: 99.9%.     

城市垃圾焚烧飞灰中重金属形态及生物有效性研究

随着集中焚烧法逐渐成为我国城市生活垃圾处理的主要方式,焚烧飞灰的安全处置与利用也成为学者普遍关注的问题。由于在填埋过程中受到各种环境要素的影响,垃圾焚烧飞灰中的重金属有可能会发生迁移和转化,重金属形态、毒性也会随之变化。本文对不同粒径城市垃圾焚烧飞灰中重金属的总量、形态及生物有效性进行了研究,为其在安全填埋及资源化利用过程中预测重金属的环境风险提供参考。     

农用市政污泥重金属危害的分析及应对措施

一般认为,污泥中重金属对植物和土壤的潜在危害是阻碍污泥资源化特别是阻碍污泥农用的障碍。通过总结国内外研究结果,认为污泥中重金属的危害性与其形态有关,且不同重金属的不同形态对于不同植物和土壤的危害程度也不可一概而论,因此以污泥中重金属总量判断危害程度是不全面的。研究认为,通过对污泥重金属的预处理,以及对污泥施用后的土壤采取必要的修复措施,可进一步降低污泥重金属对环境的危害。     

微波法再生污泥活性炭对水中重金属的吸附特性

研究了微波再生条件对污泥活性炭吸附水中重金属效果的影响,探究了其对水中重金属的吸附动力学过程。结果表明随着微波再生功率的增加,再生污泥活性炭对重金属离子的吸附去除率增大,均大于70%。随着微波再生时间的延长,再生污泥活性炭对重金属离子的吸附去除率呈现先增大后稳定的趋势。随着微波次数的增加,再生污泥活性炭对Cu2+、Zn2+、Pb2+和Cd2+的吸附去除率逐渐减少,微波再生的次数最好控制在5次以内。再生污泥活性炭对重金属离子(Cu2+、Zn2+、Pb2+和Cd2+)的吸附符合Langmuir等温式,属于拟二阶动力学模型。     

污泥焚烧底灰的理化性质及再利用技术

污泥焚烧底灰的处理处置与资源化利用是污泥焚烧过程中必须解决的难题。该文通过对两种不同的污泥焚烧底灰的粒径、抗剪、压缩固结性、渗透性以及重金属含量等理化性质进行了研究,并将其与原生污泥性质进行对比,分析焚烧处理对污泥理化性质的影响,并进一步根据焚烧底灰性质,探索其再利用途径。结果表明污泥焚烧底灰属于砂土,且抗剪强度较污泥焚烧前有明显增大,可达76．23～80．03kPa;重金属含量有所超标,但重金属浸出量均小于相应标准限定值,可进行路基材料、cO2捕集、填海造陆等再利用。     

城市污泥重金属电动修复技术与应用研究进展

重金属污染是目前城市污水处理厂污泥农用的主要障碍之一。电动修复作为一门新兴的污染环境介质绿色修复技术,具有投资少、去除效率高和处理时间短等优点。特别是对于水力渗透性差的污泥,电动修复技术具有良好的应用前景。论文介绍了城市污泥重金属电动去除技术原理,并综述了近几年国内外在修复效果及其影响因素等方面的研究现状。同时,对该技术应用过程中存在的问题和未来研究方向进行了讨论和展望。     

不同粒径城市垃圾焚烧飞灰中重金属的浸出规律研究

集中焚烧法已经逐渐成为我国城市生活垃圾处理的主要方式,但其中的重金属在焚烧过程中不会被破坏,最终主要集中在垃圾焚烧飞灰中排出。在垃圾焚烧飞灰的安全填埋过程中由于受到环境因素的影响,例如酸雨,其中的重金属会逐渐的发生迁移,从而影响环境。文章对不同粒径的垃圾焚烧飞灰中的重金属浸出特性进行了研究,实验结果表明：小粒径垃圾焚烧飞灰所占比例较大。不同粒径对重金属的浸出特性比较复杂,浸出浓度均不相同,其中除尘器飞灰中的重金属浸出浓度远高于其他三种飞灰,属于有浸出毒性的危险废物。