污泥掺烧生物质对砷形态转化及磷有效性的影响机理研究

发布时间：2020-12-26 07:43

　　污水污泥（简称污泥）焚烧飞灰中磷的回收与利用已成为污泥处置技术发展的新趋势,然而飞灰中较高浓度的重金属是影响磷有效性的核心问题。在燃烧过程中实现重金属的源头控制和无害稳定化是突破污泥焚烧及磷利用技术瓶颈的关键。基于现有污泥焚烧利用技术,本论文提出在污泥焚烧过程中掺入生物质,利用生物质中的矿物质等有效成分为一种典型重金属砷（As）提供化学吸附位,在燃烧中促进砷的捕集及实现砷的价态转化,并协同提高磷生物有效性的新思路。本论文在5 kW鼓泡流化床及立式管式炉实验台上系统研究了污泥与生物质混烧过程中砷及磷的迁移转化规律,揭示生物质主要矿物质成分与污泥中砷及磷之间的相互作用原理,掌握降低污泥焚烧飞灰中砷毒性及提高磷生物有效性的方法。获得的主要研究结果如下:（1）城市污泥掺烧生物质能促进气态砷化合物固化在底渣中。生物质中的Ca、Fe和Al等化合物能为城市污泥焚烧飞灰中As3+向As5+的转化提供额外的反应活性位,且棉杆和玉米杆中这些矿物质活性位的可利用度比木屑和麦秆中的高。当棉杆掺混比≥40%时,混烧飞灰中的As3+被完全氧化为As5+,降低了飞灰中砷的毒性。混烧飞灰中形成的丰富孔隙结构能为砷的形... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市

【文章页数】：125 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．１污泥和生物质原料低温灰化后灰的ＸＲＤ图谱??ｌ－Ｓｉ〇２；?２－ＫＣ１；?３－ＣａＯ；?４－Ｃａ９Ｆｅ（Ｐ〇４）７；?５－ＮａＡｌＳｉ３０８；?６－ＫＡｌＳｉ３０８；?７－ＭｇＣａ２（Ｐ〇４）２（Ｈ２０）２；??８－Ｋ２ＳＯ４；?９－ＣａＡｌ２Ｓｉ２〇８；?１０－ＫＡｌ３Ｓｉ３〇ｉ〇（ＯＨ）２；?ｌｌ－Ｃａ２Ｓｉ０４；?１２?

２．３．２立式管式炉系统??生物质主要组分对污泥焚烧中砷及磷形态转化的影响机理研宄在立式管式??炉实验系统上进行，如图２．３所示。该系统主要由气体供给系统、立管炉、石英??管反应器以及加热系统组成。气体通过石英管反应器底部的石英烧结板进入反应??器。实验前将污泥和生物质原料在ｌ〇５°Ｃ烘箱中干燥至恒重，破碎并筛分出??１５４￣２００卩ｍ的颗粒作为实验原料。进行燃烧实验时，每次实验原料质量取??（４±０．００２）ｇ，将准备好的原料放置于石英管反应器中。将立式管式炉温度分别设??１８??

Ｆｉｇｕｒｅ?４．４?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?Ａｓ?ｉｎ?ｂｏｔｔｏｍ?ａｓｈ?ａｆｔｅｒ?ｃｏ－ｆｉｒｉｎｇ?ｏｆ?ｍｕｎｉｃｉｐａｌ?ｓｌｕｄｇｅ?ａｎｄ?ｂｉｏｍａｓｓ?ａｔ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ?ｔｉｍｅ??图４．５为不同停留时间下混烧底灰中砷的价态分布。结果与焚烧温度对底灰??中砷价态分布的影响规律比较相似，无论是城市污泥单独焚烧，还是掺烧３０％生??物质后底灰中Ａｓ３＋的含量百分比，都随停留时间的增加而逐渐降低。停留时间从??５?ｍｉｎ增加至２０?ｍｉｎ时，城市污泥焚烧底灰中Ａｓ３＋的百分含量由２０．１６％降至??１２．３２％，７０％城市污泥与３０％棉杆混烧底灰中Ａｓ３＋的百分含量由５．８７％降至０％，??７０％城市污泥与３０％玉米杆混烧底灰中Ａｓ３＋的百分含量由７．１６％降至０％。实验??结果说明，较长的停留时间有利于Ａｓ３＋向Ａｓ５＋的转化，且在不同的停留时间下，??棉杆的添加都更能促进Ａｓ３＋的化学氧化作用。??城７０％污泥／?７０％污泥／??１ＡＡ?污泥?３０％棉杆?３０％玉米杆??ＩＩ?ｉｌｌ?ｉｉ?ｉｌｌ?ｉｌｌ??二?＿＿＿＿??５?１０?１５?２０?５?１０?１５?２０?５?１０?１５?２０??停留时间（ｍｉｎ）??图４．５不同停留时间下城市污泥掺烧生物质后底灰中砷的价态分布??Ｆｉｇｕｒｅ?４．５?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?Ａｓ?


本文编号：2939307