生物质催化气化制取富氢燃气的研究

以流化床为反应器 ,探讨了一些主要参数如 :反应器温度 ,水蒸气 ,当量比ER以及催化剂对气体成分、氢产率和潜在氢产率的影响。实验所用催化剂为白云石和镍基催化剂。在实验条件范围内 ,氢产率为 2 2— 83g/kg生物质 (湿基 ) ,潜在氢产率为 115— 2 2 3g/kg生物质 (湿基 )。结果表明 ,较高的反应器温度 ,适当的水蒸气添加量可以有效提高氢的产出 ;白云石和镍基催化剂可使产品气中的氢含量提高 10 %以上。     

生物质废弃物催化裂解制备富氢燃气实验研究

由生物质废弃物催化裂解制取氢气是一种可再生的制氢方法，本研究采用2段加热管式反应器，前段装生物质，后段装催化剂，用以研究生物质催化裂解制取氢气的特性，并提出潜在氢产率的概念对生物质制氢的经济技术可行性进行深入的分析。测试的3种生物质废弃物为：松木粉、木质素和纤维素，测试温度为600～700℃。实验结果表明，加入催化剂后3种物料的产氢率从5．48～15．06g／kg增加到12．94～37．73g／kg；催化剂对潜在产氢率的影响较小，加入催化剂前后的变化范围为：36、25～98、86g／kg到37．40～116．98g／kg。生物质废弃物催化裂解产氢率与相同温度下空气-水蒸气气化的氢产率相当，实验结果证明，生物质废弃物催化裂解是一种有效的制氢方法。     

生物质废弃物催化裂解制备富氢燃气实验研究

由生物质废弃物催化裂解制取氢气是一种可再生的制氢方法,本研究采用2段加热管式反应器,前段装生物质,后段装催化剂,用以研究生物质催化裂解制取氢气的特性,并提出潜在氢产率的概念对生物质制氢的经济技术可行性进行深入的分析.测试的3种生物质废弃物为:松木粉、木质素和纤维素,测试温度为600～700℃.实验结果表明,加入催化剂后3种物料的产氢率从5.48～15.06g/kg增加到12.94～37.73g/kg;催化剂对潜在产氢率的影响较小,加入催化剂前后的变化范围为:36.25～98.86g/kg到37.40～116.98g/kg.生物质废弃物催化裂解产氢率与相同温度下空气-水蒸气气化的氢产率相当,实验结果证明,生物质废弃物催化裂解是一种有效的制氢方法.     

温度和水蒸气流量对烟秆高温气化的影响

利用上吸式固定床反应器,对烟秆进行了水蒸气气化实验,在617~1 435℃的温度范围内研究了温度及水蒸气流量对气化特性的影响。结果表明,当气化温度低于917℃时,升高温度可同时促进均相和非均相产氢反应的进行,产氢率随着温度升高而迅速上升。当温度上升到917℃时,非均相反应已进行得足够充分,潜在产氢率达到最大值,碳转换率超过0.8。当温度超过917℃后,温度升高对产氢的影响主要体现为促进均相反应进行,产氢率上升变缓。温度达到1 327℃时,均相反应速率足以使气体在反应器内反应完全,因而升高温度不再有助于提高产氢率,产氢率最大值为0.97m~3/kg。水蒸气流量增加能够促进气化产氢反应与水蒸气扩散,同时会缩短气体停留时间、降低局部温度,因此,随着水蒸气流量增加,产氢率先升高后降低,在917℃时烟秆气化的最佳水蒸气流量为15.7 g/min。结果可以为生物质高温气化制氢的研究提供参考。     

镍基催化剂对污泥微波热解制生物气效能的影响

为实现污水污泥减量化、无害化及资源化的目标,在微波热解污水污泥基础上,进行了镍基催化剂对制取生物气效能影响的研究。采用元素分析对污泥元素进行检测,气/质联用分析(GC-MS)和气相色谱(GC)对热解生物气的组成和含量进行测定。实验结果表明,镍基催化剂的添加对微波热解污水污泥制取生物气有较大促进作用。5%添加量与800℃热解终温条件下具有最佳催化效果:生物气中H2、CO产量最大,H2产量由29 g/kg增加到35.8 g/kg,提升23.4%,CO产量由302.7 g/kg增加到383.3 g/kg,提升26.6%;同时催化剂还能提高热能利用效率,降低热解终温,即5%添加量在700℃热解终温时可达到空白800℃时的产气效果;镍基催化剂主要在500~600℃时发挥催化作用,加快了H2和CO的释放。微波热解污泥制取的生物气具有产量大、富含H2与CO等优点,可推动污水污泥的资源化进程。     

磷酸低温活化蔗渣基中孔生物炭及其影响因素

以甘蔗渣为原料,磷酸为活化剂,采用低温活化法制备蔗渣基中孔生物质炭.采用L9(34)4因素3水平正交实验,探讨制备蔗渣基中孔生物质炭的实验方案与工艺条件;分析了浸渍比、烘干时间、活化温度、活化时间在3个不同水平下,对蔗渣基生物质炭碘吸附值、亚甲基蓝吸附值的影响.结果表明,对蔗渣基生物质炭孔结构和得率影响最大的因素是活化温度,影响最小的因素是烘干时间;实验范围内,提高活化温度有利于材料中孔结构的形成;最佳条件下制备的蔗渣基生物质炭其低温氮气等温吸附线有明显的回滞环,BET比表面积和总孔容分别为939 m2/g和1.35 mL/g,中孔占总孔容比例为89％,亚甲基蓝吸附值高达240 mg/g,远高于木质净水用活性炭国家一级标准(135 mg/g),属于典型的中孔炭.     

旋转锥生物质裂解反应器裂解工艺的研究

为了研究生物质裂解工艺最佳条件,以木屑为原料,石英砂为热媒,对建立的以旋转锥反应器为主体的生物质快速裂解工艺进行研究,在单因素实验基础上,对4个主要因素(裂解温度、真空度、旋转锥盘转速和木屑粒径)进行正交实验。在木屑含水率为8.2%,热媒量1 200 g,进料速率4 kg/h的条件下,确定了最佳工艺条件为:裂解温度550℃,真空度0.08 MPa,旋转锥盘转速115 r/m in,木屑粒径为30目。最佳条件下生物质转化率为54.83%,实验研究表明,自制旋转锥反应器裂解工艺具有可行性。     

生物质废物催化热解特性及多因素优化实验

生物质废物催化热解所得生物油中富含多环芳烃(PAHs)污染物,但其分布特征及相应影响因素尚缺乏深入探讨。以Co_3O_4为催化剂,采用管式炉反应器在不同温度下热解水曲柳木屑制备生物油,并分析其化学组分和16种PAHs污染物分布特征。结果表明,生物油中以酚类化合物为主,而PAHs污染物的种类与含量均随反应温度的升高而增加,PAHs总含量从389.60μg·g~(-1)(400℃)攀升至105 435.12μg·g~(-1)(700℃)。同时,将CO_2引入热解气氛,利用Box-Benhnken曲面响应法对催化热解过程的多个工艺因素进行优化。结果显示,在热解温度为511℃、停留时间为12.7 min、热解气氛的CO_2/N_2比例为88/12时,生物油产率达到最大值,约45%。研究结果对生物质废物的高效、低污染资源化利用具有参考价值。     

厌氧序批式反应器产氢

以啤酒厂废水处理厂UASB中的厌氧污泥为种泥,葡萄糖为基质,研究了厌氧序批式反应器产氢。控制反应器内pH为4.0～4.5,温度为(36±1)℃,水力停留时间为8 h,当进水葡萄糖浓度为4 000 mg/L,容积负荷为12 kg/(m3.d)条件下,该厌氧序批式反应器实现了连续高效厌氧产氢。生物气中的氢气含量约为48%～53%,基质产氢率为1.1 mol/mol葡萄糖,COD去除率为15%～25%,最大比产氢速率为84.5 mol/(kg VSS.d)。液相末端发酵产物中乙醇和乙酸的含量占液相末端发酵产物总量的80%以上,表明该反应器内进行的是乙醇型发酵厌氧产氢。厌氧序批式反应器完全可以实现连续高效厌氧产氢,比较适用于日处理量较小的高浓度含糖废水。     

生物质废弃物快速热解制取富氢气体的实验研究

采用管式炉对红松锯屑快速热解制取富氢气体进行了实验研究,分析了反应器温度、物料粒径和催化剂对热解产物组成的影响.结果表明高温能加快生物质快速热解进程,减少炭和焦油生成量,利于富氢气体的生成,800℃时气态产物比例可达56.9 wt.%,气态产物中H2体积分数由4.3%(500℃下)上升至17.2%,H2 CO体积分数达68.3%.小粒径能增大热解气态产物的比例,但对气态产物组成的影响很小,这可能与红松锯屑本身质地疏松有关.以与生物质直接混合方式添加的煅烧白云石能使热解产物中H2含量增加,但造成产气过程变缓,炭生成量增多,富氢气体总产量未能得到提高.     

印染废水处理厂二级出水的硫自养反硝化脱氮工艺

采用硫/白云石自养反硝化脱氮工艺处理印染废水处理厂二级出水,考察不同污泥接种方式、水力停留时间(HRT)、温度及进水负荷对系统脱氮效果的影响。结果表明:反应器在3 d内即可完成快速启动,工程应用中可不接种污泥;反应器最佳HRT为20 min,TN去除率为40.2%,但反冲洗频率加快;温度、进水负荷对系统脱氮效果影响较大,当温度在25~30℃之间,TN平均去除率为43.8%;当进水负荷为(1.37±0.15)kg·(m~3·d)~(-1),TN平均去除率为37.1%,反应器具有较强的抗冲击负荷能力。     

半干半湿法烟气脱硫主要影响因素分析

建立了半干法气流床烟气脱硫实验反应装置。实验研究了温度、绝对含湿量和飞灰对烟气脱硫的影响。烟气温度在65～130℃之间，绝对含湿量通过改变蒸汽量调节，在0％～10％之间，并且采用飞灰一次加入来模拟返灰，石灰与粉煤灰的比例分别为1：3，1：5和1：8。结果表明，没有水蒸气加入时，温度的升高对脱硫效率影响不大，加入水蒸气后温度为68℃左右时，脱硫效率最高；65℃时，绝对含湿量在7．3％时脱硫效率最高；在T=68℃、Ca／S：1．2时，与不加粉煤灰的脱硫剂相比，利用石灰／粉煤灰=1：8的混合脱硫剂时，脱硫效率提高了12．8％。     

生物质基炭膜的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附

以生物质二层牛皮为原料,在控制热分解条件下制备了生物质基炭膜。利用TG/DTG、XRD、FT-IR、SEM、TEM和低温N_2吸附-脱附等方法对在不同炭化温度下(550~950℃)制备的生物质基炭膜形貌特征、孔隙结构及其表面化学性质进行了表征。考察了炭化温度、反应时间、溶液pH、加入量等因素对炭膜吸附溶液中铅离子的影响。表征结果表明:随着炭化温度的升高,生物质基炭膜碳微晶趋于石墨化发展,总孔容积持续增大,孔隙结构变得更加发达。实验结果表明:随炭化温度升高,生物质基炭膜对铅离子的吸附效果明显变好;在初始铅离子质量浓度为50 mg·L~(-1)、溶液pH为5.5、吸附剂加入量为1.5 g·L~(-1)、吸附时间为6 h的条件下,950℃下所制炭膜对铅离子有较好去除效果,去除率可达99.9%,吸附容量为32.76 mg·g~(-1)。     

生物质材料预处理餐饮废水

采用4种廉价的生物质材料（水葫芦、柚子皮、木屑、核桃壳）用于餐饮废水的预处理。通过静态烧杯实验，研究了各生物质材料预处理废水的效果及最佳处理条件。结果表明，生物质材料对废水中COD的去除率均在45％以上，油脂吸附量为4～16mg／g，最优吸附材料为水葫芦，COD去除率达65％，油脂吸附量为16mg／g；水葫芦和柚子皮的最佳处理条件为：粒径〈0．2mm，投加量为20g／L，废水pH为4，处理时间为2h，温度为20℃；木屑和核桃壳的最佳实验条件为：粒径〈0．2mm，投加量为28g／L，pH为2，处理时间为2．5h，温度为20℃。生物质对餐饮废水的预处理，为废水中大量有机物和废弃油脂的去除提供了新思路和途径。     

钙基吸附剂捕集生物质燃气中的二氧化碳

生物质热解燃气中CO2的捕集,是提高燃气热值和实现碳减排的关键问题之一。为利用生物质热解燃气温度偏高的特点,拟通过化学吸附方法,捕集燃气中高浓度的CO2。为此,利用不同钙基前驱物制备了系列钙基固体吸附剂,系列钙基固体吸附剂对CO2的单次吸附和循环吸附实验结果表明,含钙和镁氧化物混合物的吸附剂具有较稳定的循环吸附特性以及较大的吸附负荷。孔结构特性分析表明,适宜于CO2吸附的有效孔径范围可能为小于4 nm。因此,可以通过对天然白云石的改性获得合适孔径的钙镁基固体吸附剂,达到有效捕集生物质燃气中CO2的目的。     

生物质快速热裂解主要参数对生物油产率的影响

以松木木屑为原料,在自制的小型流化床上,开展了生物质热裂解温度、生物质粒径和进料速率对生物油产率的影响实验研究.结果表明,在热裂解温度分别为450、475、500、525和550℃条件下,当热裂解温度为500℃时,生物油产率最高,平均产率达到53.33%(质量百分比).反应温度越高,炭产量越低,不可冷凝气体产量越高,气体发热值越高;粒径＜1 mm的生物质其粒径对生物油产率影响不大;生物质进料速率增加时,生物油产率增加.本研究为生物能的利用提供了新的途径.     

气升回流一体化中试反应器的污泥减量化

为了减少分散型污水处理设施中剩余污泥的产量以及解决其维护频率高和运行设备复杂等问题,开发了一种集去除有机物、脱氮及污泥减量于一体的气升回流一体化反应器。该反应器由缺氧区、好氧区、沉淀区及气升区组成。中试反应器规模为10.31 m~3,以实际生活污水为处理对象,研究其污泥减量机理。结果表明,当进水容积负荷在0.14~1.39 kg COD·(m~3·d)~(-1)之间时,系统对COD、NH_4~+-N、TN及SS的平均去除率分别为88.6%、93%、66.9%和93%,其污泥表观产率系数Yobs为0.139 g TSS·(g COD)~(-1),表明该工艺具有良好的污泥减量化效果。根据稳态—ASM3号模型及氨氮的物料衡算分析可得:通过细胞裂解—隐性生长作用去除的污泥量占反应器污泥减少总量的77.6%,而原生动物和后生动物捕食的污泥量约占系统污泥减少总量的22.4%。该系统污泥自消解速率为0.44 kg TSS·d~(-1)。     

废弃物生物质液化制取生物油的研究进展

废弃物生物质处置不当引起的环境污染与潜在资源浪费已引起了广泛关注,而废弃物生物质液化制取生物油是解决有机废弃物污染及其能源化再利用的一种新技术。在对多糖、木质素、蛋白质、油脂等生物质大分子聚合物的液化机制阐述分析的基础上,讨论了温度、加热速度、粒径、压强、停留时间、液固质量比,特别是催化剂以及还原气和供氢剂等反应条件或参数对生物油的影响机制,最后介绍了生物质液化油的物理化学性质以及该技术存在的若干问题。     

环形流化床光催化氧化反应器流场数值模拟

采取计算流体力学(CFD)方法对环形流化床光催化氧化反应器内部流场进行了模拟计算,重点考察了重力、废水流速、反应器放置方式等对微米级TiO2催化剂浓度分布、颗粒温度的影响。结果表明,对于水平放置的反应器,催化剂浓度分布受重力影响比较显著,且增大反应器入口处废水流速,催化剂颗粒浓度径向分布会趋于均匀;增大反应器入口处废水流速,可以提高边界层中催化剂颗粒温度,促进催化剂颗粒向流体主体做径向运动。与水平放置相比较,反应器竖直放置使流场中催化剂浓度径向分布更均匀,有利于提高光催化氧化反应的速率和效率。     

温度和底物浓度对混合菌群木糖厌氧生物产氢的影响

为了获得混合菌群利用木糖进行厌氧发酵产氢的最佳条件,通过批次实验,对中温(35℃)和高温(55℃)下混合菌群利用不同浓度木糖(10~50 g/L)厌氧发酵产氢系统进行了研究。结果表明,35℃下系统累积产氢量和最大氢气产率在底物浓度30 g/L时获得,乙醇和乙酸为主要产氢副产物,但继续提高底物浓度会造成系统VFAs的积累与p H下降,不利于木糖代谢产氢;而55℃下累积产氢量和氢气产率随底物浓度升高持续增长,乙醇为系统主要产氢副产物,VFAs累积量较少。高温下,虽然最大氢气产率和底物木糖降解量比35℃下的低,但有利于获得较为稳定的氢气产量,产氢系统在高底物浓度下也可保持较高的木糖降解率和较为稳定的p H,有利于木糖代谢产氢。