稻壳炭强化城市污泥蚯蚓堆肥过程中重金属变化特征

为探讨稻壳炭强化蚯蚓堆肥对污泥性质和重金属的影响,本研究以城市污泥为研究对象,添加不同比例稻壳炭对蚯蚓堆肥进行强化处理,探究不同生物炭剂量(污泥干质量的2%、4%、6%、8%)对城市污泥蚯蚓堆肥过程中重金属有效态以及赋存形态的影响。结果表明:堆肥过程中pH呈先上升后降低的趋势,电导率先降低后升高,有机质呈下降趋势;与对照组(不添加稻壳炭)相比,添加不同比例稻壳炭强化后的电导率、有机质分别降低28.96%~47.46%、2.84%~18.87%;稻壳炭强化的污泥堆肥中养分增加,总氮、总磷和总钾在8%添加量时分别提高9.89%、24.39%和2.51%。当稻壳炭添加到蚯蚓堆肥后,重金属从易迁移转化形态向稳定态转化,在8%添加比例时,Cd、Cu、Ni的残渣态占比较对照组分别提高3.57、19.12、9.27个百分点,有效态分别降低56.25%、34.22%、28.20%;添加4%稻壳炭使Pb由可交换态、碳酸盐结合态向稳定的有机结合态转化,且有效态降低27.69%。相关性分析发现稻壳炭强化蚯蚓堆肥,升高堆体pH降低了污泥中Cd、Cu、Ni、Pb有效态含量。研究表明,稻壳炭强化蚯蚓堆肥可显著提升城市污泥营养元素,改善理化性质,提高污泥中重金属钝化效率。

城市污泥-餐厨垃圾联合制备水凝胶及其溶胀性分析

以城市污泥和餐厨垃圾作为原料,辅助以单体丙烯酸,交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸钠,通过接枝聚合反应合成水凝胶。通过单因素实验考察了水凝胶制备的影响因素,并利用响应曲面法进行了优化实验,结果表明在污泥与餐厨垃圾干质量比为2:3,浆液含水率为96.1%,反应温度为70℃,投加2.25mL的单体,0.10g的交联剂,0.2g的激发剂时,制得水凝胶的最佳溶胀率能达到5400.93%。通过扫描电镜表征发现水凝胶具有众多网络褶皱和沟壑结构,从而使其具有良好的溶胀性能。

锯末-污泥联合水热处理改善城市污泥性能研究

为实现城市污泥与农业废弃物的综合应用,开展按锯末添加量(0%~50%)和水热温度(110~210℃)对锯末-污泥共水热处理污泥脱水性能和脱水泥饼资源化利用的影响研究。研究结果表明,在锯末最适添加量30%和水热温度150℃条件下,污泥比阻(specific resistance filtration,SRF)达到最小值0.275 Tm/kg,较原始污泥降低了76.9%。高温下锯末能产生酸性物质从而降低污泥pH,提高污泥Zeta电位,并促进污泥胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的释放,同时锯末的骨架结构能促进水分的脱除。该工艺处理后的脱水泥饼含水率可从初始的81.40%经30 min快速低温干燥后降低至7.53%,泥饼有机质质量分数和热值分别达到45.7%和13.42 MJ/kg。锯末辅助污泥水热处理技术不仅能改善污泥脱水性能,而且还能提高脱水泥饼热值,实现“以废治废,变废为宝”的目的。

城市污泥水热碳化影响因素研究

研究污泥水热碳化过程中反应温度、反应时间和反应介质对污泥水热炭性质的影响。结果表明,在酸性条件下,水热碳化处理能够更好地去除污泥中的水分(水分去除率分别为酸性条件下42.8%~53.3%和中性条件下28.9%~45.2%),其中污泥在240℃条件下进行1小时水热碳化反应后脱水效果最佳。随着反应温度和反应时间的增加,脱水和脱羧反应更充分,污泥水热炭的产率减少,H/C与O/C比值降低。此外,污泥水热碳化处理破坏了污泥的团聚体结构,使水热炭表面产生孔洞和凹槽,比表面积、孔体积和孔径均有所增加,其中在中性、220℃的反应条件下,污泥进行1小时水热碳化反应后得到的水热炭产物具有最高的比表面积(129.98m^(2)/g)和孔体积(0.66cm^(3)/g)。影响水热炭主要成分及晶型结构的因素排序为反应介质>反应温度>反应时间,随着反应温度升高和反应时间延长,水热炭中挥发分的含量降低,固定碳和灰分的含量增加,并且水热炭燃烧的主要放热区间在250~550℃范围内。

城市污泥与微藻共水热液化水相产物特性分析

城市污泥作为一种城市化进程中的废料,对城市发展、环境保护和资源再利用是一种新挑战。城市污泥与微藻共处理可以改善生物燃料的理化性质,提高处理过程的能源效率。开展了城市污泥和微藻共水热液化实验,通过调控反应温度、反应时间、生物质/水比率和污泥/生物质比率操作参数探究水相产物特性化学需氧量、总氮、氨氮的变化情况。结果表明,响应面对水相化学需氧量、总氮、氨氮特性均有较好的拟合效果,四个操作参数中生物质/水比率和污泥/生物质比率对水相特性的影响最大。且在反应温度为341.44℃,反应时间为37.81 min,生物质/水比率为0.08 g/mL和污泥/生物质比率为0.653时,可以获得化学需氧量、总氮、氨氮含量最低的水相。

城市污泥干燥动力学特性及其与生物质共气化热电联产系统模拟

对城市污泥进行高效干燥预处理及气化资源化利用是实现城市绿色可持续发展的重要途径之一。首先,利用热重反应器研究了污泥的干燥动力学特性;其次,基于Fluent数值模拟软件明晰了高温低速烟气和低温高速烟气对污泥干燥过程的影响;最后通过Aspen Plus构建了新型的污泥与生物质共气化热电联产系统,并讨论了系统的热力性能。结果表明:污泥在热重反应器中的干燥过程分为升速阶段、第一降速阶段和第二降速阶段,以降速阶段为主;SW-60、SW-80的水分扩散系数范围分别为6.34×10^(-6)~3.72×10^(-5)m^(2)/s和3.69×10^(-5)~2.60×10^(-4)m^(2)/s;初始含水率的提高会增加污泥干燥活化能,SW-60、SW-80的干燥活化能分别为9.55 kJ/mol和28.25 kJ/mol;干燥床中高温低速烟气的干燥效率大约为低温高速烟气的2.67倍;在热电联产系统中,随着生物质掺混比例的增加,输入热量、空气流量、合成气低位热值、合成气产率和热电联产潜力均随之增加,然而电效率、热效率和系统效率会缓慢下降;当生物质掺混质量比为20%时,每千克30%含水率干污泥与生物质的共混物可以产生电能与热能潜力分别为0.61 k W·h和4.212 MJ。

厌氧消化和好氧堆肥对城市污泥中新污染物的削减

城镇污水处理规模的扩大使得城市污泥的产生量增加,而药物及个人护理品(PPCPs)、生物性污染物、微塑料(MPs)和雌激素等新污染物在污泥中的检出率也呈增加趋势。污泥厌氧消化制沼气、好氧堆肥制土壤改良剂具有削减污染物、回收有价值组分、降低环境风险等多重功效,然而它们对新污染物的削减效果尚待考察。以上述4种新污染物为例,比较了它们在不同国家城市污泥中的存在状况,综述了厌氧消化、好氧堆肥、厌氧消化和好氧堆肥结合以及与物化措施联合对新污染物的削减情况及存在的问题。针对污泥中多种新污染物并存的状况,提出未来应开发针对多种新污染物的去除技术,同时强化新污染物削减机制的研究,以保障城市污泥的安全利用。

城市污泥腐殖酸和多糖回收及吸附性能研究

【目的】探究碱-低热预处理方式对城市污泥释放腐殖酸和多糖的影响,测定腐殖酸和多糖吸附性能。【方法】采用碱-低热法预处理剩余污泥,从上清液中提取腐殖酸和多糖等碳材料,并以甲基橙染料为例,探讨碳材料的吸附性能。【结果】结果表明:最佳碱-低热法预处理条件为pH=12、反应温度T=90℃、反应时间t=60min。准二级动力学模型和Freundlich方程更适合描述腐殖酸和多糖吸附甲基橙染料动力学和热力学过程。吸附过程为放热反应,物理扩散与化学吸附并存且自发易于进行。【结论】该预处理方法碳材料释放效果好、易操作,回收的腐殖酸和多糖吸附性能较好,可以为实现污泥资源化提供技术支撑。

城市污泥气化资源化利用研究进展

实现高效、低成本及无害化城市污泥处理是当前环境污染领域面临的重要挑战之一,也是未来重要的发展趋势。该文总结了我国城市污泥现状、污泥处置技术现状、污泥资源化利用研究和污泥处置典型案例等。国内外关于污泥气化资源化研究有一定的发展,但该技术面临一些挑战,离规模化应用仍存在差距,随着技术、经济和政策等多方面因素的推动,在未来可能被广泛应用。

城市污泥腐殖酸有机肥对油菜生长发育及土壤性质的影响

以漳州东墩生活污水处理厂的城市污泥为原料,利用超声辅助碱破解法提取腐殖酸,添加到鸡粪中制备污泥腐殖酸有机肥,并开展其对油菜生长发育及土壤性质的影响研究。结果表明,城市污泥腐殖酸有机肥作底肥能够提高油菜可溶性糖、VC含量,降低硝酸盐含量,从而提升油菜品质,但不会对油菜产生重金属累积危害。城市污泥腐殖酸有机肥具有较好的培肥效应,可提高土壤有机质、全磷和全氮含量,短期施用之后不会造成土壤重金属污染。本研究结果可为城市污泥腐殖酸有机肥在油菜等蔬菜种植中推广使用提供试验依据。

优化城市污泥与棉秆掺混燃烧条件的正交实验研究

以发热量为评价指标,通过正交实验优化城市污泥、棉秆掺混燃烧条件。结果表明,影响污泥混合物发热量的主次因素为棉秆掺混比>搅拌时间>掺混粒径,最佳掺混条件为棉秆掺混40%,搅拌时间5 min,掺混粒径0.075 mm。最佳掺混条件下,城市污泥着火、燃尽温度显著降低,发热量提高了34%,综合燃烧特性指数增大了3.97倍,活化能降低了12.74 kJ/mol,燃烧过程中污泥、棉秆几乎全程处于正向促进作用阶段。

城市污泥重金属钝化处理技术研究

针对城市污泥中部分重金属含量超标的问题,以研制的新型钝化剂DTG-3为钝化材料,开展了城市污泥重金属钝化处理实验,重点考察了新型钝化剂DTG-3用量以及钝化处理时间对污泥中不同类型重金属形态分布的影响,并计算出不同处理条件下的重金属稳定系数。实验结果表明,新型钝化剂DTG-3的质量分数越大,钝化处理时间越长,城市污泥中重金属的钝化处理效果相对就越好;当钝化处理时间为28d时,与钝化处理前相比,城市污泥中不同类型的重金属的残渣态含量均有所增大。另外,随着新型钝化剂DTG-3质量分数的逐渐增大以及钝化处理时间的延长,城市污泥钝化处理后的不同类型重金属的稳定系数均有所减小。综合考虑,推荐新型钝化剂DTG-3的最佳质量分数为15%,最佳钝化处理时间为28d,此时目标城市污泥经过钝化处理后的重金属Cu、Pb、Cr和Zn的稳定系数可分别降低至5.17、0.68、4.13和11.99,钝化处理效果较好。

城市污泥建筑建材应用前景研究

随着我国城市居民生活水平的不断提高和社会产业工业化比重的不断增加,污水处理厂污水处理量增大,污泥产量不断提高,且我国的污水处理存在"重水轻泥"的问题。2022年政府报告中明确了加强固体废物和新型污染物治理的措施,进一步推广垃圾分类和资源化利用,减少废弃物量,完善环保产业的节能、节水和废品回收等政策支持。此外,国家相关部门也联合发布了《环保装备制造业高质量发展行动计划(2022-2025年)》。污泥处理成为我国现在亟待解决的问题,文章对当前主流污泥处理方式进行了分析和研究,并探讨了污泥在建筑上未来前景,旨在为污泥处理提供理论依据。

应用循环流化床锅炉掺烧城市污泥的技术探索

循环流化床锅炉掺烧城市污泥技术的运用,可以大大降低城市污泥对环境的影响。其污泥掺烧的可行性技术方案包含湿污泥直接入炉掺烧及湿污泥干化后掺烧两种。文章对这两种技术进行了对比分析,并针对某电厂使用的型号为SG-240/9.8-M257,上海锅炉厂生产的240 t/h高压循环流化床锅炉,分析了湿污泥直接入炉掺烧系统的工艺流程,并根据掺烧污泥后的运行数据,分别分析了污泥掺烧对燃烧以及对氮氧化合物(NOx)排放等的影响。文章可以为同类型循环流化床锅炉掺烧城市污泥技术的运用提供有益的参考。

水泥窑协同处置城市污泥的生产实践

介绍了水泥窑协同处置城市污泥的生产工艺及废气处置工艺,分析了城市污泥掺入生料配料煅烧水泥熟料的可行性,并通过对掺加城市污泥前后熟料的化学分析、物理性能及熟料六价铬、Cl-、SO3等有害成分进行比对,分析了城市污泥对熟料质量及窑系统的影响。结果表明,在合理掺量的前提下,城市污泥对熟料质量没有影响,而且熟料煤耗略有降低,实现经济和社会效益双盈。

杜马斯燃烧法测定城市污泥中总氮含量的方法研究

氮含量是城市污泥土地利用的一个重要指标,本文以城市污泥为研究对象,研究了用杜马斯燃烧法测定城市污泥中总氮含量的方法,探讨了杜马斯燃烧法在城市污泥中总氮含量测定应用可行性及优缺点,结果表明了杜马斯燃烧法测定城市污泥中总氮含量的方法操作简单、快捷,适用于城市污泥中总氮含量的测定。检出限为0.030%,试样精密度为2.49%~4.34%,加标回收率为96.2%~104.1%。

城市污泥用于生产环保红砖的研究

评估了污水处理厂污泥用于生产红砖的可行性。处理污水的过程会产生大量污泥,主要是有机污泥,这些污泥通常被填埋在垃圾填埋场。通过微观结构和物理力学分析,评估了两种不同类型的污泥(从0~10%代替黏土)作为红砖生产的原材料使用。结果表明,污泥的加入降低了砖的表观密度,增加了砖的风化敏感性,这是由于在烧制过程中产生了更高的孔隙率。在生产红砖的黏土混合物中加入6%的污泥是一种可行的、可持续的、低环境影响的回收解决方案。

城市污泥和浒苔共水热碳化参数响应面优化

日益增多的城市污泥对环境造成了严重的危害,传统处理处置方法在实现无害化和资源化方面仍存在各种挑战。水热碳化技术被认为一种有效处理处置城市污泥的方式,但由于污泥的低碳、高灰特性,限制了水热炭作为燃料的应用。利用高碳、低灰的浒苔和污泥进行共水热碳化有利于解决这一问题。开展了不同水热反应条件下(温度160~280℃,时间30~150 min,污泥占比0~100%)污泥和浒苔的共水热碳化实验,探究了过程参数对于能量回收效率和电能消耗指数的影响规律,并利用响应面法对3个主要因素(温度、时间、污泥占比)进行了优化设计。结果表明,利用Central Composite Design设计建立的响应面模型,拟合程度良好(模型P<0.05,相应的失拟项P>0.05),预测值和实际值偏差较小。污泥占比对于能量回收效率有显著影响(P<0.05),时间是对于电能消耗指数影响极其显著的因素(P<0.0001),温度对于电能消耗指数的影响达到显著水平(P<0.05)。通过数学模型的优化,得出了达到最佳能量回收效率(0.470)和最低电能消耗(165.61)的最佳条件,分别是反应温度216℃、反应时间83 min、污泥占比为64%和反应温度200℃、反应时间60 min、污泥占比为50%。此外,在反应温度208℃、反应时间62 min、污泥占比52%的条件下,可以同时获得较高的能量回收效率(0.463)和较小的电能消耗指数(171.60)。通过3次重复实验验证,实验值与预测值偏差小于5%。研究结果可为城市污泥和浒苔的资源化和高值化利用提供科学依据。

微波高压消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定城市污泥重金属含量的不确定度评定

目的现行的标准尚未对微波消解程序进行明确描述,影响了不确定测量因素的系统分析。方法采用微波高压消解-电感耦合等离子体发射光谱法(inductively coupled plasma,ICP)测定城市污泥的重金属含量,建立了城市污泥重金属测量的数学模型。结果该方法分析中最大不确定度分量主要来源于ICP仪、含水率测量中的样品称量、标准曲线拟合3个方面。结论提出了降低不确定度的对策与建议,为后续的测量准确性提供了技术依据。

生物技术在城市污泥处理处置中的应用进展

城市污泥是污水处理的产物,目前对城市污泥的处理处置方法多样且各有利弊.采用生物技术处理处置城市污泥有许多明显的优点,可以实现减量化、无害化、资源化,构建和谐生态环境.本文对生物技术在城市污泥处理处置的应用进展及前沿动态进行分析研究.