利用水泥回转窑焚烧处理污泥过程中污泥挥发性有机物成分的分析研究-赵宇

2012.5CHINACEMENT1概述1.1研究的意义目前我国每年产生污泥量约有300万t，且年增长率大于10%，污泥处理问题己十分突出[1]。污泥中含有大量的污染物质，如：重金属、病原菌、寄生虫、有机污染物（POPs）及臭气等，如不加以妥善处理和处置，将其简单地堆放在城市的周围，不仅占用大量的土地，成为严重的二次污染源，将会对城市周边地区的环境和人们的健康带来难以挽回的影响[2-5]。将有毒有害的废弃物作为资源进行利用，是科学发展观的具体体现，也是建立和谐社会的重要举措。由于水泥窑炉的特殊性，利用水泥窑炉处置各类工业废渣、生活垃圾和城市污泥，不仅能够有效地控制污染物的扩散，满足环境保护要求，还可做到资源的有效利用。利用水泥窑炉处置各种污泥，是现阶段各水泥生产企业竞相开展的应用工作之一。但许多企业在处置污泥的过程中，均由于污泥中含有大量的水份和有毒有害的有机物，在脱水处理的过程中，难免会散发出一些异常的气味，而存有许多的疑虑。一般情况下，污泥的脱水方法有机械压榨脱水法和热烘干脱水法。尤其对于采用热烘干脱水法，在加热烘干的过程中，会挥发出大量的有机污染物（POPs），如处理不当散发到环境中去，将会对环境和人们的健康带来严重的影响。为此，在不同温度条件下，对其有机挥发物组分进行测试和分析，为选择合理的污泥处置技术方案提供参考依据。1.2本文研究的主要内容许多有机污染物均因其有“三致”（致癌、致畸、致基因突变）作用而日益引起人们的普遍关注和重视。任何进入环境的有机化合物，均可能在污泥中被发现[6]，而污泥中的有机污染物种类和含量与污水的来源密切相关，化工（如纺织、印染、造纸、铸造等）、木材加工、电器、农药等工业污水是污泥中有机污染物的主要来源[7]。长期以来，国内外对农用城市污泥中的重金属进行了较多的研究，并制定了相关的控制标准，而对于城市污泥中的有机污染物研究甚为薄弱。目前已经有一些关于土壤或沉积物中的有机污染物分析方法和标准出台，如美国EPA8040（土壤中酚类测定方法）、EPA8080（主壤中有机氮农药及PCBs测定方法）、EPA8100（土壤中多环芳烃类测定方法）等[8-15]。一些国家对农用城市污泥中的有机污染物特征及其在农业环境中的行为、生态效应和调控措施等方面进行了一定的研究，例如德国城市污泥中发现了332种可能危害人体和环境的有机污染物，其中有42种常检测到，很多是属于优先控制污染物[15]。城市污泥是处理城市工业污水和生活污水产生的产物，污泥的干燥和焚烧都会排放大量的污染气体，本文以造纸及市政污泥为研究对象。考虑到污泥中既含有有机成分又含有无机成分。利用水泥回转窑焚烧处理污泥过程中污泥挥发性有机物成分的分析研究赵宇，蔡玉良，洪旗，潘炯（中国中材国际工程股份有限公司，南京211100）摘要：利用水泥回转窑焚烧处理污泥可以很好的解决污泥处理难的问题，但污泥在干化及焚烧过程中会产生大量的有机污染物（POPs），对环境均会带来较大的影响。本文采用气质联用仪（GC/MS）对不同温度下的造纸污泥、市政污泥加热驱赶出的各种有机物进行了对比分析，为造纸污泥和市政污泥后续热处理和资源化利用过程的控制提供参考依据。关键词：水泥回转窑；污泥；资源化；POPs；有机污染物；气质联用仪Research&Application应用研究49中国水泥2012.5污泥在水泥回转窑中焚烧的过程中，有机成分燃烧释放热量，无机成分参与熟料生成的固相和液相反应进入到熟料中。鉴于以上分析，本文主要开展了以下研究：（1）在对污泥进行成分分析的基础上，结合水泥回转窑工艺特点分析污泥的热特性；（2）利用GCMS检测污泥中挥发性有机物的成分。2实验原料、仪器及实验方法2.1实验原料及仪器（1）实验所用样品为广州市某造纸厂的造纸污泥及南京市某污水处理厂的市政污泥。留足测定含水率实验所需污泥，剩余污泥样品在50℃下烘干至恒重。采用球磨机将烘干后的污泥磨碎，粉末过200目筛备用。（2）实验所需仪器：GCMS-QP2010PLUS气相色谱质谱联用仪（SHIMADZU，日本），Turbomatix16顶空进样器（PE，美国），SDTQ600热重分析仪（TA，美国），BBK422-35LA高精度天平（METTLERTOLEDO瑞士），DGG-9140B电热恒温鼓风干燥箱（上海森信，国产）。2.2实验方法（1）含水率及化学成分检测称取污泥约1500g，置于50℃±2℃的鼓风干燥箱内烘干，每间隔1小时称量其重量，直至恒重，根据公式计算含水率。污泥化学成分分析分别按照各成分相关国家标准方法检测。（2）热稳定性实验热稳定性实验采用美国TA公司生产的SDTQ600型热重分析仪。取样量控制在10～30mg以内。起始加热温度为室温，升温速率20℃/min。常温常压下，以自配空气为载气介质进