污泥热解特性及其焦产物中痕量元素淋滤实验研究

论文摘要

污水污泥是污水处理厂处理污水过程中的主要副产品之一。随着工农业生产的不断发展、人民生活水平的不断提高,带来了污泥总量的惊人增长。如何处置日益增长的污泥以尽量消除其所产生的危害是人类面临的严峻挑战之一。污泥的热解技术作为一种新型的污泥处置技术,由于具有诸多的优点,正越来越受到人们的关注。近年来,国内外相关科研单位和企业在污泥热解法处置技术的开发方面开展了大量的工作,并取得了丰硕的成果,日本巴工业株式会社开发的污泥连续高速碳化技术就是其中的优秀代表。本课题的研究主要是为湖北博实城乡环境能源工程有限公司引进日本巴工业株式会社开发的污泥连续高速碳化系统提供技术支持。有鉴于此,本论文拟以污泥连续高速碳化系统的引进、开发为工程背景,通过实验研究污泥热解过程中挥发份的释放规律,并通过浸出毒性实验和批淋滤实验研究污泥热解焦产物中部分有害痕量元素在特定条件下的淋出规律。在水平管式炉台架上研究了污泥快速热解过程中挥发份气体释放规律,实验中重点考察了CH4、CO、NO、SO2、NH3、HCN、NO2等气体,此外,实验中还检测到了少量的HCl、HF、COS、CS2等气体。实验结果表明热解温度对污泥的快速热解有着重要影响,随着热解温度的升高,热解气中CH4的含量变化较大,CO的含量也略有增加;SO2、NO2、HCl等的含量在高温阶段略有降低。在15min的热解时间内,含氮化合物气体释放总量满足:NH3>NO2>HCN>NO。采用热重-红外（TG-FTIR）联用技术分析了污泥程序升温热解过程中挥发份气体释放规律,实验结果表明污泥程序升温热解过程中生成的主要挥发份气体有CO2、CH4、H2O和一些有机物等。为了评估污泥焦产物在处置、利用过程中对环境的潜在危害性,对污泥焦产物进行了浸出毒性实验,实验结果表明,其浸出液中痕量元素Cr、Cr（VI）、Ni、Pb、Cu、Zn、Hg的浸出浓度均远远低于标准限值,说明污泥热解焦产物并不具有浸出毒性。并通过批淋滤实验集中研究了pH值和淋滤时间对于污泥焦产物中痕量元素Cr、Ni、Pb、Cu、Zn、Hg、Cr（VI）淋滤特性的影响。实验结果表明,pH值和淋滤时间对污泥焦产物中主要痕量元素的淋滤均有重要影响,但pH值、淋滤时间对各痕量元素的影响并不一致,这可能与各痕量元素在污泥热解焦产物中的赋存形态有关。将污泥焦产物中痕量元素的淋滤实验结果与空干基污泥进行对比发现,除Hg外,前者中其它主要痕量元素的淋出率均明显低于后者。表明对污泥进行热解处理,能有效抑制其中痕量元素的淋出。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 课题的提出
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2 污泥的热解及其焦产物中痕量元素淋滤特性研究概述
• 2.1 污泥中有害痕量元素的种类及危害
• 2.2 污泥热解过程中挥发份析出特性研究概述
• 2.3 污泥热解焦产物中痕量元素淋滤特性研究现状
• 3 污泥热解过程中挥发份析出特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验方案和样品分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 4 污泥热解焦产物中痕量元素淋滤特性研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验方案和样品分析
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 5 全文总结与建议
• 5.1 全文总结
• 5.2 下一步工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士期间获得的奖励
• 附录2 攻读硕士期间参与的项目