基于多场耦合有限元的天福庙水库清淤过程污染物磷释放行为研究

天福庙水库处于黄柏河流域东支,是宜昌市嫘祖镇的水源地,受周边磷矿开采的影响,2015年以来水库水环境质量不断恶化,为此宜昌市政府对天福庙库区河道实施了生态环保清淤工程。实施过程中发现,清淤船作业时清淤设备吸头会对周边水体及底泥造成扰动,进而可能会对水库水体造成二次污染。为了探究清淤过程导致的底泥沉积物扰动情况,利用COMSOL Multiphysics中的层流和稀物质传递等模块建立水库底泥污染物磷释放模型,基于天福庙水库水质和清淤设备的属性数据,以及前人总结的经验值,模拟清淤扰动过程中不同清淤时间和不同水平扰动范围下底泥的扩散速度分布特征,以及水库底泥和孔隙水中的磷污染物的释放规律,并进一步通过实地模拟底泥扰动实验验证模型可靠性。模拟和实验结果表明:当清淤扰动时间不断增加,底泥及其所含的污染物会逐渐向水面扩散,扩散速度和污染物浓度会随时间的推移而不断增大;在同一清淤扰动时间下,再悬浮液和磷污染物的纵向扩散受水平扰动范围的影响明显,水平扰动范围越大,底泥向水面扩散越多,底泥磷污染物释放浓度越多,对水库水环境质量危害越大。释放初期,水体中污染物浓度增加较为剧烈,孔隙水中的磷污染物释放起主导作用;随后水体中污染物浓度增加速度变缓,后期再悬浮液逐渐混合均匀,垂线上的总磷浓度差距减小,底泥中污染物的释放达到平衡状态。研究发现模型能够对清淤扰动造成的水体总磷浓度变化进行合理预测,为湖泊型深水水库清淤工程实践的防范措施提供了科学依据。

电化学法深度处理电厂脱硫废水

本文介绍了一种用于处理电厂脱硫废水的电聚浮+电解联合工艺深度,实现废水中SS、COD和氯离子的有效去除。通过线性伏安扫描法探究了电厂脱硫废水中亚硫酸根和氯离子在β-PbO_(2)电极表面的反应机理和相关动力学参数,以此验证了β-PbO_(2)是良好的亚硫酸盐电催化氧化和电产活性氯的材料。实验室自制方形连续推流式电解槽,分为电聚浮段和电解段。电沉积法自制钛基β-PbO_(2)网状电极为电解阳极。若以《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T 997-20006)COD排放标准为处理终点,3.5 V电解电压下某电厂脱硫废水处理能耗仅为10.78 kWh·m^(–3)。电解电压为4.0 V时,电解槽运行300 min可去除废水中的绝大多数的COD和氯离子,二者去除率分别为91.43%和92.98%。验证了工艺路线的技术可行性和经济可行性。

“硫酸盐化—脱硫—甲基磺酸酸浸”回收废铅酸电池成套浸出工艺研究

缺乏经济环保的成套浸出工艺是湿法铅回收技术产业化的重要阻碍。为了解决现有湿法铅回收技术高产废、除杂难的问题,提出了基于“硫酸盐化—脱硫—甲基磺酸酸浸”的创新成套浸出工艺。通过使用SEM、XRD与XPS对每段工艺产物进行表征,对所提出的成套浸出工艺中各步骤的反应机理进行了初步推断。在对该成套浸出工艺的各个环节进行试验优化后,铅的回收率最高可达96.2%。ICP-OES表征结果初步表明,本浸出工艺能有效去除铅膏杂质,物料衡算结论则从理论上证明可实现较低产废。本工艺所得甲基磺酸铅产品应用领域广泛,综合来看,较现有再生铅浸出工艺更具有产业化的潜力。

锌铜合金灰选择性浸出分离回收铜试验研究

锌铜合金灰中含有Cu、Zn、Al、Ni、Sn、Pb等多种有色金属,通过筛分实现不同粒径范围锌铜灰的有效处理,考察了硫酸含量、温度、时间、液固比、转速、氧化剂和焙烧对不同金属选择性浸出的影响。研究结果表明,粒径小于0.15 mm的锌铜灰在750℃下焙烧3 h,再在浸出温度85℃,硫酸含量1.2 g/g灰液固体积质量比5/1、搅拌速度400 r/min、H_(2)O_(2)0.075 mL/g灰的条件下浸出5 h,锌去除率达到93.40%,铜去除率为0.23%,与初始铜灰相比,焙烧浸出后铜灰中的ZnO大量减少;将浸出渣与0.15~0.25 mm粒径范围的铜渣混合,在750℃下焙烧4 h,再在相同条件下,用2 mol/L的硫酸溶液酸洗5 h和水洗的步骤能够去除铜渣中大量的杂质金属元素,酸洗后的铜渣物相组成主要为Cu, Cu元素的比例达到92.52%。

芬顿调理对含铅工业污泥电渗透脱水减量效果的影响

针对铅酸电池厂含铅工业污泥难以脱水减量的问题,利用污泥中存在的Fe^(2+)进行芬顿调理预处理,探究H_(2)O_(2)添加量对后续污泥电渗透脱水减量化效果的影响。结果表明:芬顿调理预处理会打破污泥中部分絮体,使污泥黏度由18.0 mPa·s降至4.7mPa·s,污泥中部分无机离子在脱水过程中从污泥固相体系进入滤液中,造成后续电渗透脱水剩余泥饼的含水率由82.72%降至69.34%,挥发性悬浮物含量增加约30%。相对于原始污泥直接进行脱水,采用优化的H_(2)O_(2)添加量调理污泥可促进后续的污泥电渗透脱水减量66.20%,同时污泥干基中铅含量由265.2 g/kg提高到453.6 g/kg,这有利于污泥的后续资源化利用或无害化填埋处理。

不同调理方法对含铅工业污泥机械抽滤减量化效果的影响

针对铅酸电池厂含铅工业污泥难以机械脱水减量的问题,本文分别采用过氧化氢调理、芬顿调理以及电化学高级氧化(电芬顿)调理方法对污泥进行了预处理,探究其对后续机械抽滤脱水减量化效果的影响。结果表明:三种调理预处理方式均会使污泥中部分絮体打破、黏度降低和脱水泥饼的挥发性悬浮物含量相对增加。采用优化的条件下,三种调理方法分别可促进后续的污泥机械抽滤脱水23.56 wt.%,47.18 wt.%和74.90 wt.%的相对质量减量,其中电化学高级氧化法减量程度最高,且污泥干基中铅含量由30.69 wt.%提高到43.16 wt.%,这有利于该污泥后续对铅资源化回收利用。

电化学高级氧化法调理对含铅工业污泥电渗透脱水减量的影响

针对铅酸电池厂含铅工业污泥难以脱水减量的问题,本研究采用电化学高级氧化方法对污泥进行了预调理,探究了调理电压和调理时间其对后续电渗透脱水减量化效果的影响。结果表明:电化学高级氧化法预处理污泥可以加强后续含铅工业污泥电渗透脱水工艺的减量化效果,但调理时间并不是越长后续脱水效果越好,在预先调节污泥体系pH值为3.0,并以4.5 V电压调理12 h的操作参数下,后续电渗透脱水可实现污泥71.26 wt.%的减量化效果。

废磷酸铁锂正极材料资源化回收工艺

废磷酸铁锂电池的回收处理是目前的行业焦点。针对废磷酸铁锂电池回收工艺过程复杂、二次废料过多、成本高等问题,提出了一条基于固相电解技术的电化学法回收工艺路线,降低了次生污染的风险,实现了废磷酸铁锂电池高产率低成本回收。工艺采用磷酸体系电解和分步沉淀的方法,制备二水合磷酸铁和磷酸锂。开展了电解过程中的参数优化和沉淀分离的因素研究,重点分析了电解电压、磷酸电解液浓度及电解前浸泡时间等参数对铁、锂浸出率的影响规律。研究结果表明,电解电压为2.5 V,磷酸电解液浓度为0.6 mol/L,先浸泡60 min后电解30 min处理过后,锂离子浸出率为95.6%,铁离子浸出率为91.3%。通过氨水控制溶液pH分步沉淀二水合磷酸铁和磷酸锂,二水合磷酸铁的回收率可达98.8%,锂离子的回收率可达99.4%。

膜电极电解器电解脱硫废水制备硫酸铵副产氢

从废弃物中回收资源和能量是污染治理的优选途径。本文利用压滤式平板膜电极电解器电解脱硫废水,实现亚硫酸铵资源化为硫酸铵肥料并同步产氢。电解器表现出优良的SO_(3)^(2-)催化氧化性能和稳定性。在200 mA·cm^(-2)电流密度下,电压控制在2 V内,SO_(3)^(2-)转化率可达9%。每处理1 m^(3)亚硫酸铵脱硫废水,初始废水中HSO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)的浓度分别为392 g·L^(-1)和49 g·L^(-1),可获得0.70 t硫酸铵和2.98 kg氢气,消耗电量137.24 kWh,可创造1302.70元利润。

草酸和醋酸作为电动淋洗液对污泥中重金属去除效果的对比

对于污泥中重金属难以去除的问题,本文开展了电动淋洗单因素实验,采用草酸和醋酸作为电动淋洗液调控阴极pH的方法对污泥电动淋洗去除重金属效果进行了探究。阐明了电动淋洗前后重金属形态转化的规律,Cd、Cu的形态由较稳定的残渣态转变为迁移性较高的可交换态、铁锰氧化物结合态等,重金属形态的转变有利于其与污泥的解吸。添加草酸调控阴极pH后Cd、Cu的去除率由11.90 wt.%、12.3 wt.%提高到了33.17 wt.%和28.82 wt.%,使用柠檬酸作为添加剂后Cd、Cu的去除率分别达到了75.50 wt.%、63.23 wt.%。

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。