涂料废渣水热减量及其产物特性

采用水热技术处理涂料废渣,考察了水热温度、反应时间、含水率和投碱量对涂料废渣减量及其产物特性的影响,并用SEM、元素分析对涂料废渣进行表征。实验结果表明:随着水热温度的升高及时间的延长,涂料废渣减量效果及水热液中COD、TN浓度不断增加,固体产物的热值也随之增加,而含水率对涂料废渣减量的影响不大;随着碱投加量的增加,涂料废渣减量效果和水热液中COD、TN浓度逐渐提高,固体产物的热值呈不规则变化。水热温度220℃、水热时间4 h、含水率77.5%、投碱量0.17 g(NaOH,投加量以每克干物质(DS)计)为涂料废渣减量的最佳反应条件。在最优条件下,总减量率和干重减量率分别为79.1%和52.1%,含水率为47.2%。水热固体产物热值较高,可以作燃料为其他工艺提供热能。     

碱液预处理玉米秸秆的条件优化及添加剂的选择

利用稀NaOH溶液预处理玉米秸秆,以去除木质素,减少半纤维素、纤维素的损失为目的,采用响应曲面法对预处理条件进行优化,得到的最佳预处理条件为:NaOH溶液浓度0.77%(w/w),预处理时间16 h,温度45.6℃。并且,进一步研究了不同添加剂(聚乙二醇、吐温-80和尿素)与NaOH溶液协同作用下秸秆中木质素的去除效果,结果表明尿素与NaOH的混合溶液对木质素去除效果最显著。秸秆在45.6℃,0.77%NaOH和0.2%尿素混合溶液中浸泡16 h后,纤维素回收率为86.33%,半纤维素回收率为69.89%,木质素去除率为64.93%;与原秸秆相比,纤维素含量提高了31.70%,半纤维素含量提高了6.62%,木质素含量减少了46.48%。     

碱解+低温水热预处理改善剩余污泥中温厌氧消化性能工艺

以城市污水厂剩余活性污泥为对象,研究在不同碱解药剂和剂量以及不同水热预处理温度和水热时间下"碱解+低温水热预处理"的破胞效果。通过对预处理泥样进行中温((35±1)℃)厌氧消化生物化学甲烷势(biochemical methane potential,BMP)实验来评价该预处理工艺对中温厌氧消化性能的影响。实验结果表明,SCOD的溶出效果及VSS的减量化程度随着加碱剂量、水热温度的增加而呈现先升高后略有下降的趋势,且在碱解条件为0.05 g NaOH/g TS和水热条件为70℃、9 h时的预处理条件下破胞效果最为显著;在该预处理条件下,SCOD的溶出率可达52.3%,VSS的降解率达到33.3%。BMP实验结果显示,在最佳预处理条件下,与对照组相比,TCOD去除率提高了77.1%,甲烷产气量是对照组的2.7倍,甲烷产气率可达354 mL CH4/g VS。     

黑曲霉固态发酵三七渣产淀粉酶的研究

以三七渣为基质,采用黑曲霉固态发酵产淀粉酶,考察了硫酸铵(氮源)添加量、三七渣粒径、固体培养基含水率、发酵温度、发酵时间、菌悬液接种量等因素对产淀粉酶效果的影响,并采用正交实验对发酵条件进行了优化。单因子实验结果表明,黑曲霉固态发酵三七渣产淀粉酶适宜的硫酸铵添加量为40～60mg/g(以干药渣计),最佳三七渣粒径为100目,最适固体培养基含水率为55%,最佳发酵温度为34℃,最适发酵时间为7d,最佳菌悬液接种量为10%(质量分数)。正交实验多重比较的结果表明,优化的发酵条件为:硫酸铵添加量50mg/g,发酵温度34℃,发酵时间5d,在此发酵条件下,黑曲霉固态发酵三七渣产生的淀粉酶的酶活可达84.15U/g(以湿物料计)。     

响应面法优化污泥-花生壳共热解工艺条件

以乙酸钾为催化剂,采用外热式反应釜共热解制备污泥-花生壳生物炭,根据Box-Behnken中心组合实验设计原理,在单因素实验的基础上,以热解温度、花生壳添加量、催化剂添加量和热解时间为考察因素,以污泥-花生壳生物炭的碘吸附值为响应值,建立了考察因素和响应值之间的三次多项式模型。回归方程方差分析结果表明:花生壳添加量对生物炭碘吸附值的影响最显著;热解温度和热解时间、催化剂添加量和热解时间之间交互作用影响显著。调整后确定的最佳热解工艺条件为,热解温度375℃,花生壳添加量60%,催化剂添加量5%,热解时间66 min。在最优条件下,制备的生物炭碘吸附值为420.86 mg·g~(-1),比表面积(BET)为12.565 m~2·g~(-1),总孔容为0.028 28 cm~3·g~(-1),平均孔径为4.501 nm。     

调理料添加比例对菇渣基质发酵效果的影响

为探讨废弃蘑菇基料菇渣改性生产有机栽培基质技术,直接采用菇渣为主要原料,以猪粪作为调理料进行好氧发酵,研究猪粪的不同添加比例对菇渣好氧发酵腐熟条件中的温度、挥发性固体(VS)、p H、全氮、全磷、种子发芽指数(GI)的影响。结果表明,猪粪适宜作为菇渣改性生产有机基质的调理料,发酵过程始终维持含水率在65%左右,3个处理高温持续时间均在5 d以上,满足基质无害化卫生标准要求,发酵完成后p H均符合腐熟基质标准,GI均达到60%以上。而猪粪添加量较少时,可以缩短进入高温发酵期的时间,堆体达到的最高温度较高,堆料腐熟较快,且最有利于氮素的保存和全磷的浓缩。综合以上实验结果表明,在菇渣发酵中添加15%的猪粪有利于改善发酵条件,提高堆体的养分含量。     

造纸黑液木质素用于制备人造板胶粘剂的研究

分别采用硫酸、硝酸和盐酸从造纸黑液中提取木质素,以此替代部分苯酚.制备改性人造板用酚醛树脂胶粘剂,并测定其固体含量、动力黏度(40℃)、游离甲醛含量和胶合强度等性能;考察了3种酸析木质素掺入量、催化剂(氧氧化钠)加入量和苯酚与甲醛摩尔比(简称酚醛比)对木质素酚醛树脂胶粘剂性能的影响.结果表明,当硫酸、硝酸木质素掺入量为苯酚用量的20%(质量分数,下同)时,获得的胶粘剂性能较好;以硝酸木质素掺入量为苯酚用量的20%为例,当氢氧化钠加入量为苯酚用量的0.6%(质量分数)、酚醛比为1.0:1.5时.制备的硝酸木质素酚醛树脂胶粘剂胶合性能较好.用木质素替代部分苯酚,不仅可以降低产品成本,而且减少了苯酚的用量,更环保.     

煤矸石中氧化铝溶出的实验研究

煤矸石是主要的煤系固废,其中氧化铝的含量占到25%左右,又是一种可以利用的资源.本实验以山西潞安煤矿的煤矸石为原料,采用正交试验的方法,研究了盐酸作为酸浸介质浸取煤矸石中氧化铝.主要影响因素为煅烧温度、酸量、固液比及酸浸时间,最佳工艺条件为:煅烧温度为650℃,酸量为225mL(按照煤矸石中氧化铝和盐酸反应的摩尔比为1:6计)、固液比为1:3、酸浸时间为3 h,单因素重复试验结果和正交实验的结果相符,在最佳条件下,氧化铝的溶出实验验证结果表明,三氧化二铝溶出率为71.49%.本研究对实现煤矸石的资源化综合利用具有重要的意义.     

化工污泥基轻质填料的制备及其应用

将化工污泥焚烧灰渣掺入粘土、干燥化工污泥为原料,添加自制无机重金属稳定剂S01,经烘干、预热、焙烧等工艺过程,制备了粒径为10~20 mm的水处理填料。通过单因素实验考察了干污泥添加量、污泥焚烧灰渣添加量、S01添加量、预热时间、烧结温度等工艺条件对填料性能(堆积密度、吸水率)的影响,确定了填料的最佳制备条件:干污泥添加量20%,焚烧灰渣添加量40%,S01添加量5%,预热时间30 min,烧结温度1 150℃。此时,填料的堆积密度为569.11 kg/m3,吸水率为9.84%,重金属浸出浓度远远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别(GB5085.3-2007)》的浓度限值。采用扫描电镜观察了填料表面和内部孔隙特征,发现最佳制备条件下制得的填料表面粗糙多孔,内部具有发达的孔道结构。开展了填料的生物挂膜研究,结果表明,在挂膜启动13 d后,化工污泥基填料滤池的COD和氨氮去除率均趋于稳定,分别达到95.6%和71.8%,该处理效果略优于市售填料。验证了化工污泥基填料应用于生物滤池的可行性。     

温度对畜禽粪便水热炭产率及特性的影响

以猪粪、牛粪和鸡粪3种畜禽粪便为原料制备水热炭,研究了温度对畜禽粪便水热炭产率及其特性的影响,着重分析了不同温度(140～220℃)下水热炭的产率、元素组成、碳保留量、官能团及重金属含量的变化。结果表明:畜禽粪便水热炭产率为48.8%～74.2%,且随着温度的升高其产率逐渐降低;此外,49.6%～82.1%的碳被保留在水热炭中,低温利于碳的保留。水热炭的H/C随着温度的升高而逐渐降低,但—OH峰逐渐减弱。畜禽粪便经过水热炭化后,其重金属含量均有不同程度的增加,其中Cu、Zn和Cd的含量超标。重金属元素的相对富集系数1,由此可见,重金属除了部分保留在水热炭中外,还有部分重金属进入到热解液态产物中。     

3种畜禽粪便产气特性差异分析

在实验室条件下,对鸡粪、猪粪和牛粪3种畜禽粪便进行了高温(55℃)厌氧发酵产气特性研究,分析了3种畜禽粪便的物质组成差异以及发酵过程中挥发性固体(VS)降解率、碳氮比(C/N)下降幅度和NH+4-N含量变化与累积产气量的关系。结果表明,累积产气量以牛粪最高,为5 481 m L,其次为猪粪,鸡粪最低,为3 692 m L;3种畜禽粪便发酵原料VS降解率及其粗蛋白和粗脂肪含量与其累积产气量呈负相关,而3种畜禽粪便碳水化合物和粗纤维含量及其发酵过程C/N下降幅度与其累积产气量呈正相关;厌氧发酵过程中,鸡粪发酵液NH+4-N含量显著高于猪粪和牛粪,后期高达2 348.33mg/L,鸡粪较猪粪和牛粪产气时间短,累积产气量少。可见,3种畜禽粪便自身的有机物质组成及接种物的物质组成差异是厌氧发酵累积产气量的重要影响因素。     

超声破解与发酵温度对剩余污泥产酸与组成的影响

利用超声波对剩余污泥进行破解预处理,可以提高水解酸化产酸量与产酸速率,发酵温度是另一个影响水解酸化过程的因素。研究了弱超声(0.48 k W·L~(-1),5 min)、强超声(0.96 k W·L~(-1),15 min)预处理以及发酵温度(25、37和55℃)对水解酸化产酸量与产酸速率影响,并分析了挥发性脂肪酸(VFA)各组分浓度。研究表明,中温下进行水解酸化,超声预处理后产酸量较未处理时有明显增加。各发酵温度下,弱超声(0.48 k W·L~(-1),5 min)预处理与未处理相比,产酸速率相差不大,高温下进行水解酸化,各组VFA产量、产酸速率均较常温与中温条件下水解酸化有显著增加。此时,超声波预处理的作用不再明显,发酵温度成为影响VFA产量与产酸速率的主要因素。发酵过程中产生的VFA以乙酸为主。中温条件下各组乙酸百分含量均高于常温和高温条件。并且强超声破解会促进常温和中温酸化过程中2个C以上的有机酸产生,对高温条件该规律不再适用。     

有机膨润土吸附处理苯胺基乙腈生产废水

采用自制的有机膨润土对苯胺基乙腈生产废水进行吸附预处理实验,分别考察了废水pH、有机膨润土投加量、吸附温度及吸附时间等因素对吸附率的影响。结果表明,有机膨润土对苯胺基乙腈生产废水进行吸附预处理是可行的,其较优的工艺条件为:有机膨润土投加量为20 g/L、废水pH为6.0、吸附温度为30℃、吸附时间为60 min,在此条件下COD及苯胺去除率分别达到了23.3%及54.4%,可生化性BOD5/COD由难以测量出可提高到0.11左右。     

拜耳赤泥中镓的酸法浸出及残渣的除氟

贵州铝土矿资源普遍富含镓元素,拜耳法工艺中,约70%的镓随氧化铝同时溶出,其余30%残存于赤泥中未回收直接外排,造成镓资源的严重浪费。采用酸法工艺浸出拜耳赤泥中镓金属,设计4因素3水平L_9(3~4)正交实验,考察盐酸添加量、浸出温度、浸出时间和液固比对镓浸出效果的交互影响规律,并测试了浸出残渣对含氟水处理性能。结果表明:影响镓浸出率因素的主次顺序依次为盐酸添加量、浸出温度、液固比和浸出时间;最适宜浸出条件为盐酸过量系数1.2,浸出温度70℃,浸出时间3 h,液固比8 m L·g~(-1);该条件下,镓的浸出率为94.92%,浸出溶液含Ga 3.91 mg·L~(-1);除氟实验得出最佳除氟条件为,残渣添加量25 g·L~(-1),p H=4.7,接触时间6 h,旋转速率200 r·min~(-1);室温下进行3组平行实验,平均除氟率为57.54%,表明浸出残渣具有一定的除氟性能。     

城市污泥堆肥过程中堆体表面沉降及减容率的研究

通过测定堆肥过程中堆体表面沉降量的动态变化，结合堆肥温度、含水量和挥发性固体（VS）含量的变化，对堆体表面沉降和减容率及其影响因素进行研究。研究结果表明，城市污泥：树皮（1：1）处理的升温速率、最高温度和高温维持时间、含水量和VS含量去除率等均高于城市污泥：秸秆（1：1）处理，其灭菌、生物干燥和有机质降解效果较好。堆体表面沉降可分为物理压实沉降和有机质降解沉降，城市污泥：树皮（1：1）的物理压缩沉降量低于城市污泥：秸秆（1：1），主要是因为秸秆作为调理剂的支撑作用比树皮差；前者的有机质降解沉降量大于后者，这与堆肥温度、含水量和VS含量的去除率等因素有关。     

生化黄腐酸投加量对木薯渣堆肥效果的影响

为了明确不同生化黄腐酸投加量对木薯渣堆肥效果的影响,以木薯渣、干鸡粪和烟杆粉为原料,设置了T1(堆肥原料+1‰生化黄腐酸)、T2(堆肥原料+2‰生化黄腐酸)、T3(堆肥原料+3‰生化黄腐酸)和CK(不添加生化黄腐酸的堆肥原料)4个处理,测定不同堆肥处理对温度、含水率、淀粉、水溶性碳(DOC)、纤维素、半纤维素、木质素含量以及一些腐熟程度指标的影响。结果表明,添加生化黄腐酸能促进堆体升温,有效降低堆体含水率,能使堆肥过程中淀粉、DOC、纤维素、半纤维素的降解率分别提高5.95%、5.29%、7.35%和4.95%,并且腐熟程度指标的变化也表明添加生化黄腐酸能有效促进堆肥腐熟程度,缩短腐熟周期。4个处理的总体堆肥效果表现为:T2T1T3CK,说明添加2‰的生化黄腐酸的堆肥效果最好。     

三七渣固态发酵生产康宁木霉生防菌

考察了发酵时间、接种量、装料量、温度、光照条件对三七渣固态发酵生产康宁木霉生防菌的影响,并采用正交实验优化了发酵工艺条件。研究结果表明,将三七渣转化为环境友好的康宁木霉生防菌是可行的。发酵过程受工艺条件的影响较大,发酵时间、接种量、装料量3个因素的交互作用极显著(p0.01),这3个因素以及它们之间的交互作用对实验结果影响程度的排序为:发酵时间交互作用装料量接种量。优化的发酵工艺条件为:发酵温度30℃、无光照、接种量15%、装料量7.5 g、发酵时间6 d,在此条件下,康宁木霉的产孢量可以达到16.75×109cfu/g。     

光合细菌利用沼液废水制氢的影响因素

沼液资源化利用将是未来热点问题,首次尝试研究利用光合细菌处理沼液废水的产氢工艺条件,探讨反应预处理时间、光照度、温度、沼液的pH值和接种量因素对光合细菌产氢过程的影响。结果表明,在光照厌氧的条件下,光合细菌产氢的最佳工艺条件为:温度35℃,光照度1 000 lux,pH值9,接种量50%,反应预处理时间24 h,最大产氢量达到500mL/(200 mL沼液),对进一步研究开发光合细菌处理沼液废水和产氢有重要的参考价值。     

造纸黑液酸析法回收木质素

研究了加酸沉淀回收碱法草浆黑液中木质素的工艺,探讨了酸浓度,温度,ｐＨ值及加酸速度对木质素回收量的影响,得出的最佳条件是：硫酸浓度为５０％,温度为４０℃￣５０℃,ｐＨ值为３．０左右,加酸速度以控制不使产生大量泡沫为准。在上述条件下,木质素的回收效果最佳。     

下脚料制备生物菌肥的工艺优化及养分测定

以游离氨基酸态氮为评价指标,研究了转速、料液比、接种量、发酵温度和发酵时间5个因素对发酵效果的影响,在单因素实验基础上,对转速、接种量和温度3个因素用Box-ehnken设计及响应面分析方法,确定了最佳发酵工艺参数为:转速203 r/min、接种量5%、温度30℃。在此条件下,发酵液中游离氨基酸态氮含量达到13.891 g/L,较优化前(12.365g/L)提高了12.34%。另对初步放大实验所得的菌肥产品质量进行评价,结果显示,菌肥总氮含量约为15.8%,总有机质含量约为37%,两者指标均优于国家相关标准。