城市污泥热解特性及资源化利用新方法试验研究

发布时间：2020-07-18 09:16

【摘要】：城市污水污泥是污水处理过程中必不可少的副产品。污水处理量的急剧增大和相关处理技术的深化发展，导致了城市污泥在排放量大幅增加的同时，浓缩在其中的有毒有害物质数量和种类也逐渐增多，所以无论是量还是质，城市污泥都将成为废物中影响环境、造成危害最为严重的因素之一。如何妥善、科学地处理城市污泥已成为一项迫在眉睫的环保课题，并在全球范围内引起了极大地关注!环境标准的日益严格使得常规污泥处理方法(如土地填埋、海洋倾倒和焚烧等)在污染控制方面面临挑战，而且难以为继。污染控制与资源化利用有机结合是当今固体废物处理领域的大势所趋；在有效控制污染的同时，积极探索新的资源化利用方法已成为污泥处理的研究热点。目前我国的污泥处理形势十分严峻，多数情况下仅实现了污泥的转移，而未能将污染成分无害化，资源化利用率更是亟待提高。引进国外的技术和相关设备不仅昂贵的投资费用难以接受，而且由于污泥成分的差别往往很难达到预期效果。为了加快我国污泥处理工艺的更新换代，以满足对环境保护的迫切要求，结合具体国情、依靠自身力量对城市污泥的处理、处置及资源化利用开展基础研究是十分必要的。在上述背景下，论文基于前人的研究成果，把握国际社会在城市污水污泥处理、处置领域的最新动态和发展方向，从科学性和实用性角度出发，以武汉市水质净化厂的城市污水污泥为研究对象，按照“无害化、减量化、资源化”的原则，针对污泥的自身特性、污染危害和利用途径，从处理模式上进行了新的探索，研究了污泥的热解技术和高附加值材料化利用途径，同时考察了资源化利用过程对污泥中主要污染物——重金属的固化效果，可为今后的产业化应用与污染控制技术提供必要的理论基础和可靠的科学依据，具有重要的环境效益、经济效益、社会效益和一定的学术意义。论文在全面、系统分析城市污泥基础性能的前提下，抓住“污泥中有机成分热处理以达到减量化和无害化，同时对污泥中无机成分高附加值材料化利用”这条主线，对国内外相关文献进行了较为详细和系统的综述，并开展了四个方面的研究：城市污泥热解特性及热解批量试验；考察污泥灰去除废水中Cu~(2+)的效果；污泥灰与煤矸石混合制备瓷质砖研究；污泥灰微晶玻璃制备技术及重金属固化效果研究。 1．城市污泥热解技术试验研究为了研究城市污泥的热解特性，分析其热解动力学过程，论文首先在差热分析仪上开展了干污泥的热失重研究，结合获得的污泥热解TG、DTG和DTA曲线，可将热解过程分为水分析出、挥发分析出和焦炭燃尽三个阶段，此三个阶段所对应的反应贯穿污泥热解的始终。随着升温速率的增加，热滞后现象明显，各阶段的起始、终止温度和最大反应速率
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：X703
【图文】：

干污泥,主要国家,欧洲,产量

城市排水沟道污泥城市建筑工地泥浆图1一1城市污泥的分类Fig.l一1ClassifieationofmunieiPalsludge化城市的市政设施服务水平(如居民排水的污水厂接管率)的日益提高，城市污泥的产生量逐渐增大。对城市污水处理率达到100%的城市，城市污水厂污泥的产生量(含水率98%)即大大高于城市居民产生的生活垃圾量，即使全部经脱水处理成含水率为80%的泥饼，其量仍可能为生活垃圾量的40荀0%。因此，城市污泥是现代城市产生的主要废弃物之一。随着城市的发展，城市污泥的产量急剧增加(图1一2)。据美国环保署估算，1998年全美干污泥产量为6.9xlo6t

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甘义群:城市污泥热解特性及资源化利用新方法试验研究2005.5污泥农用在保障安全的前提下处于稳步发展阶段，同时，近年来污泥土地利用己由早期的单纯农田利用扩展到林地、园林绿化和废弃土地等多方面的综合利用。污泥及其堆肥施用于林地、荒山、城市绿化及观赏性植物、严重扰动的土地(垦荒地、贫瘩地和大量的废弃矿坑等)，在很大程度上消除和减轻了对周围环境的影响，这些施用场所远离人口密集区，不直接威胁人类食物链，较农田利用安全，具有十分广阔的应用前景。总之，填埋和弃海这两种传统的污泥处置方法己经大幅度减少，焚烧处于一个稳定发展阶段，而农用这种具有综合利用性质的污泥处理方法在世界各国逐步增加(图1一4、1一5)。

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大了地图1.7几种污泥处置技术在我国所占比例(尹军等，2003)Fig.l一7PereentageofsewgaesludgedisPosalteehniquesinChina大部分的研究工作也仅局限于污泥的堆肥农用，而对污泥的，造成很大的能源和资源浪费:在城市污水处理厂中，只有于焚烧。对于我国这样一个农业大国，污泥农用虽然符合国的隐患也相当多。卜3美国干污泥产，预测及处理方法’Prdouetion胡dertatinentProcessofdyrsludgeinU.S.A1998年年20侧)年年2005年年2010年年.2814.058%%%3.1143.06%%%3.4145夕5%%%3.9247.56%%%0.8/11.59%%%0.9/12.50%%%l/13.51%%%1.1/13.41%%%0.5刀25%%%.0516.94%%%.0628.!!%%%0.718.54%%%4.1/59.42%%%4.5162.50%%%5/67.57%%%5.7/69.51%%%1.刀!7.39，么么l/13.89%%%0.8110.81%%%0.9/10.98%%%1.5尼1.74%%%1.6瓜.222%%%1.5伦0.27%%%1.5/18.29%%%0.1/1.45%%%0.1/1.39%%%0.111.35%%%0.111.22%%%.28/40.58%%%27137.50%%%.2413.243%%%25130.49%%%

【参考文献】