磷在污泥热解过程中的迁移转化

采用SMT方法研究磷在热解产物中的赋存形态和分布。结果发现,热处理促进污泥中有机磷(OP)向无机磷(IP)转化。热解温度在800℃以下时,污泥中的磷富集在热解后的污泥固体中。随热解温度升高,污泥中全磷(TP)、无机磷(IP)和磷灰石无机磷(AP)的含量均表现出逐渐升高的趋势,非磷灰石无机磷(NAIP)含量则表现出先升高再降低的趋势。热解温度升高会促使NAIP向AP转化,800℃时AP含量达到最大。污泥中NAIP的主要存在形式为磷酸铝盐和磷酸铁盐,磷酸钙盐含量随温度的升高逐渐增加。污泥中正磷酸单酯和焦磷酸盐受热转化为正磷酸盐,热解后的污泥中磷基本以正磷酸盐的形式存在。该结论为污泥的无害化、资源化利用提供了理论支持。     

磷在污泥热解过程中的迁移转化

采用SMT方法研究磷在热解产物中的赋存形态和分布。结果发现,热处理促进污泥中有机磷（OP）向无机磷（IP）转化。热解温度在800℃以下时,污泥中的磷富集在热解后的污泥固体中。随热解温度升高,污泥中全磷（TP）、无机磷（IP）和磷灰石无机磷（AP）的含量均表现出逐渐升高的趋势,非磷灰石无机磷（NAIP）含量则表现出先升高再降低的趋势。热解温度升高会促使NAIP向AP转化,800℃时AP含量达到最大。污泥中NAIP的主要存在形式为磷酸铝盐和磷酸铁盐,磷酸钙盐含量随温度的升高逐渐增加。污泥中正磷酸单酯和焦磷酸盐受热转化为正磷酸盐,热解后的污泥中磷基本以正磷酸盐的形式存在。该结论为污泥的无害化、资源化利用提供了理论支持。     

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。     

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、SO_2等酸性气体,促使氧化物的生成和抑制重金属的释放。     

铜渣煅烧过程中重金属元素的迁移转化行为

为研究铜冶炼渣资源化综合利用过程中,采用煅烧处理工艺时所产生的二次污染,选用FactSage7.0热化学数据库和铜渣成分分析结果模拟计算了体系升温过程中有害重金属元素Zn、Cu、Pb的迁移转化规律。结果表明,100～1 200℃区间内,Zn元素全部以固相ZnFe_2O_4形式存在;温度达到1 300℃时,体系中开始释放0.03%的微量气态金属Zn。500～1 000℃区间内,Cu元素由固相CuO完全转化为固相(CuO)(Fe_2O_3),随后在高温区(1 100～1 300℃)完全进入液相熔融相,并始终以液相(CuO)(Fe_2O_3)形式存在。Pb元素由固相(PbO)(TiO_2)逐渐向气相转变,且在1 000℃时完全进入气相,主要含铅气态产物为PbO。     

铜渣煅烧过程中重金属元素的迁移转化行为

为研究铜冶炼渣资源化综合利用过程中,采用煅烧处理工艺时所产生的二次污染,选用FactSage7.0热化学数据库和铜渣成分分析结果模拟计算了体系升温过程中有害重金属元素Zn、Cu、Pb的迁移转化规律。结果表明,100～1 200℃区间内,Zn元素全部以固相ZnFe_2O_4形式存在;温度达到1 300℃时,体系中开始释放0.03%的微量气态金属Zn。500～1 000℃区间内,Cu元素由固相CuO完全转化为固相(CuO)(Fe_2O_3),随后在高温区(1 100～1 300℃)完全进入液相熔融相,并始终以液相(CuO)(Fe_2O_3)形式存在。Pb元素由固相(PbO)(TiO_2)逐渐向气相转变,且在1 000℃时完全进入气相,主要含铅气态产物为PbO。     

污水污泥水热炭化过程中磷的迁移转化特性

利用SMT方法研究了污水污泥水热炭化固体产物中磷的赋存形态和分布。结果表明,水热炭化处理可以使污泥中的有机磷（OP）转化为无机磷（IP）。在实验条件范围内,污泥中的磷主要富集在水热焦中（R_TP＞70%）,且主要以无机磷（IP）形态存在。延长水热炭化时间或升高水热炭化温度,污泥中无机磷（IP）和非磷灰石无机磷（NAIP）均呈逐渐升高的趋势,而且水热炭化温度的影响程度显著大于水热炭化时间。水热炭化时间对磷灰石无机磷（AP）的影响不明显,但AP含量随水热炭化温度的升高而略微升高。结合XRD谱图分析发现,105℃烘干污泥中主要存在磷酸铝盐和磷酸铁盐两种含磷化合物;水热炭化处理促使焦磷酸盐转化为正磷酸盐,且磷在水热焦中基本以最稳定的正磷酸盐形式存在。该研究结果可为污泥的资源化利用及从污泥中回收磷资源提供理论参考。     

矿物质化合物对含油污泥焚烧过程中重金属迁移转化的影响

为了厘清矿物质化合物对含油污泥焚烧过程中重金属迁移转化的影响规律,以胜利油田罐底含油污泥为研究对象,在水平管式炉上分别进行了含油污泥添加CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO后的焚烧实验,对获得的焚烧底灰分别进行了重金属总量、浸出特性以及风险性分析。研究结果表明：矿物质在焚烧过程中形成的残渣对重金属均有一定的吸附作用,CaO对Cu、Cr、Pb和As的吸附效果最好,其中Cu的残留率达到93.40%。不同矿物质化合物对重金属浸出的抑制效果不同,其中Al₂O₃对Cr、Zn、Pb、As、Cd的浸出特性表现出了最强的抑制效果,且Zn、Pb和As的浸出率均低于5%。矿物质对重金属风险性影响的规律性不强,CaO和Al₂O₃对降低Zn和As的风险性效果较为显著,Zn和As生物有效态含量均低于18%。     

市政污泥中低温气化及重金属迁移转化特性

利用管式炉进行了污泥CO₂气化实验,并与N₂热解实验进行对比,系统研究了污泥中低温气化及重金属迁移转化特性。研究发现：热解过程中各可燃气体释放速率峰值出现的时间顺序为CO峰 < H₂次峰 < CH₄峰≈C_nH_m峰 < H₂主峰,气化过程中为CO主峰 < CH₄峰≈C_nH_m峰 < H₂主峰 < CO次峰。在450~550℃的区间内,气化和热解的冷煤气效率、样品失重率及残渣含碳量均相近,温度超过550℃冷煤气效率差距逐渐增大,温度超过700℃,样品失重率及残渣含碳量差距逐渐增大。气化温度为850℃时,冷煤气效率达87%。在450~700℃的区间内,气化残渣中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb的残留率均随温度增加呈缓慢降低的趋势,在700~850℃区间,上述重金属的残留率下降较快。Cd的残留率在450~550℃区间缓慢下降,550~700℃区间快速降低,700~850℃区间缓慢降低。气化残渣中Cr、Ni、Zn、As、Cd的稳定形态所占比例相较于污泥原样明显提高,而Pb、Cu的稳定形态所占比例与污泥原样相近。污泥中温（700℃）气化时,冷煤气效率约为50%,气化残渣中Cr、Ni、Cu、Zn、As的残留率约为高温（850℃）下的1.2倍,Pb约为2.7倍,Cd为7.5倍,残渣中各重金属的稳定形态比例与高温时接近,环境危害性小。     

城市污泥慢速热解过程中氮的转化规律

利用热重-质谱联用(TG-MS)技术研究城市污泥慢速热解特性及含氮气体产物的生成规律,同时利用原位红外光谱仪实时检测固体表面官能团的变化。研究结果表明:初沉污泥在500℃之前热解已基本完成,二沉污泥由于添加了矿物质盐类,在700℃左右仍有一个较大的失重峰;二沉污泥热解过程HCN和NH₃总生成量均小于初沉污泥,即二沉污泥所加矿物质抑制了HCN和NH₃释放;但温度大于400℃时所加矿物质对HNCO生成具有一定促进作用;污泥中蛋白质热分解会产生环酰胺类物质、含氮杂环化合物和腈类物质,并最终转化为HCN,这是污泥热解过程中HCN的主要来源;400℃以下NH₃主要来自铵盐分解和HCN转化,蛋白质热分解对于NH₃生成贡献很小;400℃以上基本检测不到NH₃生成,即较高温度下挥发分二次反应对NH₃生成几乎没有影响;300~480℃,污泥中木质素裂解产生了大量含氧自由基,促使HCN转化为N₂O,HNCO则最终转化成了NO。     

污泥燃烧过程氮迁移转化机理

焚烧是目前最有前景的污泥处理方法,但焚烧过程中会产生大量NO_x、SO_x等污染气体,增加了烟气脱硫脱硝负荷。关于煤、生物质等燃料燃烧过程氮氧化物排放机理的研究较多,但污泥氮元素的燃烧反应和污染排放研究较少。选取污泥中4种常见氨基酸模型化合物(甘氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸和色氨酸),通过密度泛函理论DFT/B3LYP方法,采用6-31G基组进行化学计算。分析比较氨基酸的不同键长和Mulliken布居数,确定相对易断裂的键作为热解的引发键,反应路径的每一步都选择较弱的化学键断裂,逐步优化计算,直到分离出所有NO。对于甘氨酸,设计了3条氮迁移反应路径,对于谷氨酸,设计了5条氮迁移反应路径,对于苯丙氨酸,设计了2条氮迁移反应路径,对于色氨酸,则存在7条氮迁移路径。每条路径的生成物均为NO,比较计算得到的热力学参数,选择从外界吸热最少的路径为氨基酸最佳的反应路径。其中甘氨酸的最佳氮迁移路径需从外界吸收339.21 kJ/mol的热量,谷氨酸从外界吸收的热量为304.92 kJ/mol,苯丙氨酸从外界吸收324.27 kJ/mol的热量,色氨酸氮迁移的最佳反应...     

固体垃圾与污水污泥混烧中重金属迁移特性的研究

进行了固体垃圾与污水污泥合成样品在管式焚烧炉内的混烧实验,采集样品进行化学成分分析,表征了污水污泥中的重金属在焚烧过程中向飞灰和烟气迁移的特性及对灰渣的毒性影响。结果表明,混烧显著提高了飞灰和底灰中重金属含量,其中Zn表现最明显。毒性测试结果显示,污水污泥的混烧导致了垃圾焚烧飞灰中Zn和Pb的浸出浓度超过中国危险废物浸出的控制标准值。     

市政污泥热处理过程中磷迁移转化的研究进展

磷（P）是生物生长必不可少的营养物质,在自然界中主要以磷酸盐矿物质形式存在。污泥作为一种富磷的固体废物,可作为二次磷资源开发利用。本文对不同热处理方式（焚烧、热解、水热炭化）中污泥的磷迁移转化规律和影响进行了综述,热处理方式不仅可以缓解磷资源危机,促进磷资源的循环利用,而且可以减少污泥带来的环境问题,并生成有价值的副产品。在此基础上,归纳了不同添加剂（配煤、生物质和碱土化合物）对污泥中磷迁移转化的行为影响规律及机制,发现添加剂的加入可以促进热处理过程中磷的富集,并改变磷的赋存形态,从而提高灰中磷的生物可利用性。     

污泥水热处理过程中氮元素的迁移转化

采用高温高压反应釜在不同温度下进行了污泥水热实验。主要考察污泥中氮元素在水热过程中的迁移转化以及水热温度的影响,并对水热过程中氮元素的迁移路径进行了系统分析。结果表明,氮元素主要分布在固相和液相产物中,并随着水热温度的升高,分布在液相产物中的氮元素逐渐增加。在水热过程中,污泥中的无机氮形态几乎全部转换为氨氮和硝酸盐氮形态;不稳定性蛋白质氮分解为有机氮和氨氮,有机氮可进一步分解为氨氮;而稳定性蛋白质可转变为吡啶氮、吡咯氮、季氮以及腈氮形态,在较高的水热温度下均可再分解为氨氮。因此,随着水热处理温度的升高,污泥中氮元素逐渐从固相中转移到液相中,在液相产物中主要以有机氮和氨氮形态赋存。     

污泥水热处理过程中氮元素的迁移转化

采用高温高压反应釜在不同温度下进行了污泥水热实验。主要考察污泥中氮元素在水热过程中的迁移转化以及水热温度的影响,并对水热过程中氮元素的迁移路径进行了系统分析。结果表明,氮元素主要分布在固相和液相产物中,并随着水热温度的升高,分布在液相产物中的氮元素逐渐增加。在水热过程中,污泥中的无机氮形态几乎全部转换为氨氮和硝酸盐氮形态;不稳定性蛋白质氮分解为有机氮和氨氮,有机氮可进一步分解为氨氮;而稳定性蛋白质可转变为吡啶氮、吡咯氮、季氮以及腈氮形态,在较高的水热温度下均可再分解为氨氮。因此,随着水热处理温度的升高,污泥中氮元素逐渐从固相中转移到液相中,在液相产物中主要以有机氮和氨氮形态赋存。     

淖毛湖煤在热解过程中钠的迁移转化规律

采用立式管式炉对淖毛湖原煤和洗煤进行热解,利用电感耦合等离子体-原子发射光谱（ICP-AES）、X射线衍射（XRD）等检测手段研究了淖毛湖煤在不同热解温度下碱金属钠的析出特性及不同赋存形态之间的迁移转化规律。结果表明：乙酸铵洗煤和盐酸洗煤的不溶钠在热解过程中会向乙酸铵溶钠和酸溶钠转化,其中钠的挥发性呈现增加的趋势,释放量在3%～24%;而水洗煤在热解过程中钠会从水溶态、乙酸铵溶态和酸溶态向不溶态和气相迁移转化。原煤中钠主要以水溶态为主,在热解过程中水溶钠会向其他形态转化,其中钠的挥发性先减少后增加,在600℃达到最低。低温下钠的挥发来自乙酸铵溶钠的分解,高温下水溶钠和酸溶钠会进入气相,使得原煤和洗煤在800℃时钠的挥发速率增加。     

添加剂对污泥焚烧过程中重金属迁移特性的影响

利用管式炉研究了Cl、S、P对重金属迁移特性的影响,研究结果表明：C促进了重金属Cd、Pb、Zn、Cu的挥发,而对重金属Ni、Cr的挥发特性影响不大;S对重金属的挥发特性影响不大,在一定程度上抑制霞金属Zn、Cd、Ni的挥发,而对重金属Pb则促进其挥发;P对不同重金属的挥发特性影响不同,随着P含量的增加,重金属Cr和Ni的挥发的挥发率逐渐增大,而重金属Cd、Pb和Zn的挥发率逐渐降低。     

油泥焚烧过程重金属迁移转化特性研究进展

焚烧法是油田含油污泥主要处理方法之一,含油污泥焚烧过程中重金属的排放问题成为研究重点。针对含油污泥以及含油污泥中的重金属来源与危害进行了概述,同时综述了含油污泥性质、重金属性质、焚烧温度、停留时间、焚烧气氛以及固体添加剂六个影响因素,对含油污泥焚烧过程重金属迁移转化规律的影响。     

重金属元素在煤热解过程中的分布迁移规律

针对大同煤、神府煤和新汶煤 ,进行热解实验 ,计算了煤中五种重金属元素砷( As)、镉 ( Cd)、铬 ( Cr)、汞 ( Hg)和铅 ( Pb)在热解三相产物中的分配比例 .进行正交设计实验 ,研究了热解终温、热解升温速率及煤中的灰分含量对重金属元素在热解反应中的分布、迁移的影响 ,发现热解工况和灰分含量对重金属元素在热解产物中的含量有相关性 .采用三变量相关分析法 ,建立了重金属元素在热解产物中的回归模型 ,用该模型对不同热解产物中的重金属含量的实测值进行预报 ,结果表明实测值与预报值有较好的符合