微波热解污泥影响因素及固体残留物成分分析

为探究不同热解条件下污泥微波热解的特性,考察了微波功率、污泥含水率以及吸波物质添加量对污泥热解过程及固体残留物的影响,利用响应曲面法优化了污泥微波热解的条件并分析了污泥热解固体残留物的成分.结果表明:当微波功率为1 880 W、污泥含水率为79.7%、吸波物质添加量为0.48 g时,响应曲面法预测最高污泥热解效率为77.4%,实际测得污泥的热解效率为77.5%.污泥热解固体残留物中灰分和固定碳比例较大,主要无机成分为Si O2、Al2O3、Fe2O3、Ca O等氧化物,适宜进一步材料化利用.

热解污泥生物炭去除水和饱和带土壤中苯胺污染的效能及机理研究

针对化工行业污染地块中存在的土壤和地下水苯胺污染问题,对比了热解污泥生物炭(Sludge-based Pyrolysis Biochar,SPB)与传统氧化剂(Fenton试剂、KMnO_(4))对水及饱和带土壤中苯胺的氧化降解效能,揭示了SPB降解苯胺的机理。结果表明:SPB(投加量为5.00和2.50 g/L)在水溶液中对苯胺(初始浓度为1.5 mg/L)的降解率达到99.9%,高于传统氧化剂(投加量为1.00和0.50 mmol/L)对水中苯胺的降解效能。饱和带土壤中苯胺浓度为150 mg/kg,SPB投加量为100 g/kg时,水相苯胺的去除效率(99.19%)优于传统氧化剂,对土相苯胺的去除效率达84.07%。SPB去除苯胺过程中,生成了^(1)O_(2)、OH·及O_(2)^(-)·等活性氧自由基,对苯胺氧化降解具有显著作用,其中,^(1)O_(2)对苯胺降解的贡献最大,约为51.3%。

污泥共热解制备污泥基生物炭及其在土壤回用中的改良效益

随着全球污泥产量的快速增长,对其的资源化处置是亟待解决的现实问题.相较于传统的填埋以及新型的焚烧工艺,污泥热解可实现污泥的无害化、减量化并生成具有土壤改良潜力的污泥基生物炭,是污泥处理的一种较优选择.本文以市政污泥为研究对象,全面综述了污泥不同热解方法对生成污泥基生物炭的物化性质和其对土壤改良效应的影响,重点介绍了污泥中磷和重金属在不同热解工艺中的迁移转化机制,污泥基生物炭对土壤物化性质的影响机理、对污染土壤的修复机制、对土壤中微生物和微生物酶等的作用机制.通过以上分析,能够以此为理论支撑指导制备具有定向改良土壤功能的污泥基生物炭.本综述将有助于污泥定向热解制备污泥基生物炭的进一步发展,为污泥基生物炭土壤改良提供理论参考和支持.

油污泥热解残渣改良粗粒硫酸盐渍土力学性能试验研究

为探究油污泥热解残渣改良粗粒硫酸盐渍土的力学性能,试验研究了残渣掺量和盐渍化程度对粗粒硫酸盐渍土回弹模量以及无侧限抗压强度的影响规律。结果表明:粗粒硫酸盐渍土的回弹模量和无侧限抗压强度均随残渣掺量的增加呈先提高后下降的趋势。当残渣掺量为10%时,各项力学性能提升最显著。此时回弹模量最大为245.52 MPa,无侧限抗压强度最大为0.48 MPa。随着含盐量增加,改良粗粒硫酸盐渍土的力学性能先提高后下降,且随残渣掺量的增加,非盐渍土较盐渍土的力学性能提升更加明显。根据X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)试验微观分析,油污泥热解残渣改良粗粒硫酸盐渍土主要由物理和化学两个因素共同作用,颗粒间的嵌挤摩擦和离子间的置换反应促就了改良盐渍土强度的提高。

污泥热解中重金属的迁移转化规律及其对环境的潜在风险评估

本研究旨在探讨污泥热解过程中重金属的迁移转化规律及其对环境的潜在风险。通过分析热解反应机理、重金属在热解过程中的变化和影响因素,揭示了重金属在污泥热解中的行为规律。本文采用环境风险评估方法,定量评价重金属对环境的潜在影响。研究结果可为污泥处理技术提供理论支撑和风险管理参考。

污泥热解残渣对废水中Cr(Ⅵ)去除作用的研究

为探索污泥热解残渣的资源化利用途径,研究污泥热解残渣直接用作吸附剂去除废水中Cr(Ⅵ)的可行性,分析热解温度、时间以及吸附时间、溶液pH值和吸附剂用量等因素对污泥残渣吸附性能的影响。结果表明,在700℃下热解1.0h的污泥残渣的吸附性能最佳,吸附过程可以用准二级反应动力学方程描述;污泥残渣对Cr(Ⅵ)的吸附受多种过程(如化学吸附、颗粒内扩散等)反应速度的影响;Langmuir模型和Freundlich模型均能很好地对试验数据进行拟合,相对而言,吸附行为更符合Langmuir模型;当吸附时间为24.0h,初始溶液pH=4.0,吸附剂质量浓度为20g/L时,污泥残渣对Cr(Ⅵ)的最大吸附质量比q_(max)为13.87mg/g。研究表明,将污泥热解残渣作为廉价吸附剂处理含Cr(Ⅵ)废水有一定的应用前景。

污泥热解气化可燃气焚烧烟气处理工艺关键技术探讨

污泥热解气化技术是将污泥中的有机物在贫氧环境中转换成以CO和H2为主的可燃气体,可燃气焚烧后的烟气需处理后达标排放。通过对污泥泥质、烟气实测数据分析,结合运行情况,推荐采用SNCR+活性炭喷射+布袋除尘+湿法脱硫+烟气补燃升温+SCR的烟气处理工艺;考虑HCl腐蚀,换热器应采用聚四氟乙烯材质;工艺系统设计时应充分考虑系统内热量回收。

剩余污泥磷释放与磷回收技术的研究进展

磷本来是大自然一种最有限资源,而现在自然界土壤中产生的废磷经长期使用循环后最终约有80%磷随污水被排放。经过循环处理使用后,城市污水池中排放的废磷大部分可进入城市剩余的污泥,剩余城市污泥土壤中的磷资源的再次循环处理利用,可以大幅度减少从外部排水环境中带入磷元素时对接收水环境的化学污染,实现对磷元素的再利用。研究了各种不同类型污泥磷释放处理方法的优缺点,分析不同污泥磷处理回收处理技术应用的基本特点,并分别着重地介绍利用了鸟粪石沉淀法来回收废磷,以期进一步为中国污泥磷处理回收利用的基础研究方面提供理论借鉴,并分析讨论分析了废磷利用回收利用技术领域的国内外未来及其发展趋势。

不同深度脱水污泥的热解特性及动力学分析

选用4种利于深度脱水的复合调理剂(FeCl3/CaO、FeCl3/CaO/煤粉、芬顿试剂(Fe2+和H2O2组成体系)/CaO、芬顿试剂CaO/煤粉)来改善污泥的脱水性能,所得泥饼的含水率为43.7%—56.1%,满足深度脱水的要求.CaO和煤粉的添加能改变污泥的灰分和挥发分含量.与传统聚丙烯酰胺(PAM)脱水污泥的热重分析对比结果表明,由于复合调理剂对EPS的破坏溶解作用,因此对污泥热解性质有较大影响,不仅能前移水分失重峰,还使得热重主要反应阶段峰个数变少.热解动力学计算表明,反应级数在1—2范围内.表观活化能差异表明4种复合调理剂处理后脱水污泥更容易发生热解反应.

污泥热解残渣水蒸气气化制取富氢燃气

采用固定床反应器,进行了污泥热解残渣水蒸气气化制取富氢燃气的研究。考察了反应温度、固相停留时间、水蒸气流量及催化剂对气化效果及气体产物组成的影响。结果表明:随着反应温度的升高,气体产率由0.096 7 m3/kg逐渐增加到0.460 0 m3/kg,燃气中H2含量由17.87%逐渐增加到52.44%;在最佳固相停留时间为15min时,气体产率达到0.540 m3/kg;最佳水蒸气流量为1.19 g/min,此时产气量达到最大值0.61 m3/kg,H2含量为64.7%;添加催化剂有利于气体中H2含量的提高。

污水污泥热解试验研究

研究了热解终温对污水污泥热解产物产率的影响,对污泥热解油中的轻质组分进行了分析,并初步探讨了污泥热解残渣的基本性质。研究表明,热解终温为450～500℃时,液相产物产率较高,随着热解终温的升高,热解残渣减少的趋势与液相产物增加的趋势相似;450℃时得到的污泥热解油的轻质组分中主要含有烷烃类、烯烃类、腈类、含氮杂环化合物和单环芳香烃等;随着热解终温的升高,残渣表面越来越松散和粗糙;450℃时得到的热解残渣孔容积最大,而500℃时得到的残渣微孔最为发达,比表面积值最高。

污水污泥在流化床中快速热解制油

采用流化床污泥热解制油系统，在300～600℃进行污泥快速热解试验，研究了污泥在不同热解温度下的热解特性．结果表明，随着反应温度的提高，残炭的产率减少，不凝结气体产率增加，热解油产率在300～500℃以下随着反应温度的升高逐渐增加，在500气时达到最大值46．31％，随后逐渐减少；不凝结气体主要由CO2、CO、H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6和C3H8等组成，各成分随反应温度的升高呈规律性变化；通过GC—MS联用分析技术，对热解油中的29种含量（峰面积百分比）大于1％的成分进行了定性分析，400℃时热解油中酯类的含量（峰面积百分比）占绝对优势，而在600℃时，烯烃的含量（峰面积百分比）最多，各种组分的分布较400℃时均匀．

热解工艺参数和污泥理化性质对污泥残渣特性的影响

研究了热解工艺参数和污泥理化性质对热解残渣特性的影响,着重分析了不同热解工艺参数和污泥理化性质下,污泥热解残渣的吸附性能与内部孔结构.研究表明,当热解终温Tend在300℃—550℃之间,污泥热解残渣的碘值在450℃时最大,亚甲基蓝值在500℃时最小.热解残渣的碘值随着RT的延长先增大,当停留时间RT=75 min时达到最大值;亚甲基蓝值的最小值随着RT的延长逐渐往低温区移动.污泥热解残渣的碘值随着升温速率β的增大而减小,无论Tend的高低,亚甲基蓝值的最小值都出现在β=3℃.min-1.污泥热解残渣的比表面积随着颗粒粒径d的增大迅速减小,但d对残渣吸附性能的影响却不大.当含水率M=10%—40%,热解残渣的吸附性能基本不受M的影响;继续提高含水率,热解残渣的碘值迅速减小,而亚甲基蓝值却随M的增大而增大.Tend为450℃、RT为75 min和β为3℃.min-1是较佳的污泥热解工艺参数.

温度对污泥热解产物及特性的影响

温度是污泥热解产物及产物分布状况的主要影响因素之一。为了确定最优的热解温度,为不同的热解工艺提供参考,用直径为200mm的外热式固定床反应器,以唐山西郊污水处理厂剩余污泥为实验物料,在终温为250～700℃并在初期通以氮气的情况下,对污泥的热解产物分布及特性进行了研究。实验表明:在物料成分和其它条件不变的情况下,热解反应所需时间随着热解终温的升高而缩短;热解气和热解焦油的质量分数增大;焦炭质量分数减小。热解焦炭的工业分析表明,随热解终温的升高挥发分减少、固定碳和灰分增加。热解焦油的热值在10～43MJ·kg-1之间;焦炭的热值10～24MJ·kg-1之间。

污泥热解油的燃烧特性及动力学模型

利用热重分析(TG)对污泥热解油的燃烧特性进行了研究,污泥热解油的燃烧过程分为两个阶段.第1阶段为轻质有机物挥发后与氧发生均相燃烧,第2阶段为难挥发有机物与氧发生非均相燃烧,其中第1阶段燃烧反应是其失重的主要原因.分析了升温速率对燃烧特性的影响,发现增大升温速率有利于燃烧.对燃烧过程中烟气的排放规律进行了红外分析(FTIR),从另一角度印证了热重分析的结果.根据热重曲线建立动力学模型,分别对不同升温速率下燃烧过程的两个阶段进行动力学参数计算.活化能的变化趋势再次表明提高升温速率有利于污泥热解油的燃烧.

污水污泥热解过程中有机物转化机理研究

通过对不同热解温度条件下污泥热解产物的元素、化学键和成分变化规律进行研究,初步推测了污泥热解过程中有机物和热解产物的转化规律和热解机理。元素分析和X-射线光电子能谱分析结果表明,热解温度高于400℃后,固相产物中热解反应基本完成,绝大部分碳、氢元素已经转移至液、气相产物中,固体产物中羟基、羧基等取代基在高于500℃的热解温度下基本被分解。傅里叶红外光谱分析结果确定了污泥和污泥固体热解产物中各种碳氢键、含氧化合物和官能团、含氮化合物和官能团随热解温度变化的转化规律。借助热解—气质联用仪器,选取分析了热解温度为400、500、600和850℃污泥热解液体产物中主要有机物的成分和含量,推断了各主要类别有机物热解转化化学方程式,综合各方程式进一步建立了污泥热解化学反应网络图。

污水污泥热解产物的研究进展

随着和谐社会的建立,传统污水污泥处理技术已不能满足环境要求,必须寻求新的污水污泥处理技术。而污泥热解是一种有效合理的处理污泥技术。文章着重对国内外近年来对污泥热解产物的研究进行了综述。并对污水污泥热解产物的利用作了相关说明。

城市污水厂污泥的热解特性研究

针对上海市天山污水处理厂的污泥样品,利用固定床反应器,结合现代分析仪器,如气相色谱仪(GC)、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、扫描电子显微镜(SEM)等,对污泥热解残炭、油和不凝性气体的特性进行了分析研究。结果表明:不凝性气体H2、CO、CH4、CO2随反应温度的升高呈规律性变化。通过GC-MS联用分析技术,对热解油产物进行了定性分析,300℃时含氧化合物量最大,700℃时含氮化合物量最大。随着反应温度的提高,残炭表面空隙更加复杂化。

鸟粪石沉淀法处理污泥热解上清液及其循环利用研究

使用鸟粪石沉淀法回收污泥热解-厌氧消化后上清液中的氮、磷元素,生成的沉淀采用热解方式脱氮,再回用于污泥热解上清液的处理,从而降低药耗成本,实现循环。实验结果表明,热解物料上清液中生成鸟粪石的最适反应时间为30 min,p H为9. 0,投药Mg/N/P比例(摩尔比)为1. 5∶1∶1;氮、磷回收率分别可达85. 6%及97. 3%。通过4 h、5oC·min^(-1)升温速率的煅烧过程,可脱除生成沉淀物中92. 2%的NH+4-N。在最适煅烧、处理条件下,外加少量药剂补充,鸟粪石可多次回用。根据计算,循环29次后无需另行投加药品。

垃圾渗滤液污泥的有机结构对热解行为的影响

热解是垃圾渗滤液污泥达到减量化、无害化、资源化处置的有效方式之一。试验通过污泥固定床热解分析不同温度下热解产物分布及热解气组分,利用固体核磁测定污泥有机碳结构、热失重分析仪分析污泥的热失重行为,系统地阐释垃圾渗滤液污泥有机碳结构对其热解行为的影响规律。结果表明,污泥中的H/C原子比高达1.97,乙基碳比例为20.98%,脂肪碳链较长,与杂原子相连的脂肪碳比例为22.99%,其两个热失重速率最大峰在247℃与298℃处。在400~600℃温度内,热解挥发分形成动态稳定,热解产物产率保持动态平衡,H_(2)与甲烷释放速率在500℃时达到最大值。600℃后,焦油中的长链烃与热解水发生二次裂解重整反应,半焦气化反应加剧,热解气产率不断增加,CO释放速率不断增加。