污水污泥（簡稱污泥）焚燒飛灰中磷的回收與利用已成為污泥處置技術(shù)發(fā)展的新趨勢,然而飛灰中較高濃度的重金屬是影響磷有效性的核心問題。在燃燒過程中實現(xiàn)重金屬的源頭控制和無害穩(wěn)定化是突破污泥焚燒及磷利用技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵。基于現(xiàn)有污泥焚燒利用技術(shù),本論文提出在污泥焚燒過程中摻入生物質(zhì),利用生物質(zhì)中的礦物質(zhì)等有效成分為一種典型重金屬砷（As）提供化學吸附位,在燃燒中促進砷的捕集及實現(xiàn)砷的價態(tài)轉(zhuǎn)化,并協(xié)同提高磷生物有效性的新思路。本論文在5 kW鼓泡流化床及立式管式爐實驗臺上系統(tǒng)研究了污泥與生物質(zhì)混燒過程中砷及磷的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,揭示生物質(zhì)主要礦物質(zhì)成分與污泥中砷及磷之間的相互作用原理,掌握降低污泥焚燒飛灰中砷毒性及提高磷生物有效性的方法。獲得的主要研究結(jié)果如下:（1）城市污泥摻燒生物質(zhì)能促進氣態(tài)砷化合物固化在底渣中。生物質(zhì)中的Ca、Fe和Al等化合物能為城市污泥焚燒飛灰中As3+向As5+的轉(zhuǎn)化提供額外的反應活性位,且棉桿和玉米桿中這些礦物質(zhì)活性位的可利用度比木屑和麥稈中的高。當棉桿摻混比≥40%時,混燒飛灰中的As3+被完全氧化為As5+,降低了飛灰中砷的毒性。混燒飛灰中形成的豐富孔隙結(jié)構(gòu)能為砷的形... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院工程熱物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２．１污泥和生物質(zhì)原料低溫灰化后灰的ＸＲＤ圖譜??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立式管式爐系統(tǒng)??生物質(zhì)主要組分對污泥焚燒中砷及磷形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響機理研宄在立式管式??爐實驗系統(tǒng)上進行，如圖２．３所示。該系統(tǒng)主要由氣體供給系統(tǒng)、立管爐、石英??管反應器以及加熱系統(tǒng)組成。氣體通過石英管反應器底部的石英燒結(jié)板進入反應??器。實驗前將污泥和生物質(zhì)原料在ｌ〇５°Ｃ烘箱中干燥至恒重，破碎并篩分出??１５４￣２００卩ｍ的顆粒作為實驗原料。進行燃燒實驗時，每次實驗原料質(zhì)量取??（４±０．００２）ｇ，將準備好的原料放置于石英管反應器中。將立式管式爐溫度分別設(shè)??１８??

Ｆｉｇｕｒｅ?４．４?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?Ａｓ?ｉｎ?ｂｏｔｔｏｍ?ａｓｈ?ａｆｔｅｒ?ｃｏ－ｆｉｒｉｎｇ?ｏｆ?ｍｕｎｉｃｉｐａｌ?ｓｌｕｄｇｅ?ａｎｄ?ｂｉｏｍａｓｓ?ａｔ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ?ｔｉｍｅ??圖４．５為不同停留時間下混燒底灰中砷的價態(tài)分布。結(jié)果與焚燒溫度對底灰??中砷價態(tài)分布的影響規(guī)律比較相似，無論是城市污泥單獨焚燒，還是摻燒３０％生??物質(zhì)后底灰中Ａｓ３＋的含量百分比，都隨停留時間的增加而逐漸降低。停留時間從??５?ｍｉｎ增加至２０?ｍｉｎ時，城市污泥焚燒底灰中Ａｓ３＋的百分含量由２０．１６％降至??１２．３２％，７０％城市污泥與３０％棉桿混燒底灰中Ａｓ３＋的百分含量由５．８７％降至０％，??７０％城市污泥與３０％玉米桿混燒底灰中Ａｓ３＋的百分含量由７．１６％降至０％。實驗??結(jié)果說明，較長的停留時間有利于Ａｓ３＋向Ａｓ５＋的轉(zhuǎn)化，且在不同的停留時間下，??棉桿的添加都更能促進Ａｓ３＋的化學氧化作用。??城７０％污泥／?７０％污泥／??１ＡＡ?污泥?３０％棉桿?３０％玉米桿??ＩＩ?ｉｌｌ?ｉｉ?ｉｌｌ?ｉｌｌ??二?＿＿＿＿??５?１０?１５?２０?５?１０?１５?２０?５?１０?１５?２０??停留時間（ｍｉｎ）??圖４．５不同停留時間下城市污泥摻燒生物質(zhì)后底灰中砷的價態(tài)分布??Ｆｉｇｕｒｅ?４．５?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?Ａｓ?


本文編號：2939307