污泥焚烧飞灰中重金属含量及其形态分析

本文研究污泥垃圾掺烧飞灰中金属含量及Zn、Pb、Cd、Cu、Ni、Cr、Mn、Fe四种不同形态的分布特征。结果表明,飞灰中重金属的潜在危害不仅与总量有关,还取决于其化学形态。通过对飞灰中重金属存在形态的分析及比例对比,预测其环境污染风险,从而为飞灰的综合利用提供参考依据。     

市政污泥焚烧飞灰的工程性质

通过室内土工试验等方法分析了与市政污泥焚烧飞灰收集、运输和填埋处置相关的工程性质.结果表明,污泥焚烧飞灰含水率大多低于1.5％,比重为2.15～2.72,渗透性较强;飞灰粒径均值小于100μm,除旋风除尘器灰介于细粒土和粗粒土之间外,飞灰均属于细粒土,粒径分布较为均匀,但大多飞灰级配不良;飞灰的自然休止角为38.8～5...     

剩余污泥焚烧灰分磷回收及其技术进展

焚烧渐渐成为剩余污泥终极处理、处置方式,而焚烧产生的污泥灰分中又包括了污水中绝大部分(>90%)的磷.因此,从焚烧灰分中回收磷也为污水磷回收提供了最佳位点.从污泥灰分中回收磷已存在一些适用技术,但灰分中重金属含量对工艺选择有重要影响,这可能会限制灰分直接用作农作物肥料的可行性与价值.因此,磷提取并纯化是灰分磷回收的重要技术步骤,同时也需兼顾工艺经济成本与环境影响.为此,本文从磷提取与磷纯化角度总结了目前灰分磷回收技术的国际研发进展,涵盖生物法、湿式化学法和热化学法;分析比较了不同方法在技术经济、环境影响及适用灰分方面的差别.生物法行之有效、环境影响小,但完成磷回收时间漫长;湿式化学法研发、应用最为广泛,但对环境影响较大;与污泥焚烧统筹合建可使热化学法更具经济性.然而,3类不同技术工艺并不具有相互替代性,需根据灰分成分进行合理选择.此外,前端污水处理以及中端污泥前处理也应与末端灰分磷回收相结合,尽量避免过多化学药剂投加带来的污泥灰分金属含量增加.污泥单独焚烧亦是决定灰分磷回收效率的关键.欧洲政策已明显支持污泥焚烧并从灰分中回收磷,政策和做法值得我国借鉴、学习.     

污泥-稻壳协同焚烧对污泥磷资源回收效率的影响

污水处理厂污泥中含有丰富的营养元素磷,回收其中的磷在一定程度上能缓解磷资源的衰竭。利用焚烧法处理污泥,以稻壳作为添加物,采用Hedley逐级提取法和酸浸出法考察污泥-稻壳焚烧灰中磷的形态和浸出效果的变化,并探讨稻壳添加量对焚烧灰中磷形态的影响。结果表明：当稻壳添加量为总质量的50%时,磷的生物可利用性最高;响应曲面法优化结果表明,最佳试验条件是HCl浓度、浸出时间和液固比分别为0.33 mol/L,6.4 h和50 mL/g,该条件下,磷的浸出率达93%,与污泥焚烧灰相比提高了20%;比较污泥灰、稻壳灰及污泥-稻壳混烧灰的理化性质可知,污泥-稻壳协同焚烧并未改变污泥灰和稻壳灰的主要组分,但出现了新的物相,形貌也发生了一定变化。污泥-稻壳协同焚烧能提高焚烧灰中磷的浸出率,从而有利于从污泥中回收磷资源。

     

基于酸浸焚烧污泥灰中的磷释放及蓝铁矿生成

酸浸焚烧污泥灰(ISSA)是一种湿化学法提取磷(P)的工艺,因其操作简单、损耗低而被广泛应用.以烘干污泥为对照,通过考察不同温度(600～900℃)下ISSA中的磷形态和矿物相转变,研究了H₂SO₄和HCl作为提取液的酸浓度、酸浸时间和液固比对ISSA样品释磷性能以及对Ca、Al、Mg、Fe等关键金属元素浸出行为的影响,最终通过酸浸、阳离子交换树脂(CER)纯化和沉淀三步反应得到磷回收产物.结果表明:ISSA样品磷的形态以非磷灰石态无机磷(NAIP)为主,且部分NAIP会随着焚烧温度的升高转变为磷灰石态无机磷(AP);同时,污泥样品经两种提取液酸浸后,金属元素Ca、Al、Mg释出量最多,其中Ca、Mg元素的浸出量随焚烧温度的升高变化不大,而Al的浸出量随焚烧温度的升高急剧降低;相比其他焚烧温度,800℃条件下ISSA释磷性能更好,且H₂SO₄酸浸释磷性能优于HCl酸浸,当H₂SO₄浓度为0.10mol/L、液固比为150mL/g、酸浸时间为150min时释...     

焚烧飞灰高温过程中重金属的挥发及其氯转化特征

研究了垃圾与污泥掺烧后的焚烧飞灰在900℃、1 000℃高温处置过程中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)随不同停留时间的挥发特性,并研究了添加剂氯化物(CaCl2、MgCl2、NaCl、FeCl3、AlCl3)对重金属转化与挥发特性的影响.结果表明,没有添加氯化剂情况下,污泥焚烧飞灰中不同重金属的挥发特性有较大的差别,其中Pb的挥发率超过80%,而Cu的挥发率<30%,重金属的挥发性大小依次为:Pb>Cd>Zn>Cu.热处置过程中重金属的挥发率受温度的影响较大,而停留时间的延长对重金属挥发促进效果较小,并且易挥发元素Pb和Cd表现尤为明显.飞灰中添加氯化剂后,重金属的挥发性有显著的改变,并且难挥发元素Cu和Zn的挥发性增加较Pb和Cd显著.随着Cl含量的增加,重金属挥发率有增加的趋势,但不同种类的氯化物对重金属氯转化差异较大,其中NaCl对重金属Cd、Zn和Cu挥发特性的促进效果小于其它氯化剂.研究结果为飞灰最大限度无害化处理及资源化回收利用提供理论依据.     

硫化物对垃圾掺烧污泥焚烧飞灰高温过程中重金属挥发的影响

对某垃圾掺烧污泥焚烧厂焚烧飞灰进行了采样,在对飞灰进行热重(TG-DTG)分析基础上,重点研究了飞灰水洗前后及其添加不同硫化物(S、NaS、Na2SO3、Na2SO4)经高温处置过程中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)的挥发特性.结果表明,飞灰中重金属Zn、Pb含量较高,Ni的含量较低,而Cd含量达到29.4 mg·kg-1.飞灰水洗后Pb、Cu、Zn的含量均比原灰中高,而Cd的含量降低.飞灰TG-DTG曲线在579～732℃、949～1 200℃这2个温度范围失重率较大,拐点温度分别为690℃和1 154℃.焚烧飞灰中Pb表现出易挥发的特性,其挥发率超过80%,而Cu挥发性较小,其挥发率<30%.飞灰水洗后,重金属的挥发率有显著的降低,其中重金属的挥发性大小依次为:Zn>Pb>Cd>Cu.飞灰热处置过程中预先加入Na2SO3、Na2SO4后,重金属(Cu、Pb、Zn、Cd)挥发率降低明显,而S的加入只能降低Zn的挥发率;Na2S加入后Cd、Zn挥发率下降.水洗飞灰添加Na2S后可降低4种重金属的挥发率,S及Na2SO3的加入分别降低了Cu和Zn的挥发率;4种硫化物的加入都可降低Cd的挥发率.研究结果为飞灰最大限度无害化处理及资源化回收利用提供理论依据.     

磷回收技术及其在污泥资源化领域的研究进展

磷回收是废弃物资源化的重要选择之一,各类水处理技术、资源化技术的不断发展,对磷回收技术也有很大的促进作用。磷回收技术在多个国家取得突破性研究进展,为磷资源的回收利用提供了新的思路和解决方法。     

污泥中磷回收技术比较分析

对污泥中磷的回收技术进行比较分析。介绍了污水污泥中利用热化学除磷的方法,阐述了方法的原理、优缺点以及常用的处理工艺,对磷回收的原理、工艺进行了论述。     

剩余污泥中磷的回收利用

基于我国磷资源的短缺和城市污泥处理处置的现状,针对磷元素的流动特性,分析了城市污泥中磷回收的必要性。探讨了污泥中磷由固相释放至液相的厌氧消化法、臭氧氧化法、热处理法、超声波溶胞法和焚烧溶出法等方法,并对回收污泥中磷的化学沉淀法、吸附解析法、焚烧热处理法、纳滤法等的原理和研究现状进行了综述,对城市污泥中磷释放与回收技术的研究、开发与应用前景进行了展望,为城市污泥中磷的资源化回收利用提供指导。     

Leaching of phosphorus from incinerated sewage sludge ash by means of acid extraction followed by adsorption on orange waste gel

Ashes from sewage sludge incineration have a high phosphorus content, approximately 8% (W/W), which indicates a potential resource of the limiting nutrient. Incineration of sewage sludge with subsequent recovery of phosphorus is a relatively new sludge treatment technique. In this article, the leaching of phosphorus by using sulfuric acid as well as hydrochloric acid by means of several batch experiments was presented. At the same time a selective recovery of phosphorus by adsorption was also discussed. The e ects of acid concentration, temperature and time on extraction were studied. The phosphorus leaching increased with the increase in acid concentration and temperature. Kinetic studies showed that the complete leaching of phosphorus took place in less than 4 h. Selective adsorption of phosphorus by using orange waste gel provided a hint for recovery of this natural resource, which eventually could meet the ever-increasing requirement for phosphorus. The overall results indicated that the incinerated sewage sludge ash can be treated with acid to e ciently recover phosphorus and thus can be considered a potentially renewable source of phosphorus.     

Recovery of phosphorus as struvite from sewage sludge ash

Phosphorus (P) is an element vital for all living organisms, yet the world's reserves of phosphate rock are becoming depleted. This study investigated an effective P recovery method from sludge ash via struvite precipitation. Results showed that more than 95% of the total P content was extracted from sludge ash by applying 0.5 mol/L HCl at a liquid/solid ratio of 50 mL/g. Although heavy metal leaching also occurred during P extraction, cation exchange resin efficiently removed the heavy metals from the P-rich solution. Orthogonal tests showed that the optimal parameters for P precipitation as struvite would be a Mg:N:P molar ratio of 1.6:1.6:1 at pH 10.0. X-ray diffraction analysis validated the formation of struvite. Further investigations revealed that the harvested precipitate had a high struvite content (97%), high P bioavailability (94%), and low heavy metal content, which could be considered a high quality fertilizer.     

Removal efficiency of fluoride by novel Mg-Cr-Cl layered double hydroxide by batch process from water

The fluoride ion removal from aqueous solution using synthesized Mg-Cr-Cl layered double hydroxide has been reported.Mg-Cr-Cl was characterized by X-ray powder diffraction,Fourier-transform infrared,thermo-gravimetric analysis,differential thermal analysis,and scanning electron microscope.Adsorption experiments were carried out in batch mode as a function of adsorption dosages,contact time,pH,and initial fluoride concentration to get optimum adsorption capacity.The adsorption kinetic study showed that the adsorption process followed first order kinetics.The fluoride removal was 88.5% and 77.4% at pH 7 with an adsorbent dose of 0.6 g/100 mL solution and initial fluoride concentration of 10 mg/L and 100 mg/L,respectively.The equilibrium was established at 40 min.Adsorption experiment data were fitted well with Langmuir isotherm with R 2 = 0.9924.Thermodynamic constants were also measured and concluded that the adsorption process was spontaneous and endothermic in nature.The removal percentage decreased slowly with increasing pH.This process is suitable for industrial effluents.The regeneration of the material is not possible.     

EDTA-2Na添加提高污泥热水解磷的回收效率和鸟粪石纯度

污水处理厂剩余污泥因富含大量的磷而成为一种资源.为了提高磷的回收效率和回收产物(鸟粪石)纯度,本文采用响应曲面法、扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱法(SEM-EDS),研究了EDTA-2Na的添加对污泥热水解过程中磷的释放和回收效率的影响.结果表明,最佳磷释放条件为:EDTA-2Na浓度9.2 mmol·L~(-1)、pH=3.9、水解温度T=62℃.在此条件下,污泥中磷的释放率为77.9%,远高于未添加EDTA-2Na的磷释放率(39.7%);在pH=9,Mg/P=1.2∶1的条件下进行磷回收,与未添加EDTA-2Na情况相比,污泥中磷的回收率从30.9%提高到70.2%,鸟粪石纯度从32.5%提高到61.3%,回收的晶体沉淀主要成分为磷酸氨镁.由于EDTA-2Na可与金属离子发生络合,同时引起细胞膜和胞外聚合物的破解,使磷的回收效率和鸟粪石纯度均得到提高.     

城镇污泥中神经酰胺的分离纯化

以A²O-MBR工艺的冷冻干燥污泥作为原料,以索氏提取法,获得污泥中的粗脂;再经硅胶柱层析,以石油醚-乙酸乙酯100：1,10：1和7：3（V/V）的顺序梯度洗脱,利用薄层色谱法,将洗脱液与神经酰胺标准品对比,V（石油醚）：V（乙酸乙酯）=7：3为合适的洗脱梯度.经Q-Exactive液相色谱-高分辨质谱检测各组成成分,就峰面积比,经柱层析洗脱前后神经酰胺从60.88%提高到98.34%.最后,用另一种A²O工艺的污泥进行尝试,柱层析前后神经酰胺从79.06%提高至94.15%.     

离子交换树脂在污泥处理中的应用及展望

离子交换树脂(IER)因其不溶性以及可循环利用性被广泛用于废水处理,但目前仍缺乏其对污泥应用研究的综述。本文汇总了污泥中常见IER类型(阳离子交换树脂、阴离子交换树脂以及螯合树脂),并介绍了树脂的基本特性以及适用的污泥方向,其中阳离子交换树脂,尤其是强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,适用范围最广。IER在污泥中的应用归为4类,分别为去除/回收重金属、回收磷、胞外聚合物提取以及调理污泥,并阐述了基本应用机理以及优缺点。针对IER在污泥中应用的不足,提出未来的研究方向,包括改性或开发新型IER去除/回收污泥中的重金属,优化IER直接回收污泥中磷的方法,改进IER调理污泥的方式以及开发新型分离IER与污泥的手段。本文有助于研究人员更好的了解IER在污水厂污泥中的应用现状,优化IER处理污泥的应用方式以及开发应用于污泥处理的新型IER。     

高温热水解对高含固污泥中磷的形态转化影响

通过正交实验、单因素温度影响实验,利用SMT磷分级提取法研究了高温热水解后高含固污泥中磷的形态转化.结果表明,120℃~160℃的高温热水解可以将高含固污泥中14.80%以上的有机磷转化为无机磷,影响因素对无机磷/总磷的影响大小顺序为：热水解温度 > 热水解时间 > 氧化剂含量 > pH值,随着温度的升高,高含固污泥中无机磷/总磷也从79.13%增加至95.87%;当热水解温度为160℃、时间为40min时,高含固污泥中无机磷含量由原泥的18.30mg/g增至20.49mg/g,无机磷/总磷由80.83%增至96.97%.结果为实现污泥中磷的回收利用奠定基础,同时为“高温热水解+高含固厌氧消化”工艺的优化提供新思路.     

人工湿地常用生物陶粒基质LDHs覆膜改性及其除磷效果研究

分别利用3种二价金属化合物和3种三价金属化合物,采用水热共沉淀法在碱性条件下对人工湿地中常用的生物陶粒基质进行层状双金属氢氧化物(LDHs)覆膜改性,并将9种不同类型的LDHs覆膜改性生物陶粒基质和普通生物陶粒基质分别填充于10个垂直流人工湿地模拟实验柱中,进行除磷净化实验.结果表明,9种不同类型的改性生物陶粒基质均能有效提高磷素的净化效果;Zn系LDHs改性生物陶粒对总磷、溶解性总磷、磷酸盐均有很好的处理效果,其中Zn Fe-LDHs、Zn Co-LDHs和Zn Al-LDHs对总磷的平均去除率均在92%以上,对溶解性总磷和磷酸盐的平均去除率均超过95%;其对磷素的净化机理主要集中于物理化学作用,同时还应与其对微生物生长的促进作用有关.