Thermal decomposition analysis of coal-waste sludge and coal-sunflower seed husk blends

The thermal decomposition analysis of coal-pharmaceutical waste sludge,coal-sewage waste sludge blends and coal-sunflower seed husk blends are studied by TG dynamic runs at the heating rate of 20 ℃/min within the temperature range of 25 ℃-900 ℃.The effect of different kinetic models on the determination of kinetic parameters of thermal decomposition has been investigated.Results show that for coal-pharmaceutical sludge blend,coal-sewage sludge blend and coal-sunflower seed husk blend the optimal model functions are the three-dimensional diffusion reaction,2-dimensional and 3-diemensional nucleation and growth reactions,respectively.The Arrhenius kinetic parameters of the pre-exponential factor and activation energy of blends,as well waste sludge and sunflower seed husk only are proposed.

Impact of Untreated Sedimentation Tank Sludge Water Recycle on Water Quality During Treatment of Low Turbidity Water

The overall purpose of this research is to examine the impact of untreated sedimentation tank sludge water( USTSW) recycle on water quality during treatment of low turbidity water in coagulation—sedimentation processes. 950 m L of raw water and different concentrations of 50 m L USTSW are injected into six 1 000 m L beakers without coagulant.The results indicate that USTSW characterized as accumulated suspended solids and organic matter has active ingredients,which possess the equivalent function of coagulant. The optimal blended water turbidity is in the range of 10-20 NTU,within which USTSW recycle achieves the highest save coagulant rate. The mechanism of strengthening coagulation effect when USTSW recycle mainly depends on the chemical effect and physical effect. What is more,through scanning electron microscopy( SEM),it is found that the floc structures with USTSW recycle are more compact than those without USTSW recycle. Besides,the water quality parameters of color,NH3-N,CODMn,UV254,total aluminum,total manganese when USTSW recycle is better than the raw water without recycle,indicating that USTSW recycle can improve water quality with strengthening coagulation effect.

面向“双碳”战略的印染污泥干化焚烧技术经济环境综合评价研究

污泥干化焚烧热电联产是印染行业减污降碳的重要举措,污泥焚烧过程中控制煤炭添加比例(煤泥比)是这类项目核准和运行考核的重要指标,本研究旨在解决污泥低煤炭掺烧面临的经济收益和减碳绩效平衡问题,以期为类似工程提供借鉴。依托华东某印染园区2500t/d污泥焚烧项目,基于煤泥比不超过20%的管理要求,构建集成技术经济分析和生命周期评价的多目标优化模型,运用NSGA-II算法,揭示热电比、污泥含水率、固体回收燃料(SRF)掺烧比例等指标对项目经济性和碳排放的影响。结果表明:①当案例项目的热电比从50%提高到100%时,价格差异使经济效益提高22.0%,但碳排放平均增长约8.0%。②在稳定运行前提下,当入炉污泥含水率由45%提高到55%,入炉混合燃料量由36.7 t/h提高到41.8 t/h,原煤用量分别为7.3和8.3 t/h时,可使供热量增加28.1%、供电量增加18.1%,项目经济性提高,但该工况下化石碳排放增加。③可通过提高入炉污泥含水率使Pareto前沿面向项目经济效益提高且碳排放水平减少的方向移动,同时较高入炉污泥含水率下可通过恰当的经济性的降低获得较大的碳减排,污泥焚烧项目不应单纯追求入炉污泥的低含水率。④针对因污泥量不足导致的锅炉负荷低的情况,可通过掺加SRF稳定锅炉负荷,保持运行经济性;在污泥足量情况下,掺加SRF可替代部分煤炭,降低煤炭掺烧的碳排放。研究显示,印染污泥干化焚烧热电联产具有良好的经济效益和减污降碳效应,面向“双碳”战略,需要加快建立工业园区能源系统整体优化和污泥焚烧处置长效机制,优化技术模式,加强区域资源优化配置。

燃煤电站掺烧污泥热力学与经济性分析

我国污泥产量逐年增加,如何对其进行无害化、资源化处理成为亟待解决的问题,拟将燃煤电站与污泥干燥系统耦合,湿污泥干燥后进行掺烧。以某典型超临界660MW机组为研究对象,在THA工况下,通过对锅炉进行热力计算和对系统整体进行热力学分析及经济性分析,研究掺烧不同含水率(10%、20%、35%、50%、65%)不同掺烧量(2%、4%、6%、8%、10%)的干化污泥对排烟温度、锅炉效率、净发电效率、湿污泥发电折合净效率和干化污泥发电折合净效率等参数的影响。结果表明:当干化污泥含水率超过50%时会导致参数恶化且随掺烧量的增加变化趋势加剧;干化污泥的含水率应控制在50%及以下,若超过此值,掺烧量应小于4%;掺烧污泥导致系统的㶲效率降低,主要原因是锅炉和干燥设备的㶲损失增加;当掺烧含水率为20%,掺烧量为10%的干化污泥时,系统经济性最好,动态回收周期仅为4.02年。

掺烧比对污泥与垃圾协同焚烧的影响

污泥作为城市污水处理的副产物,是一种产量高、危害大的固体废物。目前针对市政污泥的处置主要有堆肥、填埋和焚烧3种方式。随着污泥焚烧技术的深入发展,该处理方式以废物减量化程度高、能量可回收,同时能有效降低病原微生物和有机污染物质的危害等优势,已成为污泥处置的主要方法。本文结合污泥协同垃圾焚烧实际运行数据,采用理论计算、理化检测等方法,研究了掺烧比对烟气和飞灰排放指标的影响。结果表明,当掺烧比在10%左右时,烟气排放指标完全能满足GB18485-2014排放标准的要求,但SO 2指标多次超欧盟标准。每吨绝干污泥焚烧后约产生0.4 t的灰渣,其中灰量占60%,渣量占40%。当掺烧比提高时,飞灰比例增加,但飞灰比例基本在6%左右波动。

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。

煤粉炉掺烧城市污泥积灰结渣与污染物排放特性

为了得到燃煤电厂掺烧城市污泥后的燃烧、结渣以及污染物排放特性,在自建一维沉降炉中,开展了5个不同掺混比例(0、5%、10%、15%、20%)下的混燃试验,并参照《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)等规定对不同工况下的样品、数据进行取样和测量。结果表明,随着污泥掺烧量增加,炉膛温度呈下降趋势,掺混比例达到20%时,炉膛顶部温度下降40℃左右;随着污泥掺烧比例增加,锅炉结渣倾向加重,燃烧生成的灰样主要成分为K-Al-Si和K-Ca-Si复合盐类;随着掺烧比例的提高,NOx的排放量呈现先增加后降低的趋势,SO_(2)的排放量逐渐降低;5种掺混比例下烟气中的二噁英与飞灰中的重金属含量分别满足《燃煤耦合污泥电厂大气污染物排放标准》(DB 31/1291—2021)与《农用粉煤灰中污染物控制标准》(GB 8173—87)要求;与纯燃煤相比,掺烧20%污泥时,可减少CO_(2)排放约0.34%。燃煤锅炉掺烧城市污泥可作为双碳战略下高效节能降碳的一种选择。

污泥和聚氯乙烯共热解三相产物特性

伴随着社会发展和城市扩张,生活污泥和废塑料的处置压力越来越大,同时热解作为一种资源化处置有机固体废弃物的手段受到普遍关注。本文通过开展生活污泥(SS)和废聚氯乙烯塑料(PVC)在500~900℃共热解实验,探究了温度和PVC掺混比对热解三相产物分布及其性质的影响。结果表明:伴随温度的升高,热解的固相产率下降,气相产率上升,液相产率先上升后下降;与此同时,热解气中的CH_(4)和CO含量上升,CO_(2)的含量下降;热解油中有机物含碳数减小,烃类和芳香类有机物比例增大;热解炭表面孔隙结构变得不规则,官能团减少。与污泥单独热解相比,PVC的加入会在降低产炭率的同时提高产气率,且高温下将抑制液相产物的产生。除此之外,PVC有利于提升热解气品质,提高高温热解油中重质组分的含量,并在增大热解炭表面不规则程度的同时使其含氧官能团更为丰富。

准东煤/市政污泥混燃燃烧特性及灰熔融行为分析

液态排渣是解决准东煤燃烧过程中结渣沾污问题的重要手段,而掺烧低熔点燃料可以有效降低混合燃料的灰熔点,进而提高液态排渣效率。本文将高活性污泥与准东煤进行掺混,综合利用热重分析仪、灰熔点分析、傅里叶红外光谱分析和灰成分分析方法,对混合物的燃烧特性及灰熔融行为进行研究。结果表明:随着污泥掺混比例的增加,着火温度显著降低,且混合物在污泥质量占比超过20%时综合燃烧指数显著降低;燃尽温度则随污泥混合比的增加呈现出先降低后升高的趋势,且在污泥掺混质量分数为10%时达到最低。红外光谱测试结果表明,污泥的掺入促进了煤粉中羟基、脂肪族官能团、含氧官能团及芳香族官能团等官能团的热解燃烧。污泥中的Fe2O3与煤中SiO2反应生成了低熔点共熔物,使得混合燃料具有相对较低的灰熔融温度,当污泥掺混比为10%时,混合物的灰熔融温度为1080℃。综合考虑燃料燃烧稳定性和降低灰熔点,推荐污泥与准东煤的最佳掺烧比例为1∶9。

630 MW机组超临界直流锅炉煤粉与污泥混烧数值模拟

采用Fluent仿真软件,对某630 MW超临界直流锅炉煤粉与污泥混烧进行数值模拟,研究了污泥掺混比、含水率和锅炉负荷对锅炉温度场以及污染物NO_(x)、SO_(2)和CO质量浓度的影响。研究结果表明,掺混比低于10%时对锅炉的整体影响较小,锅炉整体温度变化约10 K,NO_(x)、SO_(2)排放浓度略增加,炉膛内燃料燃烧充分、燃烧过程稳定;污泥含水率在35%~40%时有利于该煤粉锅炉掺烧城市污泥,锅炉整体温度下降5~10 K,出口CO排放浓度与原煤燃烧工况相比有所降低,出口NO_(x)和SO_(2)排放浓度显著低于含水率25%的掺烧工况;锅炉负荷由30%增至100%时,锅炉各受热面出口烟气温度以及NO_(x)、SO_(2)和CO的浓度呈增加趋势,在所研究锅炉负荷下,锅炉出口污染物排放浓度均在可接受范围,表明在该煤粉锅炉全负荷下均可实现城市污泥掺烧。

城市污泥与煤矸石掺烧过程中汞的迁移转化特性

城市污泥和煤矸石在燃烧性质上存在着一定互补性,而二者均含有大量重金属汞污染物,因此有必要研究二者掺烧过程中汞的迁移转化特性。采用化学逐级提取法,研究污泥与煤矸石样品中汞的赋存形态及燃烧过程中汞释放特性,并考察温度、掺混比例和气氛对于样品中汞迁移行为的影响。结果表明,1号污泥主要以硫酸盐、碳酸盐和氧化物结合态汞和残渣态汞为主;2号污泥中残渣态汞含量最高;煤矸石中主要以硫化物结合态汞为主。污泥中低温区(200~390℃)释放的汞主要为有机物结合态和碳酸盐结合态汞,高温区(390~450℃)释放的汞主要为硫化物结合态汞;煤矸石中低温区(300~400℃)释放的汞主要为有机物结合态、碳酸盐结合态和氧化物结合态汞,高温区(400~600℃)释放的汞主要为硫化物结合态及部分氧化物结合态。污泥掺混促使掺混物中汞提前在低温区释放,且随污泥掺混率提高,促进作用越强。气氛中氧含量升高,燃烧过程中产生的CO_(2)会吸附在颗粒表面,增大传热热阻,从而抑制掺混物中有机物结合态汞和部分碳酸盐结合态汞的释放,同时发现气氛对高比例污泥掺混物汞的释放行为影响减弱。

污泥共混燃烧发电工艺及其最新应用研究进展

介绍了当前污泥处置的传统工艺,阐述了具有潜在应用价值的污泥共混燃烧发电工艺,同时也对最新的污泥热化学解聚制备高附加值生物碳材料的应用研究进行了总结,并对污泥处置处理工艺在未来的发展方向进行了展望,以期为污泥的资源化以及工业化进程提供依据。

市政造粒污泥及返混堆叠低温干燥特性分析

为研究影响污泥颗粒干燥效果的关键因素,通过外力挤压造粒的方式,对返混污泥颗粒和非返混污泥颗粒在不同温度、不同造粒尺寸下进行干燥实验。结果表明:挤压形状对污泥颗粒干燥影响较小,而造粒尺寸和干燥温度对污泥颗粒脱水效率影响显著,且温度为污泥颗粒干燥的关键因素。其次,从干燥时间、干燥速率和挤压能耗角度分析对比,在非返混污泥颗粒干燥实验中,干燥温度为80℃、造粒尺寸为6 mm的长方体状污泥颗粒干燥效果最佳;在返混污泥颗粒干燥实验中,干燥温度为80℃、造粒尺寸为6 mm的圆柱体状污泥颗粒干燥效果最佳。最后,在返混污泥颗粒堆叠干燥实验中,堆叠3层的污泥颗粒,其干燥速率比单层、两层的分别高45.6%和20%,与非返混单层污泥相比,干燥速率提高了23%。

城市污泥焚烧研究进展

城市污泥含有大量病原微生物、重金属等污染物质,且近年产量剧增,若处理不当将污染环境,危害人体健康。目前我国城市污泥处置方式有填埋、堆肥、土地利用、焚烧等。污泥焚烧是目前污泥处置最彻底、快捷、安全、有效的方法。本文从污泥焚烧的发展历程、焚烧方式、焚烧装置等方面对污泥焚烧的研究应用进展进行了总结归纳,系统地梳理污泥在焚烧过程中的各种影响因素,并对比了流化床焚烧炉、多膛式焚烧炉、回转窑焚烧炉、炉排焚烧炉等焚烧炉的各项指标和参数。在“双碳”背景下,结合污泥资源化利用的发展动向,提出将城市污泥与废弃物混合制成衍生燃料,发展循环经济,减少碳排放,也是城市污泥剩余价值再利用的一种有效途。

水煤浆气化掺烧污泥的应用研究

为了解决煤制烯烃工厂废水生化处理产生的废固污泥,开展了水煤浆气化掺烧污泥的应用研究,从实验分析测试、工厂测试、工业化应用三个方面,分析了掺烧污泥对水煤浆质量、有效气组分以及灰水系统的影响。结果表明:污泥添加量在3‰以下时,对水煤浆质量、有效气组分及灰水系统影响较小,综合考虑各方面因素,建议工业化添加污泥比例控制在5‰以下。

煤制天然气盐泥入气化炉掺烧的试验研究与分析探讨

为解决煤制天然气工艺过程中多效蒸发产生的盐泥的出路及利用问题,研究了盐泥入气化炉掺烧的可行性。采用干混法,将盐泥与块煤以0.3:100的质量比掺混入炉燃烧的试验。一周的试验结果表明,将盐泥均匀掺入气化炉内,变换入口合成气中甲烷体积分数提高了1个百分点以上,初步推断盐泥对气化炉内的甲烷化反应有催化作用;通过对渣水、煤气水、酚氨回收、污水处理系统相关指标分析,推断盐泥中的大部分盐以熔融态进入渣池系统,小部分盐可能随粗煤气带出,并随煤气水进入后续水系统。

基于SIFT特征匹配的活性污泥显微图像拼接方法

针对相差显微图像视野有限,单张图像难以全面展示样品信息的问题,提出一种基于SIFT特征匹配的活性污泥图像自动拼接方法.该方法通过SIFT特征提取算法提取污泥显微图像的特征,运用最近邻算法进行匹配.使用投影变换模型进行空间几何变换,将待拼接的活性污泥显微图像叠加在一起.采用渐入渐出融合算法对叠加后的图像进行融合,解决图像拼接过程中拼接缝明显的问题.某污水处理厂活性污泥相差显微图像拼接实验结果表明该方法在拼接质量和信息完整性方面表现良好.

污泥掺烧燃煤电厂湿法脱硫系统石膏含水率超标原因分析及控制

石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术以其工艺的合理性与成熟性被燃煤电厂广泛应用,然而此工艺的石膏含水率严重超标问题却时常发生。以某掺烧污泥燃煤电厂湿法脱硫系统运行过程中出现的石膏含水率超标问题为案例,通过分析此电厂脱硫系统设备状态、运行参数、介质成分等因素,结合实验室检测结果,对该电厂石膏含水率超标问题进行逐一排查。分析结果表明:电厂大量掺烧污泥后,烟气中残留的镁离子与灰分及杂质富集在吸收塔内,同时废水排放量严重不足,是导致石膏含水率超标的主要原因。针对上述问题采取有效控制措施,最终将石膏含水率控制至10%以内,以保障脱硫系统安全稳定运行。

污泥和煤混烧特性的热重分析法研究

为了解城市污泥和煤粉混烧的燃烧规律,利用热重分析法对兰坝煤粉和某城市污泥及两试样混合物的燃烧特性进行了研究.实验结果表明,在加热速度20℃·min^-1、20～1200℃的温度范围内,污泥的热重曲线存在2个明显的失重区域.在混燃过程中,煤和城市污泥基本上保持了各自的挥发分析出特性,混合试样的燃烧曲线处于污泥和煤粉燃烧曲线之间.对实验数据进行分析处理,得到了反应动力学参数活化能E和频率因子A.在掺混比例较小时（污泥质量分数为20%）对煤的活性几乎没有什么影响;而掺混比例较大时（污泥质量分数为50%、80%）,存在2个反应区间,在第一温度段（大约θ＜430℃）混合试样的反应特性类似于污泥,而在高温区段（θ＞430℃）混合试样的燃烧特性则类似于煤.

污泥和煤混烧特性的热重试验研究

利用热重分析法对兰坝煤粉和某城市污泥及两试样混合物的着火温度、燃尽特性和综合燃烧性能等参数进行了研究。实验结果表明：在20℃／min的加热速度，20-1200℃的温度范围内，单一试样及不同掺混比混合试样燃烧时燃烧特性和燃尽性能存在差异，并得出了一些燃烧特性参数，结合实验条件，对反映燃料着火及燃尽性能的燃烧特性综合判别指数S进行了修正。计算结果表明：修正后的S′与其他特性参数计算结果吻合较好。