露天开采高温爆破钻孔液态CO_2快速降温试验研究北大核心CSCD

为提高露天开采过程中高温钻孔爆破的安全性,加快高温区域剥离速度,采用现场试验的方法,研究了液态CO_2对高温爆破钻孔的降温规律,证实了采用液态CO_2对高温爆破钻孔降温的可行性。试验同时向8个钻孔灌注液态CO_2,灌注时间为8 min,钻孔平均灌注量为0.32 m^3。试验钻孔深12 m,孔径为140 mm,初始温度在50~120℃之间。试验结果表明:液态CO_2对单个钻孔有明显的快速降温效果,降温后钻孔温度从0℃回升至50℃用时15 min以上,满足安全爆破的时间要求;多孔同时进行降温时,受钻孔初始温度及孔内形成干冰的影响,各钻孔温度从0℃回升至50℃的安全爆破时间段不重合,难以满足同时装药、起爆的要求。应针对钻孔的不同情况,进一步改进液态CO_2钻孔降温工艺。     

超重力技术碱法深度脱除高浓度SO_2实验研究

本文使用超重力技术,以Na_2SO_3+NaOH/K_2SO_3+KOH为吸收剂,进行高浓度SO_2模拟烟气的脱硫实验研究。考察了吸收剂pH值、超重力机转速及实验液气比对于SO_2脱除率的影响。结果表明在超重力环境下SO_2脱除率随吸收剂pH值、超重力转速以及液气比的增加而增大。当吸收剂pH值在7及以上时SO_2脱除率便可以达到99%以上,实现了SO_2的深度脱除,达到了出口气中SO_2超低排放的理想目标,是烟气脱硫的理想选择。同时对比表明,相同条件下以K_2SO_3+KOH为吸收剂,对于烟气中SO_2的脱除效果要优于以Na_2SO_3+NaOH为吸收剂。     

旋转填充床强化吸收模拟烟气中NO的研究

旋转填充床(RPB)是一种新兴、高效的气液传质设备。以H_2O_2、NaOH及H_2O_2+NaOH复合溶液作为吸收液,采用旋转填充床对含NO模拟烟气的吸收过程进行试验,考察了PRB的转速、气液比对超重力旋转填充床强化传质性能的影响,不同种类的吸收液及浓度、吸收反应时间对脱除低浓度NO效率的影响,以及吸收产物的种类及分布。结果表明,当超重力旋转填充床的转速为900 r/min、气液比为5∶1时,以0.8 mol/L H_2O_2为吸收液的NO脱除率为38%;以0.01 mol/L NaOH为吸收液的NO脱除率为34%;以0.03 mol/L NaOH和0.4 mol/L H_2O_2为复合吸收液时,NO脱除率达95%,NO被吸收后的产物为硝酸根和亚硝酸根离子,成分简单,经简单处理可制成工业原料,直接回收利用。     

超临界CO2和液态CO2及气态N2注入采空区防灭火性能实验

为对比研究超临界态CO_2、液态CO_2和气态N_2注入采空区的防灭火性能,自主研制了模拟采空区残煤自燃过程实验系统,开展了超临界态CO_2、液态CO_2和气态N_2注入采空区防灭火实验。实验结果表明:12 MPa、39℃超临界态CO_2对采空区自燃残煤的降氧降温能力优于6 MPa、30℃液态CO_2优于6 MPa、39℃气态N_2;12 MPa、39℃超临界态CO_2对残煤的降温能力是6 MPa、30℃液态CO_2的1.7倍,是6 MPa、39℃气态N_2的10倍,对采空区的降温能力是液态CO_2的2倍,为气态N_2的8倍;12 MPa、39℃超临界CO_2对采空区的降氧速率比6 MPa、30℃液态CO_2和6 MPa、39℃气态N_2高12.5%;12 MPa、39℃超临界CO_2的降温能力是8 MPa、39℃超临界CO_2的1.7倍,因此适当提高超临界态CO_2的注入压力,防灭火性能更佳。     

N2和CO2抑制煤燃烧火焰特性对比试验研究

为了研究N_2和CO_2气体灭火剂在抑制煤明火燃烧特性方面的不同,通过搭建受限空间煤明火燃烧试验,分别开展了11.97%、16.81%、20.76%的N_2和10.79%、14.89%、20.32%的CO_2作用下煤明火燃烧抑制试验。鉴于火焰表面积变化与热释放速率变化呈正相关,基于火焰图像分析法开展试验研究。试验过程中,首先,通过数码摄像仪记录不同体积分数惰性气体作用下煤燃烧火焰面积的变化,然后利用Matlab软件进行火焰图像特征提取和"对比度增强"预处理,消除图像记录过程中存在的噪声,以便于有效进行火焰目标识别;其次,基于"阈值法"原理,利用Image-Pro Plus软件对预处理过的火焰目标进行识别和计算,进而实时获得试验过程中火焰表面积;最后,使用小波变换理论对火焰表面积变化曲线进行消噪处理,以获得火焰表面积变化趋势及主要波动信息。结果表明,CO_2比N_2具有更好的熄灭煤明火燃烧的能力,CO_2作用下煤火火焰表面积呈现指数下降,而N_2作用下呈现直线下降,且CO_2的灭火时间比N_2缩短了25%以上。该试验结果明确了N_2和CO_2在熄灭煤明火特性上的不同,弥补了CO_2仅比N_2具有更好的抑爆特性的认识。     

盐水层中注水促进超临界CO2溶解的数值模拟

采用数值模拟的方法,通过考察不同注水模式、注水速率、注水位置、盐度和孔隙度下CO_2的分布特性和溶解行为,系统地分析了注水对CO_2溶解的影响。结果表明,超临界态CO_2呈倒锥形分布于注入井附近的盐水层顶部,并随时间延长缓慢向外扩展。注水虽不明显改变CO_2的分布,但能促进CO_2的溶解,降低超临界态CO_2的量。增大注水速率、靠近盐水层顶部注水、在注CO_2的过程中同时注水均可有效提高CO_2的溶解率。在一定范围内,CO_2的溶解量随盐水盐度降低而提高,但几乎不随岩石孔隙度变化。研究表明,通过优化注水条件可以显著促进CO_2的溶解封存。     

CO2封存泄漏大气扩散规律及监测方案——以延长油田CO2-EOR工程为例

针对延长油田CO_2-EOR项目的潜在泄漏问题,根据当地气象环境条件,利用重气扩散模型研究了CO_2泄漏运移特征,并以此为依据,讨论了该工况条件下CO_2泄漏的大气监测方案。结果表明:CO_2喷射泄漏后先上升后下降,并沿着下风向运移;在研究区优势风速2.7 m/s条件下,喷射高度与最大CO_2体积分数点高度随泄漏速度增加而上升;CO_2顺风向运移距离大于侧风向运移距离,且泄漏的地表影响范围随泄漏速度增加呈近似线性增加;泄漏速度3 kg/s时开始出现危险区域,且大于该泄漏速率时,地表危险区面积随泄漏速度增加呈抛物线变化;监测点应位于距离泄漏源下风向50~80 m处,在监测高度0~4 m范围内,CO_2监测半宽相对稳定且较大,约为12 m,当监测高度大于4 m时,监测范围明显减小;考虑到监测点预警功能,认为研究区大气监测需要在潜在泄漏源的西北和正南方向50 m处、高度为0~4 m范围内各设置1个CO_2大气监测点,该监测方案可根据现场最大泄漏量预估值及监测预警要求,适当减小与潜在泄漏源的距离。     

超临界CO_2增透煤微观图像重构及三维数值模拟北大核心CSCD

针对我国低渗透煤储层渗透性差的特点,以超临界CO_2作用后煤的微观成像为基础,构建三维实体模型;考虑煤的热损伤效应,孔隙流体流动及有效应力对渗透规律的影响,利用增透后煤微观孔隙率的变化定义损伤变量,推导出损伤函数关系式,建立超临界CO_2增透煤在温度-渗流-应力耦合作用下的力学模型,模拟超临界CO_2在低渗透煤层内部的渗流运移规律。结果表明:由于煤体各处煤基质和矿物的密度、弹性模量和热膨胀系数等物理参数的不同及其分布的随机性,超临界CO_2注入过程中应力场、温度场、渗流场均呈现明显的非均匀性;在一定压力和温度超临界CO_2注入过程中,煤体内部各处孔隙、裂隙的变形、开裂以及扩展等的不均一性,使得煤体各处的损伤量不同。在其他注入参数一定的条件下,增加CO_2的注入时间,有利于提高煤体的渗透性。     

响应面法优化超声吹脱处理香兰素生产废水中的氨氮工艺研究

为了提高废水中氨氮处理效率,采用响应面分析法对超声吹脱处理香兰素生产废水中的氨氮工艺条件进行优化,建立了吹脱时间、pH值、超声波功率及气液比4个关键因素与氨氮去除率之间的回归模型。结果表明,各影响因素对氨氮去除率影响程度由大到小依次为超声波功率、气液比、pH值、吹脱时间。确定对氨氮去除的最佳工艺条件为在超声功率90 W,超声吹脱时间90 min,pH值12、气液比600∶1的条件下,氨氮的去除率达到91.60%,与预测值接近,表明拟合度好。试验模型可以用来指导超声吹脱法处理废水中的氨氮。     

文丘里洗涤器压力损失试验研究

使用空气-水系统,试验研究文丘里洗涤器操作参数(液气比、喉管气速)及喉管长度对其压力损失的影响.结果表明,喉管气速对压力损失的影响比液气比的大,压力损失随液气比增加呈线性增加,而随喉管气速的变化基本为平方关系.在此基础上,探讨了在文丘里洗涤器设计时如何根据捕集效率优化设计文丘里喉管长度.     

曝气量及亚硝酸盐浓度对SBBR单级自养脱氮系统性能的影响

为了提高单级自养脱氮工艺的脱氮性能及稳定性,采用SBBR反应器,通过连续试验及间歇试验研究了曝气量对单级自养脱氮系统脱氮效率及脱氮负荷的影响,分析了反应器内不同曝气条件下氨氮降解特征、亚硝酸盐质量浓度与氨氮降解速率的关系,并探讨了污泥的亚硝酸盐氧化活性与SBBR反应器稳定性的关系。连续试验结果表明,曝气量从48 L/h提高到88 L/h,总氮平均去除率由72.46%增长至93.00%,总氮平均去除负荷由0.29 kg N/(m3·d)提高至0.57kg N/(m3·d)。间歇试验结果表明:氨氮降解速率随曝气量增加而提高,出水氨氮及总氮质量浓度随曝气量增加而降低;同时曝气期DO质量浓度随曝气量增加而有所升高;在整个SBBR周期内未出现亚硝酸盐积累的现象,亚硝酸氮质量浓度一直较低(低于2.00mg/L),向反应器中添加亚硝酸盐可以促进氨氮的降解;随曝气量增加,由于污泥的亚硝酸盐氧化活性较低,硝化作用产生的硝酸盐并未大幅增长,系统表现出了较好的稳定性;氨氮未完全降解时,反应器内DO质量浓度曲线缓慢下降或基本保持不变,当氨氮完全被去除时,系统不再耗氧,DO质量浓度迅速升高,曲线出现拐点,DO拐点对单级自养脱氮控制有重要参考价值。     

光催化和吸收组合工艺净化丙酮气体的研究

为了获得"光催化"与"吸收"联合净化VOCs气体的最佳组合工艺,首先以泡沫陶瓷为载体,羧甲基纤维素钠为黏结剂,采用浸渍-黏结法制得TiO2/泡沫陶瓷光催化材料,然后在自制的VOCs气体净化系统中,选择水溶性的丙酮气体为代表性VOCs气体,以水为吸收剂,考察了"光催化"与"吸收"不同组合工艺对丙酮气体的净化性能,并借助GC/MS和LC/MS手段对尾气和吸收液中的产物相进行分析测定。结果表明,纳米TiO2在泡沫陶瓷上的平均负载率为3.5%,且主要集中负载于陶瓷孔隙附近。不同组合工艺对丙酮气体的净化效率由高到低依次为"光催化+吸收""吸收+光催化""吸收""光催化",其中在"光催化+吸收"最佳工艺条件(液气比为5 L/m3、停留时间为6 s、光照强度为60W)下,丙酮气体的最高去除率达93.7%以上。气相和液相产物分析结果表明,丙酮气体经"光催化"处理后会产生O3和CH3COOH中间产物,但CH3COOH的产生量很少,在以"光催化"为末端工序的尾气中难以测出,而在以"吸收"为末端工序的循环吸收液中反而能检出。在此基础上,给出了"光催化+吸收"净化工艺的反应机理方程。研究得出,"光催化+吸收"工艺组合不仅可实现丙酮气体的高效净化,而且可避免"光催化"末端工序带来的O3和CH3COOH二次污染问题。     

麻疯树籽壳生物质炭的制备及对六价铬离子的吸附研究

以麻疯树籽壳为原料经磷酸活化后炭化处理制备了生物质炭吸附剂。以六价铬离子为目标对象,考察了磷酸浓度、活化时间、炭化温度、炭化时间等制备条件对生物质炭吸附六价铬离子的能力,并探讨了生物质炭的投加量、溶液pH值等工艺条件对六价铬离子吸附能力的影响。结果表明:在磷酸浓度为2 mol/L,活化18 h,600℃下炭化1.5 h时所制得的生物质炭在投加量为5 g/L、溶液pH值为3时对铬离子的吸附效果最佳,铬离子去除率为74.5%。     

扩散渗析法回收盐酸酸洗废水中的盐酸

为了从盐酸酸洗废水中回收盐酸,在静态扩散条件下采用模拟废水分别测定了HCl、FeCl_2在不同阴离子交换膜中的渗析速率以考察膜的分离性能,进而采用实际废水考察动态扩散时流量、流量比对回收率及回收酸浓度的影响.结果表明,用3362膜与DF120膜时,HCl的平均渗析速率分别为2.44×10~(-3) m/h和5.46×10~(-3) m/h,FeCl_2的平均渗析速率分别为1.49×10~(-4) m/h和2.67×10~(-4) m/h,酸盐分离系数可分别达到16.4和23.7.水酸流量比维持在1左右,流量维持在0.35 L/h的条件下,回收酸中盐酸浓度分别为0.26 mol/L和0.43 mol/L,FeCl_2浓度均小于0.002 mol/L,酸回收率分别为40%和65%,FeCl_2透过率均小于8%.     

影响吹脱塔对垃圾渗滤液氨吹脱效率因素研究

垃圾渗滤液氨氮含量高,用吹脱塔进行氨吹脱时,pH值、水温、气液比对吹脱效率有较大的影响。当pH在9．2～11．5时,吹脱效率随pH值增加而提高;但高于11．5,吹脱效率随pH值增加变化不大。水温越高,吹脱效率越高。气液比在3500m^3／m^3以下时,随着气液比的升高,吹脱效率显著升高,但当气液比上升至3500m^3／m^3以上时,吹脱效率变化较平稳。氨氮浓度的高低对吹脱效率影响不大。     

Fenton反应处理活性皂青印染废水的实验研究

采用Fenton反应对活性皂青印染废水进行降解试验,考察了Fenton试剂摩尔比、硫酸亚铁和双氧水的投加量、pH值、反应温度等因素对印染废水色度去除率和COD去除率的影响,优化了Fenton反应降解活性皂青印染废水的适宜工艺条件。结果表明,在FeSO4/H2O2摩尔比为2∶3,废水pH值为5.0,反应温度为40℃的条件下,Fenton反应对活性皂青印染废水有很好的处理效果:印染废水色度去除率达到99.9%,COD去除率达到89.4%。     

TMBR+NF/RO组合工艺处理垃圾渗滤液的工程应用

采用TMBR+NF/RO组合工艺对湖北省宜昌市某垃圾卫生填埋场渗滤液进行处理,介绍了组合工艺的流程、特点、设备规格、技术参数。TMBR系统对可生化降解COD处理后,COD平均质量浓度为822 mg/L,平均去除率为95.8%,对NH_3-N平均去除率为94.9%;经过NF/RO出水的COD平均值为45 mg/L,NH_3-N均小于25mg/L,达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)的排放标准。组合工艺处理成本为29.5元/m3。     

一体化A/O工艺处理生活污水的研究

采用A/O生物接触氧化法处理生活污水,考查了系统的挂膜启动以及水力停留时间(HRT)、进水pH值和进水COD浓度对系统去除有机物及脱氮效果的影响。结果表明:15 d左右挂膜成功;HRT=13 h,COD去除率和氨氮去除率可分别达到96.72%、85.43%;系统具有较好的抗冲击负荷能力,COD去除率最低在70%左右,氨氮去除率均大于65%,最佳的进水COD质量浓度应控制在300~500mg/L;pH值变化对氨氮去除率的影响更加明显,pH值在7~8时,COD去除率大于90%,氨氮去除率达68%~80%。     

湿式旋流弦切除尘器性能实验研究

旋流弦切除尘器作为一种新型湿式除尘器,具有良好的特性。本文在所建立的实验系统上,按湿式除尘性能测试的相关规范,研究了除尘风速、弦切速度与除尘器效率和压力损失间的关系。实验结果显示:在液气比为定值时(0.05 L/m~3),在实验风速范围内,除尘效率存在极值;压力损失符合流体力学的局部阻力规律,并拟合出了除尘器的局部阻力系数。     

不同组成木质陶瓷对去除城市生活污水二级出水中有机物及氮磷的研究

以小麦秸秆、凹凸棒石、针铁矿为原料,以酚醛树脂为黏结剂,通过复合、热压、烧结等工艺过程制备出不同成分的木质陶瓷,并利用该系列木质陶瓷对城市二级出水中的有机物及氮磷进行吸附实验研究。结果表明,900℃下的木质陶瓷[m(麦秸)∶m(凹凸棒石)∶m(针铁矿)=1∶1∶1]COD及NH_3-N的吸附效果最佳,2 h可达吸附平衡,投加量为8 g/L时COD去除率达66.48%,投加量为6 g/L时氨氮去除率为69.72%,且酸性条件不利于COD的吸附,NH_3-N的最佳吸附p H范围是2~11。800℃下的木质陶瓷[(麦秸)∶m(凹凸棒石)∶m(针铁矿)=1∶2∶0]P的吸附效果最佳,15 min可达吸附平衡,投加量为6 g/L时总P去除率可达99.69%,p H值、转速、温度对吸附磷影响不大。