基于造纸污泥的活性炭对恩诺沙星的吸附研究

本研究首先从造纸污泥制备炭化物(CCP),再利用磷酸/硝酸混合液活化CCP,制备造纸污泥基活性炭(ACPMS)。将ACPMS用于抗生素恩诺沙星(ENF)的吸附去除。结果表明,ENF在ACPMS上的吸附过程符合朗格缪尔等温线模型和准二阶动力学模型,最大吸附能力为46.8 mg/g,表明ACPMS可以高效吸附ENF,是一种从环境基质中去除抗生素的有效工具。

煤粉炉掺烧造纸污泥的污染物排放

燃煤锅炉掺烧是一种经济可行的污泥处置方式,由于造纸污泥有机质含量较高,采用造纸厂内已建成的燃煤供热锅炉掺烧造纸污泥,既可以减少造纸厂处理污泥的成本,又能利用污泥热能。掺烧造纸污泥可能会使锅炉产生的烟气和灰渣等固体废物中的污染物有所变化。利用造纸厂2×300 MW机组锅炉进行掺烧造纸污泥试验,检测产生污染物的变化情况。掺烧试验共掺烧造纸污泥755 t,燃煤与掺烧污泥的掺混比为22∶1,混合燃料相比燃煤热值稍下降。掺烧试验持续3 d,对烟气、干化污泥、炉渣和粉煤灰进行样品采集,共采集掺烧前3个烟气样品、3个干化污泥样品,各采集1个炉渣粉煤灰的空白样品,共采集掺烧后6个烟气样品、16个炉渣样品及50个粉煤灰样品。检测结果显示,烟气中常规性气体污染物如NOx增加1.5倍,SO2浓度略增加,检测出重金属Ni、Zn、Ba、Se、Cr、Mn、Sb、Pb、Cu,其中重金属Ba和Zn浓度较高,空白组烟气未检测出二噁英,掺烧组二噁英类平均质量浓度为1.20 pg/m^(3)(以TEQ计)。相比空白组,掺烧后炉渣中Pb浓度增加最明显,增长2.5倍;而Cu、Ni、Co、Al、Ti重金属浓度下降,空白组炉渣中二噁英质量分数为2.10 pg/g,掺烧组炉渣中二噁英质量分数为2.00 pg/g;相比空白组,粉煤灰中重金属元素Ba、Mn、As浓度增加明显,增长1.5~2.0倍,而Cu、Zn、Ni、Pb、Co、Ti、Al浓度下降,空白组粉煤灰中未检出二噁英,掺烧组粉煤灰中二噁英质量分数为2.00 pg/g。本次掺烧试验产生的污染物均未超过国家标准限值。

造纸污泥生物炭的制备及其对环丙沙星的吸附

采用化学共沉淀法将高铁酸镍(NiFe_(2)O_(4))负载到造纸污泥生物炭上,制备出一种磁性镍铁氧体/造纸污泥生物炭(NiFe_(2)O_(4)/AC)吸附剂,研究其吸附废水中抗生素环丙沙星(CIP)的有效性,用BET、XRD、SEM、VSM、XPS等表征了材料的结构、形貌、磁性能等性质,研究了生物炭吸附环丙沙星(CIP)的影响因素、吸附等温线和吸附动力学。结果表明,在温度为25℃、pH为6、CIP初始浓度为300mg·L^(-1)、生物炭投加量为0.4g·L^(-1)、吸附时间600min时,吸附量高达600.19mg·g^(-1)。实验数据符合准一级动力学和Langmuir模型,表明其吸附过程是一个单层的物理吸附过程。同时,外加磁场吸附剂可从溶液中分离,在抗生素废水处理中具有潜在的应用前景。

煅烧温度和保温时间对废纸造纸污泥热分解产物特性的影响

为提高废纸造纸污泥的资源化利用效率,选取郑州市某造纸厂废纸造纸污泥为实验原料,采用热分析-质谱联用仪(TA-MS)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等现代仪器进行表征,探究煅烧温度和保温时间对废纸造纸污泥热分解产物特性的影响规律。结果表明,废纸造纸污泥的热分解过程主要分为水分析出、有机物分解、高岭石转化和碳酸钙分解4个质量损失阶段;废纸造纸污泥的主要矿物成分为方解石、石英和高岭石,提高煅烧温度和延长保温时间有利于提高方解石的结晶度;与未煅烧样品相比,煅烧温度550℃时的废纸造纸污泥灰的碳含量降低约30%,煅烧温度850℃时的污泥灰的碳含量降低约85%,保温时间8 h时的污泥灰的碳含量降低约44%;适量掺入废纸造纸污泥灰有助于提高水泥胶凝体系的活性。

造纸污泥好氧生物分解干化处理研究

随着造纸行业的发展及国家对“三废”的处理要求日趋严格,造纸污泥处置已成为制约造纸行业清洁生产和可持续发展的重要问题。本研究采用好氧生物分解干化工艺,对造纸污泥进行减量化、无害化处理试验。经连续运行,结果表明,菌床温度60~80℃、含水率24%~40%,处理后含水率20%~30%、粒径≤5 mm的污泥呈细小沙土颗粒状。连续运行6个周期,污泥减量率为76.4%,粪大肠杆菌阴性,未检出蛔虫卵。污泥好氧生物分解干化处理过程无需辅热、效果稳定、处理成本低(折合污泥处理费用166.83元/t),污泥减量效果好,处置产物易于资源化利用,满足造纸企业对造纸污泥的处置要求。

废纸造纸污泥灰的制备及其对水泥砂浆性能的影响

为提高废纸造纸污泥的资源化利用效率,在煅烧温度650℃的条件下制备了废纸造纸污泥灰,对掺有0、5%、10%、15%和20%污泥灰的水泥砂浆流动度、凝结时间和抗压强度进行了研究。结果表明,污泥灰的掺入会降低水泥砂浆的流动性,当污泥灰掺量从0增加到5%时,初始流动度损失约14.2%,当污泥灰掺量增加到20%时,初始流动度损失约29.6%;污泥灰的掺入会缩短水泥砂浆的凝结时间,当污泥灰掺量为15%时,凝结时间明显缩短,砂浆初凝时间缩短约53 min,终凝时间缩短约37 min;掺加污泥灰有利于提高水泥砂浆的抗压强度,当污泥灰掺量从0增加到5%时,水泥砂浆的抗压强度提升较大,其中3天抗压强度提升约12.5%,28天抗压强度提升约8.7%。

基于造纸污泥灰的矿山充填胶凝材料活性激发试验

矿山充填的胶凝材料可以选用成本低的造纸污泥灰,高温煅烧后的造纸污泥灰其潜在活性需要激发剂激发才能够显现出来。在分析造纸污泥灰高温煅烧后组分与化学成分的基础上,尝试性的利用不同浓度的NaOH、Na_(2)SO_(4)、NaCl溶液在实验室进行了高温煅烧造纸污泥灰活性激发试验。基于试验结果发现:NaOH激发剂、Na_(2)SO_(4)激发剂与NaCl激发剂对于造纸污泥灰活性都有一定的促进作用,NaOH激发剂、Na_(2)SO_(4)激发剂的激发效果明显,NaCl激发剂效果相对较弱。激发剂溶液浓度与激发效果基呈正相关性,工程应用上,建议选用CaOH及CaSO 4的混合物作为激发剂,CaCL_(2)作为早强剂。试验结果为造纸污泥灰在矿山充填应用中提供了理论支持。

沉淀碳酸钙和纤维对模拟造纸污泥脱水的协同促进作用

以模拟造纸初级污泥(以下简称污泥)中的特征组分——纤维和填料为研究对象,考察沉淀碳酸钙(PCC)与纤维在污泥脱水过程中的作用机理。结果表明,纤维/PCC具有协同促进污泥脱水的作用,与单独添加PCC或单独添加纤维相比,向污泥中添加纤维/PCC,污泥含水率、有效含水率、污泥比阻和压缩系数均有所降低,污泥净固体产率(Y_(N))增大。通过进一步对比分析Zeta电位、污泥絮体粒径(尤其是D43)和絮体结合情况可知,纤维/PCC可通过Ca^(2+)的桥接作用形成尺寸更大且刚性更强的絮体,达到协同促进污泥脱水的作用。

造纸污泥基纳米复合材料的制备及其对废水中重金属的吸附

利用造纸污泥与壳聚糖制备造纸污泥-壳聚糖(SL-CSA)纳米复合吸附材料,研究了SL-CSA纳米复合材料对废水中铬离子(Cd^(2+))和铅离子(Pb^(2+))的吸附性能。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)表征证明了复合材料的成功制备。吸附实验表明,SL-CSA纳米复合材料对Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附均遵循准二级动力学方程,属于化学吸附。根据Langmuir模型,SL-CSA纳米复合材料对Cd^(2+)和Pb^(2+)的最大吸附量分别为314.05 mg/g和320.06 mg/g。

造纸污泥回填纸幅制备瓦楞芯纸的工艺研究

在不降低纸张性能的情况下,回填制浆造纸厂自产的生化污泥于纸张中不仅可以实现污泥的资源化利用、减少固废处理费用,而且还能节约成纸时碳酸钙等填料用量、降低生产成本。基于此,以制浆厂的外排生化污泥为填料,以羧甲基纤维素钠(CMC)为增强剂,进行了瓦楞纸芯纸的制备研究。结果表明:添加生化污泥有助于改善瓦楞纸芯纸成纸的物理性能。当污泥添加量为30%(wt)(相对于绝干纸浆)时,瓦楞纸芯纸的机械性能最优,其抗张指数为22.02 N·m^(2)/g、撕裂指数17.86 N·m^(2)/g、环压指数4.38 N·m^(2)/g。此外,在30%的污泥回填量下,羧甲基纤维素钠的用量控制在1.6%时,其对芯纸的机械性能的增强效果最为明显。此时,抗张指数可达29.85 N·m^(2)/g,撕裂指数为20.41 N·m^(2)/g,环压指数提高至6.21 N·m^(2)/g。总之,经过生化污泥回填和CMC内部施胶处理后,最佳工艺条件下得到的瓦楞纸芯纸满足瓦楞纸板生产时对芯层纸张强度的基本要求,具备实际推广价值。

2×1170 t/h煤粉锅炉掺烧造纸污泥可行性分析

文章针对某电厂环评报告内审会议纪要,对2×1 170 t/h煤粉锅炉掺烧造纸污泥进行了燃烧计算,核算了掺烧造纸污泥后燃煤量、烟气量变化情况,并对掺烧污泥后锅炉本体、除尘、脱硫、脱硝系统,是否新上活性炭喷射装置等进行了全面分析,得出了掺烧200 t/d造纸污泥,不会对锅炉及其辅助系统产生显著影响,锅炉及其辅助系统无需进行改造的结论。

造纸污泥基础特性及其在复合材料中的应用

以造纸污泥的基础理化特性和资源化利用为研究对象,利用扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)对污泥的微观形态和元素组成进行了分析,探讨了造纸污泥含量对木塑复合材料力学性能及吸水性能的影响。结果表明:造纸次级污泥pH值为中性,污泥中84.49%的纤维长度在250μm以下;造纸污泥可以替代部分纤维,用以增强木塑复合材料的性能,随着造纸污泥含量的增加,造纸污泥/木纤维/HDPE复合材料的冲击性能、吸水性能得到显著改善,但弯曲性能下降。当造纸污泥含量为30%时,复合材料的冲击强度为8.54 kJ/m^2,与未添加造纸污泥相比,提高了36.64%。

造纸污泥基生物炭的制备及对甲基橙的去除

本研究通过一步法热解含铁盐的造纸厂污泥(PMS),制备了铁掺杂生物炭材料(PBC),并研究了其对甲基橙的吸附性能。研究结果表明,造纸污泥在800℃下热解获得的生物炭材料PBC-800,在pH值为3、吸附时间为24 h时,对甲基橙的去除性能最好。PBC-800对甲基橙的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附模型,吸附过程是化学吸附,最大吸附量为352.05 mg/g。

造纸污泥的资源化综合利用研究现状与展望

造纸污泥处理难度大、处置费用高,造纸污泥的处理处置是影响造纸行业可持续发展的一大难题。造纸污泥传统的处理处置方法主要是填埋法和焚烧法,但这两种方式都存在对环境造成二次污染的隐患,开发高效环保的污泥处置方式成为亟待解决的环境问题。众多学者致力于造纸污泥的资源化综合利用研究,以造纸污泥为原材料进行厌氧发酵、好氧堆肥及生产建筑材料等。鉴于造纸污泥中生物质含量丰富,利用造纸污泥中的生物质为原材料,通过一定的改性方法制备出不同的水处理功能材料,实现“以废治废”的目标,不仅符合可持续发展的环保理念,还能为造纸污泥的资源化综合利用提供一种新的思路。综述了造纸污泥的来源、特点、处理处置方式、资源化综合利用的研究现状、造纸污泥中纤维素类物质资源化的研究现状与展望,以期为造纸行业的良性发展提供一定的理论支撑。

造纸污泥土地利用的资源价值与潜在风险

随着造纸工业的发展，造纸污泥产生的环境问题日益显露出来。造纸污泥含水量高达75％-80％，有机物含量高，易腐烂、有恶臭、不便于运输和施用，必须对污泥进行稳定化、无害化处理。造纸污泥经过堆肥无害化处理后可以作为一种价廉优质的有机肥料，造纸污泥不仅含有丰富的有机质，且含有N、P、K等其他营养元素，土地利用不会导致重金属、有机污染物、硝酸盐淋失等污染风险。大量的研究表明，施用造纸污泥及其堆肥，可以增加土壤的有机质含量，降低土壤容重，促进团粒结构形成，改善土壤结构，提高土壤孔隙度和保水、保肥能力，增强土壤酶活性。施用造纸污泥还可改善土壤的养分状况，且具有一定的增产效果和后效。造纸污泥经过堆肥后制成有机肥或有机复混肥是解决造纸污泥出路的主要途径。

预处理对造纸污泥厌氧消化产甲烷性能的影响研究

采用碱(NaOH)和生物(蘑菇渣、绿色木霉)2种方法分别预处理造纸污泥,并将预处理后的造纸污泥与味精废液进行联合厌氧消化,研究不同预处理方式对造纸污泥的影响以及对后续联合厌氧消化甲烷产率的影响.结果表明,造纸污泥经过碱(NaOH)预处理和生物预处理(蘑菇渣、绿色木霉)后,污泥颗粒的结构变得紧实、平滑,颗粒间的孔隙度减少,污泥絮体中的纤维长度明显变短、污泥中的SCOD增加了35.5%～1130%、VSS降低了6%～19%、SVsludge增加了32%～192%,NH3-N浓度提高了36%～62.4%,表明预处理后污泥中的大分子物质被降解成小分子物质,且碱预处理对污泥产生的变化较生物处理大;经预处理后的造纸污泥与味精废液联合厌氧消化,甲烷得率分别为:NaOH预处理0.32m3CH4/kgVS、蘑菇渣预处理0.23m3CH4/kgVS,较CK分别提高了54%～88%和12%～34%,可见碱预处理提高甲烷产率效果更明显,由于蘑菇渣预处理具有成本低、解决二次污染、实现废物再利用等优点,因此两者在预处理提高造纸污泥厌氧消化甲烷产率方面都具有重要意义.

ICP-AES法测定造纸污泥中金属元素

金属元素,特别是重金属元素是造纸污泥资源化利用需要考虑的因素。采用ICP-AES法测定安徽山鹰纸业2种造纸污泥,福建青山纸业1种造纸污泥,福建中竹纸业1种造纸污泥的17种金属元素。结果显示,4种造纸污泥都含有不同量的金属元素,其中Al和Ca的含量最大,既有毒性较大的重金属,如Cr,也有过量才具有毒性的金属,如Fe,还有对植物生长有益的P和K等。福建中竹纸业污泥各元素的回收率为94.4%～107.3%。重金属元素含量低于国家标准GB/4284—84《农用污泥中污染物控制标准》。重金属含量的顺序为:福建中竹纸业<福建青山纸业污泥<安徽山鹰纸业污泥。此测定结果可为造纸污泥的资源化利用,尤其是土地利用和肥料利用提供重要的理论参考。

造纸污泥中木质素的提取及其改性研究

针对木质素的特性,从造纸污泥中用酸析法提取,提取产物进行磺化改性,探讨了反应温度、时间、pH值等因素对磺化产物的影响。研究表明,磺化反应的适宜条件为木质素∶亚硫酸钠=4∶3、pH=10.5,80～90℃下加热4h,FeCl3可作为木质素磺化反应的催化剂。改性产品经测定,表面活性有明显提高,各项指标基本符合国家标准。

废纸造纸污泥陶粒的制备与性能表征

以废纸造纸污泥为原料,辅以集料尾泥(主要成分为粘土)和粉煤灰进行配料,在模拟实际加工工况下制备烧结污泥陶粒,对其微形貌和力学性能进行了表征.结果表明,当污泥含量高于40%(ω)时,有机物氧化释放的热量使高温熔体粘度降低,同时产生的气体压力增大使熔体发胀,从而使陶粒变轻,有明显的降低烧结温度的作用.当陶粒坯体中含污泥50%(ω,干基)、粉煤灰30%(ω)、集料尾泥20%(ω)时,1140℃烧结后所得陶粒的堆积密度为0.75g/cm3,盐酸可溶率为0.54%(ω),筒压强度为6.32MPa.

造纸污泥干化及焚烧系统污染物排放特性

结合工程实际,采用桨叶式污泥干燥机对污泥进行干燥,采用鼓泡式流化床焚烧炉对污泥和纸渣进行焚烧处理,研究了干燥焚烧系统的污染物排放,以及焚烧过程中煤的混烧与否对污染物排放的影响.研究发现,污泥干燥过程将释放出烷烃、苯和低级脂肪酸等易挥发性有机气体以及NH3、HCl和HCN等无机污染气体.在导热油温为180℃时,干燥水蒸气的冷凝液化学需氧量(COD)为113.6 mg/L.混煤燃烧后常规污染物和二恶英的排放浓度均显著降低,CO质量浓度由574.8 mg/m3降至144.5 mg/m3,二恶英国际当量浓度由0.144 ng I-TEQ/m3降至0.04 ng I-TEQ/m3;将焚烧飞灰进行重金属渗滤液浓度检测,其结果远低于国家标准GB 5085.3—1996规定的危险废物浸出液最高允许浓度值.