污泥深度脱水调理剂对污泥干化过程中含硫气体释放的影响

采用5种复合调理剂改善污泥脱水性能,制得深度脱水泥饼。通过检测N2气氛下,不同干化温度(100℃、200℃),停留时间(30 min、60 min)时,不同调理脱水污泥含水率的变化情况,以及含硫气体的种类和释放量,探讨不同调理剂对干化过程中含硫气体释放特性的影响。结果表明,提高温度、延长时间都可以有效降低污泥的含水率;原污泥干化过程释放的主要含硫气体为H2S和SO2,其总量占含硫气体的82.4%;FeCl3+CaO和H2SO4+FeSO4+H2O2+CaO复合调理剂调理脱水泥饼在干化过程中SO2释放量占原污泥释放量的40.3%和40.6%,H2S则基本没有释放;H2SO4+FeSO4+H2O2+CaO调理脱水污泥在100℃和200℃干化过程中的总硫释放量分别占原污泥总释放量的75.0%和45.6%,该复合调理剂在有效提高污泥脱水性能的基础上,能最大限度地抑制含硫气体的释放。     

调理剂对深度脱水污泥热解特性的影响

采用Fenton试剂（Fe²⁺+H₂O₂）、CaO和煤调理污泥,然后进行深度脱水。用Plackett-Burman（P-B）进行实验设计,研究了这4种调理物质与温度、通气速率和水分共7个因子对污泥热解的影响权重。结果表明,除H₂O₂外,其余6个因子对污泥热解均有影响。其中温度影响最大,高温有利于热解可燃气体生成。而通气速率越快,热解产气越少。此外,CaO、煤和水的单独影响实验证明3种因子的存在都有利于CO和H₂的生成,且CaO和煤作为调理剂时增强效果好于其与污泥物理混合。污泥内残留水也优于外加水,但水分受温度的影响较大。由此可见,深度脱水湿污泥热解在制可燃气体方面具有一定的优势。     

深度脱水污泥的热干化特性

深度脱水污泥中调理剂对其干化特性有着重要影响。实验采用4种典型复合调理剂对污泥进行预处理,制得脱水污泥,在N₂气氛、473 K条件下,探究调理剂对污泥干化过程中水分和污染物释放以及干化气、液、固产物特性的影响。结果表明,所用复合调理剂均可以有效降低脱水污泥含水率,加快干化阶段水分释放速率;调理过程中的酸碱及强氧化环境能破坏污泥中的有机结构,使污泥中的芳香族或噻吩S转化为更加稳定的磺酸或砜类S,且调理后的碱性环境让溶解的酸性含硫气体固定,从而使得干化时含硫气体释放量减少,但会加速氨气的释放。干化时复杂的气相产物溶解于冷凝液使其具有较高的pH以及COD并伴有恶臭,需进行进一步处理;污泥热干化后样品热值降低量在3.63%以内,不影响其能源化利用。     

电芬顿调理污泥脱水性能影响因素研究

采用电芬顿技术对市政剩余污泥进行调理，以毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)和污泥含水率为指标，研究了电芬顿调理污泥的主要影响因素(包括H₂O₂投加量、电压和反应时间)。结果表明，增大H₂O₂投加量和电压、延长反应时间均能有效改善污泥脱水性能。电芬顿调理污泥最佳条件为H₂O₂投加量0.12 mol/L，电压8 V，反应时间60 min。调理后污泥含水率下降18.8%。而过多的H₂O₂投加量、高电压和过长的反应时间均不利于改善污泥脱水性能。     

深度脱水污泥的热干化特性

深度脱水污泥中调理剂对其干化特性有着重要影响。实验采用4种典型复合调理剂对污泥进行预处理,制得脱水污泥,在N_2气氛、473 K条件下,探究调理剂对污泥干化过程中水分和污染物释放以及干化气、液、固产物特性的影响。结果表明,所用复合调理剂均可以有效降低脱水污泥含水率,加快干化阶段水分释放速率;调理过程中的酸碱及强氧化环境能破坏污泥中的有机结构,使污泥中的芳香族或噻吩S转化为更加稳定的磺酸或砜类S,且调理后的碱性环境让溶解的酸性含硫气体固定,从而使得干化时含硫气体释放量减少,但会加速氨气的释放。干化时复杂的气相产物溶解于冷凝液使其具有较高的pH以及COD并伴有恶臭,需进行进一步处理;污泥热干化后样品热值降低量在3.63%以内,不影响其能源化利用。     

基于钴改性的钙基吸附剂污泥富氢气化

基于钙基吸附剂的污泥蒸汽气化制取富氢合成气是一种高效环保的污泥处理方式。本文采用溶胶-凝胶法制备了Co改性、Al₂O₃为载体的钙基吸附剂。借助热重分析仪测定不同钙基吸附剂在多个碳酸化和煅烧循环中的CO₂吸附能力和循环稳定性,并在固定床上进行污泥蒸汽气化实验。结果显示：煅烧过程中,以Al₂O₃为载体的钙基吸附剂中的Al₂O₃与CaO生成七铝酸十二钙(Ca₁₂Al₁₄O₃₃),并表现出优异的孔隙结构的和CO₂吸附能力,其中,Co质量分数为10%的吸附剂在30次循环（700℃碳酸化35min,850℃煅烧5min）中碳酸化率稳定在70%左右;提高气化温度及Co的添加量可促进焦油裂解和甲烷重整反应,显著提高了合成气中H₂的浓度和产量及污泥气化的冷煤气效率,有利于富氢气体的制取;在650℃下,相比于纯CaO,添加Co质量分数为15%的吸附剂时,H₂产量提高了102%,H₂体积分数提高到85%。     

消除冶炼烟气还原过程的硫排放

介绍一种从含SO₂冶炼烟气中100%回收硫磺的新技术——GGO工艺。冶炼烟气通过吸收-再生法产生φ（SO₂）100%的气体,然后通过利用氢气作为还原剂的热反应器和克劳斯催化反应器生成硫磺。含有H₂S、SO₂、H₂和H₂O的尾气送入尾气反应塔,H₂S与SO₂在水溶液中继续反应;对悬浮液过滤回收硫磺。反应塔排出的主要含有H₂、未反应H₂S和SO₂的气体返回热反应器。本装置无气体排放。     

污泥基活性炭制备改性及其吸附甲苯性能

以石化企业干化剩余活性污泥为炭源前体、ZnCl₂溶液为活化剂，在613℃条件下炭化70min制得了碘值为683.40mg/g、产率为55.5%的污泥基活性炭（SAC，sludge-based activated carbon）样品，并进一步利用不同浓度的HNO₃、H₂SO₄和H₂O₂溶液为改性剂对SAC氧化改性，通过碘值测定、BET、Boehm滴定、ICP、FTIR、XRD、SEM、TEM等手段对改性前后SAC样品进行了表征分析和对比研究。结果表明，HNO₃和H₂SO₄改性后SAC的BET比表面积、孔容、碘值均明显增加，可有效提高SAC吸附性能，当HNO₃浓度为0.5mol/L、H₂SO₄浓度为1.0mol/L时改性效果最好，动态吸附甲苯的吸附量较改性前分别提高了38.80%和27.19%，吸附穿透时间也明显延长；而对于H₂O₂溶液为改性剂，总体上不利于SAC吸附性能的提高。对甲苯吸附效果最好的几种改性SAC材料进行再生性能测试，均展现了良好的再生循环利用性能。     

改性咖啡渣生物炭提升污泥脱水性能的研究

生物炭来源广泛,具有多孔结构和高热值等特征,能够提升污泥脱水性能,同时有利于污泥后续干化和资源化利用。研究了咖啡渣生物炭投加量对污泥脱水性能的影响,确定了生物炭的最佳投加量为40%DS(污泥干重),此时脱水泥饼含水率为90.95%。为进一步提升生物炭调理污泥的脱水性能,利用3种药剂(FeCl₃、CaCl₂和AlCl₃)对生物炭进行改性。结果表明,经3 mol/L的FeCl₃和CaCl₂溶液,以及1 mol/L AlCl₃溶液改性的生物炭分别使污泥SRF下降了45.93%,50.58%和41.57%。胞外聚合物(EPS)成分分析表明,经改性生物炭调理后,与脱水性能密切相关的蛋白质含量明显降低。并且,调理污泥脱水泥饼在恒温热干燥过程的前3 min失水率均超过25%,干燥性能较原污泥有明显提升。此外,改性生物炭降低了污泥滤液的浊度、TSS以及VSS/TSS,有利于降低污泥滤液处理的难度。因此,改性生物炭在提升污泥脱水性能方面具有很大的应用潜力。     

(NH4)2S吸收净化冶炼烟气中SO2回收硫资源的方法

采用(NH₄)₂S溶液吸收净化高浓度SO₂烟气,得到(NH₄)₂S₂O₃和NH₄HSO₃的混合溶液并转移至高压反应釜中,控制反应条件,两种物质发生自氧化还原反应,生成硫磺和(NH₄)₂SO₄.实验考察了吸收SO₂过程和自氧化还原过程的影响条件,结果表明:在pH=3～7,SO₂气体流速300 ml·min^-1,(NH₄)₂S浓度为0.2～1.2 mol·L^-1,常温条件下,烟气中二氧化硫的吸收率达到99.8%以上,且无H₂S生成;在pH=2.5～3.0,温度为130℃条件下,反应进行1 h,硫磺收率达到95%以上,溶液经过蒸发结晶得到(NH₄)₂SO₄.用X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)对硫磺和硫酸铵进行表征分析,结果表明:硫磺的纯度为99.14%,硫酸铵中氮元素含量为23.6%.     

Microbial removal of sulfur dioxide from a gas stream

A study of the feasibility of utilizing the Thiobacillus ferrooxidans or Desulfovibrio desulfuricans bacterium for microbial removal of sulfur dioxide from flue gases has been carried out. Sulfur dioxide may be readily reduced to H₂S by contact with sulfate-reducing microorganisms in which Desulfovibrio desulfuricans were dominant in the first stage. The H₂S was then oxidized to sulfur by the ferric sulfate in a second stage where ferrous ions were regenerated. These results were compared to microbial oxidation of SO₂ from flue gases to sulfate by Thiobacillus ferrooxidans. The mechanisms for the reduction of SO₂ to H₂S in the presence of Desulfovibrio desulfuricans and the oxidation of SO₂ to H₂SO₄ in the presence of ferric sulfate and Thiobacillus ferrooxidans are discussed. Sulfuric acid or gypsum CaSO₄ · 2H₂O are byproducts from microbial flue gas desulfurization.     

循环捕集CO2后煅烧石灰石的硫化特性

ZEC(zero emission coal)系统中,粗煤气进入碳酸化/重整炉前需先脱除H₂S,提出利用经过多次碳酸化/煅烧捕集CO₂循环的煅烧石灰石(CaO)脱除H₂S,并研究循环碳酸化/煅烧次数、硫化温度、H₂S浓度和微观结构对循环CaO硫化特性的影响。结果表明,多次循环碳酸化/煅烧捕集CO₂后CaO仍具有较高H₂S吸收性能。前20次循环,CaO硫化转化率随循环次数增加迅速降低;20次循环后,CaO硫化转化率缓慢下降。硫化120 min后,未循环CaO的硫化转化率接近100%,而经历1、20和100次循环后CaO的硫化转化率分别为94%、81%和74%。H₂S浓度对循环CaO硫化性能影响较大。硫化温度(800～1000℃)对循环CaO的硫化性能影响较小,最佳硫化温度为900℃。随循环次数增加,CaO颗粒发生高温烧结,导致比表面积降低和20～150 nm内孔隙减少,而这是与H₂S吸收密切相关的孔隙,导致CaO硫化转化率降低。     

煤化工烟道气毒性成分对Chlorella pyrenoidosa生长和细胞成分的影响

探究煤化工烟道气中毒性成分对微藻的影响是利用微藻固定煤化工烟道气CO₂实现减排的关键。本文利用不同浓度的NaHS、Na₂SO₃和NH₃·H₂O培养Chlorella pyrenoidosa（C. pyrenoidosa），以探究煤化工烟道气主要毒性成分H₂S、SO₂和NH₃气体水溶物的毒性。实验结果表明：NaHS、Na₂SO₃和NH₃·H₂O浓度分别低于1mmol/(L·d)、40mmol/(L·d)和7mmol/(L·d)时对C. pyrenoidosa生长无抑制作用，而且Na₂SO₃[＜40mmol/(L·d)]会显著促进 C. pyrenoidosa的生长；NaHS 添加4mmol/(L·d)时会在生长初期抑制C. pyrenoidosa的生长，NH₃·H₂O添加35mmol/(L·d)则会直接造成藻细胞的破碎死亡。与对照组相比，NaHS和Na₂SO₃浓度分别低于1mmol/(L·d)、10mmol/(L·d)时对C. pyrenoidosa的细胞成分无影响；NaHS添加4mmol/(L·d)使藻蛋白含量提高7.13%；Na₂SO₃添加40mmol/(L·d)使藻蛋白降低13.45%，总糖含量提高42.90%；NH₃·H₂O的添加会使藻蛋白含量降低，总糖含量提高。微藻生物质整体蛋白质含量较高，可作为蛋白饲料来源。研究结果表明，C. pyrenoidosa对煤化工烟道气中的主要毒性气体有较好的耐受性，利用煤化工烟道气培养微藻具有可行性。     

无机调理剂与表面活性剂联合调理对污泥脱水性能的影响

研究了CaO、PAFC联合表面活性剂预处理对污泥脱水性能的影响。以污泥滤饼含水率和比阻（SRF）作为评价污泥脱水性能的指标,通过测定污泥调理过程中胞外聚合物（EPS）含量、Zeta电位的变化来阐明污泥脱水性能的变化。实验结果表明,十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227）的加入导致上清液中EPS含量发生变化,有效降低了SRF和滤饼含水率,提高污泥脱水性能。CaO、PAFC和表面活性剂的联合调理污泥比单独使用表面活性剂的效果更好,CaO、PAFC的投加不仅改善污泥脱水性能,并有助于减少表面活性剂的用量。污泥上清液中EPS及其各组分含量与污泥滤饼含水率、SRF均有较高的相关性,对污泥的脱水性能有重要贡献。实验中确定的最佳污泥调理条件是CaO投加量为66.67 mg·（g DS）^-1、PAFC投加量为33.33 mg·（g DS）^-1和表面活性剂投加量为56.25 mg·（g DS）^-1,污泥滤饼含水率和SRF分别降至69.41%、0.294×10¹³ m·kg^-1。     

相变吸收酸性气体的发展现状

酸性气体,如CO₂、SO₂和H₂S的过量排放已经造成温室效应或酸雨等一系列环境危害。传统的溶剂吸收法由于技术成熟、成本低廉而得到了广泛应用,但它依然存在吸收剂再生能耗高、产物附加值低的缺点。近年来,一种新的吸收方式,相变吸收（即均相体系在吸收酸性气体后分为两相,酸性气体主要富集于其中一相）,引起了人们的广泛关注。该法在吸收剂再生时只需要对其中的富相进行处理,从而减少了处理量,降低了解吸能耗,且富相中的酸性气体作为一种已经被改性的原料可以直接用于合成含硫或含碳化学品,从根本上避免再生过程。本文阐述了相变吸收的研究现状,依次对CO₂、SO₂以及H₂S体系作了详细的介绍。将相变吸收分为液-液相变、液-固相变两类,介绍了两种相变吸收的研究进展,并分析比较了它们优缺点。在实际使用中,不同领域应综合考虑。目前,相变吸收实现了吸收剂对SO₂气体的质量吸收量为1.56g SO₂ /g DMEA,对H₂S的为0.205g H₂S/ g DBN,对CO₂的摩尔吸收量为1.87mol CO₂/mol （TETA/PEG200）,与其他方法相比,相变吸收的吸收量非常高。这些结果表明相变吸收是一种极具潜力的酸性气体捕集方式。     

氧化钙调理污泥气化过程中重金属的迁移转化规律

以CaO为主要成分的石灰常用于污泥的调理和稳定。为探究其对污泥气化过程中重金属迁移转化规律的影响,在沉降炉-固定床反应器和固定床上于600、800、1000℃进行了污泥的热解及气化实验,并分析了不同污泥样品、热解焦和气化灰中典型重金属（Mn、Zn、Cu、Cr、Ni）的含量及形态分布。结果表明,CaO的加入将稀释调理污泥中的重金属,并使Mn、Zn、Cr向稳定态转化;CaO会使重金属离子与OH-结合生成沉淀,继而在气化反应中分解成氧化物。在气化过程中,CaO会提高重金属的残留率,也会吸收其氯化物、硫酸盐等在高温下分解生成的HCl、SO₂等酸性气体,促使氧化物的生成和抑制重金属的释放。     

可燃生活垃圾气化Ca-Fe复合金属氧化物的原位固硫性能

气化技术可有效缓解因可燃生活垃圾产量不断增加而衍生的环境问题,但仍需要对气化产生的H₂S和SO₂进行脱除以降低硫污染物排放风险。可燃生活垃圾组成的复杂性决定了需要开发适宜的双效固硫剂以对H₂S和SO₂一步脱除。原位固硫指将气化原料与固硫剂预先混合,气化与硫脱除同时进行且硫污染物被固定于灰渣中。本文使用聚苯乙烯颗粒、木屑等典型组分配制可燃生活垃圾作为气化原料,以CO₂为气化剂,采用球磨法制备了一系列Ca-Fe复合金属氧化物作为固硫剂并对其原位固硫性能进行了研究。结果表明,在600℃气化温度下,Ca-Fe复合金属氧化物中的CaO/Fe₂O₃比例对固硫率产生影响,且两者质量比为1∶1时固硫性能最佳,固硫率可达82.65%。作为对比,CaO和Fe₂O₃单一组分固硫率仅分别为65.57%和74.12%。BET、SEM等分析表明CaO、Fe₂O₃球磨形成复合金属氧化物时产生相互作用并影响粒径分布、孔径、比表面积等物化性质,且能够改善固硫剂的烧结现象,质量比为1∶1时综合作用效果最优。     

Microbial reduction of sulfur dioxide and nitric oxide

Two process concepts have been developed for a microbial contribution to the problem of flue gas desulfurization and NO_x removal. We have demonstrated that the sulfate-reducing bacterium Desulfovibrio desulfuricans can be grown in a mixed culture with fermentative heterotrophs in a medium in which glucose served as the only carbon source. Beneficial cross-feeding resulted in vigorous growth of D. desulfuricans, which used SO₂(g) as a terminal electron acceptor, with complete reduction of SO₂ to H₂S in 1–2 s of contact time. We have proposed that the concentrated SO₂ stream, obtained from regeneration of the sorbent in regenerable processes for flue gas desulfurization, could be split with two-thirds of the SO₂ reduced to H₂S by contact with a culture of sulfate-reducing bacteria. The resulting H₂S could then be combined with the remaining SO₂ and used as feed to a Claus reactor to produce elemental sulfur. However, the use of glucose as an electron donor in microbial SO₂ reducing cultures would be prohibitively expensive. Therefore, if microbial reduction of SO₂ is to be economically viable, less expensive electron donors must be found. Consequently, we have evaluated the use of municipal sewage sludge and elemental hydrogen as carbon and/or energy sources for SO₂ reducing cultures. Heat and alkali pretreated sewage sludge has been successfully used as a carbon and energy source to support SO₂ reduction in a continuous, anaerobic mixed culture containing D. desulfuricans. The culture operated for nine months with complete reduction of SO₂ and H₂S. Another sulfate-reducing bacterium, Desulfotomaculum orientis, has also been grown in batch cultures on a feed of SO₂, H₂ and CO₂. Complete reduction of SO₂ to H₂S was observed with gas-liquid contact times of 1–2 s. We have also demonstrated that the facultative anaerobe and chemoautotroph, Thiobacillus denitrificans, can be cultured anoxically in batch reactors using NO(g) as a terminal electron acceptor with reduction to elemental nitrogen. We have proposed that the concentrated stream of NO_x, as obtained from certain regenerable processes for flue gas desulfurization and NO_x removal, could be converted to elemental nitrogen for disposal by contact with a culture T. denitrificans. Two heterotrophic bacteria have also been identified which may be grown in batch cultures with succinate or heat and alkali pretreated sewage sludge as carbon and energy sources and NO as a terminal electron acceptor. These are Paracoccus denitrificans and Pseudomonas denitrificans.