CaO改善印染污泥干化效果的微观研究

CaO改善印染污泥干化效果的微观研究0引言污泥是一种在处理污水过程中所产生的液态、固态及半固态的复杂非均匀废弃物，包含大量有机物、无机颗粒、胶体和细菌体等，其中有机物厌氧分解会产生H2S等有害气体，严重恶化环境。同时，污泥中含有多种有害重金属盐[1]~[3]（汞、铅、铬等）及放射性核素，随意堆放极易污染耕地和水资源。据统计，2013年广东省共产生工业污泥约0.32亿t（含水率为80%），其中印染污泥约占50.8%。为此，如何合理地处置印染污泥已经成为纺织印染厂迫在眉睫的问题。污泥掺煤焚烧发电实现了污泥的资源化、稳定化、无害化和减量化，因此成为目前应用最广泛的污泥处理技术[4]~[8]。经过机械脱水后的污泥含水率依然高达80%左右，过高的含水率使得污泥热值太低、炉膛燃烧不稳定，系统运行可靠性降低。因此，需要对高含水率污泥进行预先热干化处理。为了提高污泥干化的效果，工程实践中往往通过污泥预处理或加入适当添加剂以破坏污泥结合水结构。李延吉[9]、杨国友[10]等研究了微波诱导对污泥脱水性能的影响，表明合适的微波辐射强度能有效降低污泥比阻。李润东[11]通过超声波辐射预处理城市污泥发现，在不同干燥温度和超声功率下存在最佳的处理时间，使得污泥干燥最优。印染污泥是一种高含硫量的污泥，因此污泥焚烧过程中必须添加CaO或CaCO3等脱硫剂。在污泥干化焚烧系统工程中，假如改变传统添加剂给料位置，转而从干化系统中添加，若能促进污泥的干化速率，则既能提高干燥速率又能脱硫，同时能处理污泥干化臭气。为了研究CaO添加剂对污泥干化过程的影响，在分析污泥的表观干燥特性时采用了定温热分析动力学方法[12]。污泥是一种典型的多孔介质，其干化过程中水分子的迁移路径受污泥内部孔隙结构的影响，采用基于分形理论[13]~[15]的方向随机行走模型研究水分子在污泥内部的迁移情况，可从微观尺度研究CaO对印染污泥干化的改善效果。1实验装置与方法1.1表观干燥实验装置与分析方法对取自佛山某印染厂的印染废水进行初步曝晒，得到含水率约为77.5%的印染污泥。本实验装置如图1所示。先将CaO（分析纯）与印染污泥按0∶1，1∶10，1∶12.5，1∶20，1∶50，1∶100比例（分别对应CaO/湿污泥为0，100，80，50，20，10g/kg）混合均匀并做成10mm厚度泥饼（以下简称混合泥饼），将混合泥饼放置在天平托