污泥热处理过程中重金属的迁移特性研究
Transfer Characteristics Study of Heavy Metal in the Thermal Treatment of Sewage Sludge
随着我国污水排放量的增大以及污水处理率的提高,污泥的产量日益增加.污泥热处理可以使污泥的体积大幅度减少、杀死有机微生污染物、节能等优点而具有广泛的应用前景.由于污泥热处理过程中排放的重金属对人类及环境造成危害,严重制约着我国热处理工艺的发展和推广.本文采用理论与实验相结合的方法,深入地探讨了污泥热处理过程中重金属的迁移特性以及Cl、S、P对重金属迁移特性的影响.本文依据真实污泥实测数据建立模拟污泥体系,并利用热力学平衡分析软件HSC-Chemistry 5.0研究模拟污泥焚烧过程中重金属Cu、Cd、Pb、Zn、Ni、Cr的转化和迁移特性.首先研究在模拟污泥焚烧过程中重金属的形态转化与分布,然后研究了S、Cl、P的含量对重金属的形态转化与分布的影响.研究结果表明:污泥热处理过程中,低温阶段重金属主要以固态硫酸盐的形态存在;随着温度的升高,重金属Cu、Ni、Cd和Cr由硫酸盐分解为固态的氧化物,重金属Pb和Zn则转化为固态磷酸盐;在较高温度阶段重金属主要以气态的金属氧化物、金属氯化物和金属单质存在.Cl易于重金属结合形成金属氯化物,从而促进了重金属由固相向气相迁移;S在低温阶段易与重金属结合生成固态的金属硫化物,阻止了气态化合物的产生,抑制重金属的挥发;P对重金属Pb和Zn的形态影响较大,在中低温阶段容易结合生成固态的Pb3(PO4)2和Zn3(PO4)2,从而抑制了重金属的挥发.在软件模拟计算的前提下,进一步利用管式炉研究了Cl、S、P对重金属迁移特性的影响,结果表明:Cl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,在一定程度上抑制重金属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.
- 作者：
- 陈宗良
- 学位授予单位：
- 沈阳航空航天大学
- 专业名称：
- 安全技术及工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 李润东
- 中图分类号：
- X703
- 关键词：
- 污泥；热处理；重金属；迁移特性；热力学分析
- sewage sludge；thermal treatment；heavy metals；transfer characteristic；thermodynamic analysis
- 基金项目：
- 国家自然科学