垃圾焚烧炉二次配风优化数值模拟

针对城市生活垃圾焚烧发电的排放问题，以重庆市某垃圾焚烧炉为原始模型，在炉膛两侧炉壁的适当位置设置二次配风口，并采用CFD（计算流体动力学）方法对炉膛内气体的二次燃烧过程进行数值模拟。通过观察对比有无二次配风以及二次配风口位置不同时炉膛内气体的温度场、气体在炉膛内的停留时间分布以及炉膛内气体的混合程度和湍动能等，重点分析了二次风在气体燃烧过程中所起的作用，并对2种不同二次配风口位置时抑制二恶英产生的效果进行了评价。通过对垃圾焚烧炉二次风的优化数值模拟，获得了适合本焚烧炉的比较合理的二次配风条件，可为焚烧炉的设计和改进提供一些有价值的参考。     

循环流化床垃圾焚烧炉助燃配风改造对降低CO排放效果的数值模拟

循环流化床(CFB)是垃圾焚烧主要炉型之一,中国生活垃圾具有水分高和挥发分高等特性导致现阶段CFB垃圾焚烧炉CO排放偏高,对其正常运转造成较大影响。对锅炉实体进行助燃配风改造,结合计算流体动力学技术对改造前后炉膛流体场进行模拟,并分析第一烟道内的流场分布情况。结果表明:助燃配风率为40%时,CO的排放均值可降低至80mg/Nm3,烟气含氧量保持在9.5%(体积分数)左右,炉膛中上部温度的平均增幅达到41.3℃。可视化数值模拟结果表明,助燃配风明显提高了烟气旋流和回流,使得烟气轴向速度降幅达37.69%,烟气在第一烟道内停留时间延长;改造后炉膛中上部局部区域内的颗粒质量浓度均值在2.287kg/m3左右,优化了助燃配风参与炉内燃烧的能力。     

二次风喷嘴角度对炉排式垃圾焚烧炉内燃烧及选择性非催化还原脱硝的影响

利用CFD技术,对某城市处理量为750 t·d~(-1)的垃圾焚烧炉内燃烧与选择性非催化还原脱硝(SNCR)过程进行建模分析,重点研究了二次风喷嘴角度的改变对焚烧炉内燃烧温度场的影响及其对提高SNCR脱硝效率的作用。模拟结果表明,焚烧炉二次风喷嘴角度调整为相互交叉45°,可以改善炉内燃烧状况,促进炉膛内烟气与空气的混合,使炉膛内温度场分布均匀,有利于SNCR还原反应;二次风喷嘴角度改变后,在一定程度上保证了SNCR系统喷入的尿素液滴在炉膛内的停留时间。与平行二次风相比,使用交叉二次风送风方案,前墙喷嘴脱硝效率提高4.8%,后墙喷嘴脱硝效率提高了19.7%。     

流化床中煤与稻秆混烧污染物排放特性

在自主设计的流化床上开展煤与稻秆混烧的实验。通过对燃烧过程中烟气成分及飞灰含碳量的分析,研究了质量掺混比、燃烧温度、流化风速及二次风率对混烧的影响。实验结果表明,掺混稻秆有效改善了煤的燃烧特性,随着质量掺混比的增加,NO_x、SO_2及CO的排放浓度降低,飞灰含碳量降低。当掺混比由0%增加至30%、温度为850℃时,NO_x排放浓度由506.25 mg·m-3降低至404.33 mg·m~(-3),SO_2排放浓度由762.86 mg·m~(-3)降低至522.86 mg·m~(-3)。随着燃烧温度的增加,NO_x与SO_2排放浓度增加,而CO排放浓度和飞灰含碳量降低。随着流化速度的增加,NO_x与SO_2排放浓度增加,CO排放浓度和飞灰含碳量先降低后增加,并分别在流化速度0.234 m·s~(-1)和0.26 m·s~(-1)时达到最低。随着二次风率的增加,SO_2排放浓度与飞灰含碳量降低,NO_x排放浓度与CO排放浓度先减小后增加,均在20%二次风率时达到最低。     

湿式电除尘器的高压恒流源供电及其能效分析

湿式电除尘器电场的放电状态变化大、干扰因素多,尤其是导电玻璃钢阳极管内壁材料的特殊性,必须尽量减少火花放电,防止电极灼伤甚至起火,保证设备安全、稳定运行。为了深入研究湿式电除尘器的电源供电特性及污染物脱除性能,搭建了湿式电除尘器实验系统,并开展不同类型电源的对比实验。实验结果表明:湿式电除尘器喷淋系统开启,工频恒流源运行相对平稳,出口烟尘浓度变化不大,但恒压源则存在一个电源参数振荡区,出口烟尘浓度增加了约147%,因此,湿式电除尘器应优先考虑抗干扰能力强的恒流源;高频恒流源的运行参数更高,污染物脱除性能更强,与工频相比,高频恒流源不同供电电耗时烟尘、SO_3的减排幅度分别为46.30%～78.69%、42.86%～66.67%。通过对实际工程项目的深度测试及节能优化实验,定量分析了湿式电除尘器的比电耗与污染物脱除性能关系。工程实践表明:随机组负荷的降低,湿式电除尘器的污染物脱除性能有所提升,但高压供电比电耗也大幅增加,从满负荷到50%负荷,比电耗从2.41×10~(-4) kWh·m~(-3)升至4.57×10~(-4) kWh·m~(-3),有较大的节能空间;经节能优化,控制湿式电除尘器出口烟尘浓度在4～5 mg·m~(-3),50%负荷的比电耗下降达84.68%。根据该节能优化思路,对其他3个工程项目实施运行优化,控制烟尘排放浓度在4.5 mg·m~(-3)以内,比电耗下降幅度分别为32.65%、27.15%、41.64%。以上研究结果可为后续湿式电除尘器的性能提升及节能优化提供参考。     

垃圾炉一次风量对炉床燃烧影响的仿真研究

针对垃圾焚烧炉床层内垃圾燃烧过程复杂性及影响垃圾燃烧效率因素多的问题,运用数值仿真方法对某垃圾焚烧炉床层垃圾燃烧进行了模拟,获得了垃圾质量流失速率、水分蒸发速率、挥发分释放速率、焦炭燃烧速率和烟气的温度;并在50~1 000 Nm3/min范围内改变一次风流量,获得了床层质量流失比值、过剩空气系数和烟气中各组分的质量百分比含量。仿真结果显示,一次风流量取值517.47~6`32.09 Nm3/min时燃烧效率较高;炉排两端区域的一次风流量在50~75 Nm3/min时,可以使垃圾床表面平均温度明显提高,而且还可以提高燃烧效率,同时减少供风总量,节约能源与动力资源。本研究对优化设计垃圾焚烧炉,提高床层内垃圾的燃烧效率有一定参考价值。     

太原市居民区大气中二氧化硫浓度变化分析

二氧化硫是大气中最常见的代表性污染物之一,对人体具有一定的危害作用。因此,各个国家都将二氧化硫作为判断大气受污染的程度的重要指标。我国制订了二氧化硫的日平均最高容许浓度为0.15mg/m~3,一次最高容许浓度为0.5mg/m~3。并列为大气监测的必须项目。 本市二氧化硫的浓度,以1979年数据为例,年平均值为0.214mg/m~3,一月份浓度最高(为0.318mg/m~3),四月份次之(为0.228mg/m~3)。七月份最低(为0.010     

环境污染与防治 网络版论文摘要

正平板膜生物反应器处理高COD制膜废水的连续化运行研究王思亮刘磊(贵阳时代沃顿科技有限公司,贵州贵阳550000)以COD和平板膜生物反应器(MBR)的跨膜压差为主要控制指标,对平板MBR的运行参数进行优化研究,并进行连续化运行。结果表明,在DO为2.5 mg/L、污泥质量浓度5 000~6 000mg/L、容积负荷4.5kg/(m~3·d)、曝气强度60m~3/h的最优化工艺下,系统可连续稳定运行30d。关键词平板膜生物反应器跨膜压差工业废水COD     

小型简易生活垃圾焚烧炉二噁英类排放特征及呼吸暴露风险评估

通过现场采样调查3个小型简易生活垃圾焚烧炉二噁英类(PCDD/Fs)排放水平,并应用AERMOD模型和呼吸暴露评价方法对PCDD/Fs排放进行环境风险评估。结果表明:(1)焚烧炉烟气中PCDD/Fs毒性当量浓度为4.88～24.88ng TEQ/m~3(均为标准条件下气体体积),均高于《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485—2014)限值(0.1ng TEQ/m~3);炉渣中PCDD/Fs毒性当量浓度为91～231ng TEQ/kg。(2)N1～N3焚烧炉PCDD/Fs年均地面毒性当量浓度预测最大值分别为0.60、0.26、0.27pg TEQ/m~3,周边最近居民点的年均地面毒性当量浓度预测值分别为0.10、0.01、0.19pg TEQ/m~3,均没有超过日本年均值标准(0.6pg TEQ/m~3)。(3)小型简易生活垃圾焚烧炉预测区域人群PCDD/Fs呼吸摄入量最大值均低于0.4pg TEQ/(kg·d),而且海拔较低、地形平坦有利于PCDD/Fs的扩散稀释。     

基于亚铁螯合物络合吸收的NO和NO_2协同净化实验研究

基于乙二胺四乙酸亚铁螯合剂络合吸收的NO和NO_2协同净化工艺,一级净化采用铁屑填料床,利用螯合物吸收、铁屑还原净化NO,二级吸收采用鲍尔环清水喷淋塔,考察协同净化效果。结果表明:当NO进口质量浓度约为200mg/m~3、NO_2进口质量浓度约为70mg/m~3、螯合剂为0.02mol/L、液气比为3L/m~3、空塔气速为0.078m/s的条件下,一级出口NO降至75mg/m~3左右;在一级吸收塔螯合剂为0.02mol/L、液气比为3L/m~3和二级吸收塔氧化度(NO_2占NO_x的体积分数)为50%、液气比为4L/m~3的条件下,二级出口NO、NO_2分别可稳定在20、8mg/m~3左右。     

烧结机头电除尘器的数值模拟及现场实测验证

为提高某600 m~2烧结机头电除尘器的实际工程应用效果,使用商业CFD软件进行数值模拟,分别采用k-ε模型、电磁流体模型(MHD)和离散相模型(DPM)模拟流场、电场和颗粒运动轨迹。结果表明:经气流分布优化后,计算得到电除尘器进口烟气量分配偏差为±1.5%、颗粒相质量流量偏差为±0.7%,电除尘器本体两侧阻力分别为127.1 Pa和123.7 Pa,电场截面气流分布均匀性相对均方根差分别为0.129和0.133,均优于标准JB/T7671-2017要求;得到电场内电势分布及颗粒运动规律,电除尘效率与供电电压、颗粒粒径具有相关性。经现场实测验证,各参数的实测值与模拟值一致性较好,实测电除尘器出口烟尘浓度为25.8 mg·m~(-3),除尘效率达99.20%,优于设计值;烟尘颗粒在0.03～10μm的分级除尘效率为80.35%～98.69%。0.1～1μm的颗粒段存在穿透窗口,其分级除尘效率仅为80.35%～91.81%。本研究结果可为烧结烟气的烟尘超低排放提供参考。     

CAB-MBR复合反应器实现亚硝化-脱氮除磷的启动研究

将厌氧折流板反应器(ABR)与膜生物反应器(MBR)组合的新型CAB-MBR反应器用于处理生活污水,进行亚硝化的启动研究。研究期间,温度为20~28℃,在HRT为7.5 h、混合液回流比R1和R2分别为200%和100%,DO为1 mg/L的条件下,启动运行了50 d,系统稳定后,NO-2出水浓度在4 mg/L以上,NO-2占NO-x总量的90%,短程反硝化效果良好。对COD、NH+4-N、TN和TP的平均去除率分别为94%、90%、75%和80%,出水平均浓度分别为25、3、9.5和0.7 mg/L。     

沸石曝气生物滤池预处理微污染水源水中氨氮的研究

利用沸石曝气生物滤池预处理微污染水源水中的氨氮,研究了沸石的静态吸附性能以及不同运行参数对处理效果的影响.结果表明:(1)沸石具有快速吸附,缓慢平衡的特点.采用氨氮质量浓度为5.00 mg/L的使用溶液进行静态吸附实验,当吸附时间为30 min时,氨氮质量浓度为0.66 mg/L,去除率为86.8%,之后氨氮浓度和去除率基本保持不变.(2)水力负荷对氨氮的去除率影响不大,随着水力负荷的升高,氨氮去除率总体呈小幅度下降趋势.当水力负荷由0.4 m~3/(m~2·h)提高到1.3m~3/(m~2·h)时,氨氮平均去除率降低了13.2%.(3)在实验范围内,随着气水比的增大,氨氮平均去除率略有上升.当气水比为0.5(体积比,下同)、1.0、1.5时,氨氮平均去除率分别为81.8%、85.3%、86.7%.(4)氨氮去除主要发生在填料层200～600 mm处,600mm处的氨氮去除率已经达到89.7%,占总去除率的96.9%,而600 mm处后的氨氮浓度趋于平缓,去除率变化很小.     

交替曝气生物滤池技术在处理住宅阳台排放洗涤废水工程中的应用

针对太湖流域某复合污染型支浜阳台排放洗涤废水经雨水管道直接排河产生的污染问题,在雨水排放口上游设置溢流井,收集污水,提升至交替曝气生物滤池一体化设备,处理后排入河中,在工程稳定运行数月后,研究该技术处理效能、工艺优化方式和技术特色。综合评估表明:该处住宅阳台洗涤废水碳源浓度较低,但是即使C/N1,交替曝气生物滤池仍然有较好的脱氮除磷效果,总氮与总磷去除率分别达到70%和50%以上。此外,1.52、1.90、2.28 m~3·(m~2·d)~(-1)3种水力负荷下氨氮容积负荷的变化均与氨氮去除率变化趋势一致;用normfit函数对3种水力负荷长期运行时氨氮出水浓度进行预测,结果表明平均出水浓度的区间估计均在0.79~2.18 mg·L~(-1)较低浓度之间,且置信度均接近1,说明工程可在较大水力负荷下运行。周期内水质连续监测的结果表明,切换曝气方向后出水水质下降的延续时间为30 min,相应时段出水应回流进行处理。     

燃煤机组烟气污染物排放特性研究

在分析超净排放技术和脱硫、脱硝及除尘中各污染物的作用机制基础上,研究了不同工况条件下SO_2、NO_x、烟尘的排放特性。结果表明:(1)脱硝工艺烟气温度控制在377~407℃,总风量控制在1 100~1 500t/h,出口NO_x质量浓度能够达到《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)超净排放(50mg/m~3)的脱硝标准,比改造前NO_x平均脱除效率提升6百分点。(2)改造后,出口烟气SO_2质量浓度为28.7 mg/m~3,低于35 mg/m~3;出口烟尘质量浓度为3.4 mg/m~3,低于5 mg/m~3,均达到了GB13223—2011超净排放的标准。(3)电厂完成改造后每年可减少SO_2及NO_x排放量分别为2.7万、1.3万t,年缴纳的SO_2和NO_x排污费用可减少2 526.3万元,具有显著的节能及经济效益。     

中试规模下蜂窝式Mn-Ce/Al_2O_3脱硝催化剂的低温性能

采用自行设计的反应装置,研究中试规模条件下关键参数对蜂窝堇青石Mn-Ce/Al_2O_3催化剂脱硝效率的影响以及抗硫抗水性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和比表面积测试仪(BET)研究催化剂的理化性质。结果表明,反应温度、空速、氨氮比对催化活性均有明显影响,同时,催化剂对氮氧化物浓度有较强适应性,NO浓度在134～469mg·m~(-3)区间内脱硝效率均可保持在75%以上。催化剂在100℃,空速3 336h~(-1),[NH_3]/[NO]为0.9,烟气量20m~3·h~(-1)条件下连续反应168h,其催化效率可以稳定保持在75%～80%,说明蜂窝式Mn-Ce/Al_2O_3具有良好的稳定性。催化剂在含5%H_2O气氛中催化效率由80%减少至60%,在去除H_2O后抑制作用消失。反应气中通入143mg·m~(-3)SO_2后催化效率由80%降低至62%,停止通入SO_2后活性不能恢复。同时通入143mg·m~(-3)SO_2和5%H_2O,催化效率下降并维持在53%左右,停止通入后活性恢复至67%。通过对SO_2中毒前后的催化剂表征分析可得,SO_2存在条件下生成的硫酸铵盐堵塞了20nm孔径以下的部分孔道,覆盖了催化剂表面活性位点,是引起效率下降的主要原因。     

双介质阻挡放电联合催化降解甲苯的副产物影响因素

双介质阻挡放电(DDBD)联合催化降解有机废气具有广阔的应用前景,探讨其副产物影响因素以便控制其浓度很重要。为此,采用自制高压电源与新型阵列式DDBD联合催化(以TiO_2/Al_2O_3或Co/活性炭为催化剂)反应器,考察了其反应放电特性与波形,研究了甲苯初始浓度、气量、相对湿度和能量密度对脱除甲苯废气产生副产物(O_3和NO_2)的影响。结果表明:O_3和NO_2的浓度均随着甲苯初始浓度、气量、相对湿度的增加而降低,但随着能量密度的增加而升高。催化剂可以显著降低O_3和NO_2浓度,其中Co/活性炭在降低O_3和NO_2浓度方面效果最显著。当甲苯初始质量浓度为300mg/m~3、气体相对湿度为55%、气量为100m~3/h、能量密度为7.2J/L时,DDBD联合Co/活性炭催化剂脱除甲苯废气产生的O_3质量浓度最低,为16.9mg/m~3;当甲苯初始质量浓度为50mg/m~3、相对湿度为85%、气量为100m~3/h、能量密度为7.2J/L时,DDBD联合Co/活性炭脱除甲苯废气产生的NO_2质量浓度最低,为23.5mg/m~3。     

万州城区空气污染过程中含碳气溶胶的变化特征

于2016年9月28日至10月15日在万州城区对气态污染物、颗粒物及其含碳气溶胶进行了在线连续观测,结合气象参数,分析了含碳气溶胶的污染特征。结果表明,此次持续污染过程主要由颗粒物污染造成,污染天PM_(10)和PM_(2.5)平均质量浓度分别为170.8、123.7μg/m~3,显著高于非污染天。污染天和非污染天PM_(2.5)、NO_x、有机碳(OC)及元素碳(EC)浓度的日变化都呈双峰,但污染天PM_(2.5)、NO_x和OC出现早峰值时间比非污染天推迟1～3h。污染天OC、EC的平均质量浓度分别为28.0、5.4μg/m~3,分别为非污染天的2.2、1.6倍。以非污染天的起始点作为参照点,得到污染天OC、EC的平均增长率分别为159.3%和73.0%,OC污染累积和二次转化贡献率分别为45.8%和54.2%,说明污染过程OC以二次转化为主。并用最小比值法估算了二次有机碳(SOC)含量,得到污染天和非污染天PM_(2.5)中SOC平均质量浓度分别为16.3、5.3μg/m~3,SOC在OC中的占比(以质量分数计)分别为56.1%和39.9%,污染天SOC占比增加,也证明污染过程OC以二次转化为主。污染天静风出现频率比非污染天高,在东南风的影响下,OC、EC易出现高浓度。     

纳米复合脱氮剂/气动超声吹脱高浓度氨氮废水

在自制0.2 t/h气动超声吹脱实验装置中,通过自主研发的纳米复合脱氮剂(CT-601)与气动超声波的耦合作用,在不同氨氮初始浓度、吹脱时间、CT-601投加量、气液比等条件下对高浓度氨氮废水进行研究。结果发现,在常温下p H=11、气液比=900∶1、脱氮剂投加量为0.0848 g/L时,超声吹脱60 min,处理2 000 mg/L的模拟废水时,去除率可达到93%以上,处理浓度为2 156 mg/L的实际废水时,去除率达到90%以上,较普通吹脱法和超声吹脱法分别提高40%和10%。同时还发现,该装置对COD去除率为29.72%,运行成本也只有7.24元/m3。     

扩体错流式生物滴滤床净化甲苯废气

采用自行设计制作的扩体错流式生物滴滤床,以甲苯为目标污染物、陶粒为填料、恶臭假单胞菌为菌源进行实验,研究了扩体错流式生物滴滤床的挂膜启动情况、甲苯进口浓度、停留时间对净化效率的影响.结果表明:(1)环境温度为17～23℃,扩体错流式生物滴滤床在10 d内完成挂膜启动,比传统生物滴滤床缩短了4 d.(2)甲苯净化效率随进口浓度的增加而逐渐下降.当甲苯进口质量浓度为1 100 mg/m~3时,净化效率为95%;当甲苯进口质量浓度维持在1 100～1 200 mg/m~3时,随停留时间的缩短,甲苯净化效率下降.(3)当停留时间分别为94、63、48 s时,甲苯净化效率分别为87%～92%、70%～74%、60%～62%.