回转窑式纯氧熔融焚烧垃圾技术研究

生活垃圾安全无害化处理是目前迫切需要解决的问题,直接气化熔融焚烧垃圾技术以降低二恶英排放方面巨大优势得到广泛关注,在此基础上提出纯氧熔融焚烧垃圾技术,几乎可以实现所有二次污染物近零排放。以350 t/d回转窑垃圾焚烧炉为例,对纯氧代替空气应用在回转窑上熔融焚烧垃圾系统进行了详细热力计算及分析。结果表明,纯氧熔融焚烧垃圾系统的锅炉效率可达90.56%,回转窑熔融焚烧系统还可以在垃圾焚烧后灰渣达到熔融温度的条件下,保持该系统热量平衡,稳定燃烧。并参考回转窑设计标准对该纯氧熔融焚烧城市生活垃圾的回转窑参数进行确定。     

污水污泥在富氧环境下燃烧特性的实验研究

采用综合热分析仪研究了空气气氛和富氧气氛下污水污泥和煤的燃烧曲线,分析比较氧浓度对污泥燃烧特性参数的影响,并计算得到各工况下的动力学参数。结果表明：随着氧浓度增加,污泥燃烧DTG曲线向低温区移动,着火温度和燃尽温度均降低,综合燃烧指数大大提高,污泥燃烧特性得到改善。可用两段一级反应动力学模型来较好的描述污泥的主要燃烧过...     

污水处理厂污泥干化焚烧处理可行性分析

以绍兴污水处理厂脱水污泥为研究对象,通过实验分析了污泥进行干化焚烧处理的可行性。对污泥泥质进行分析,采用桨叶式污泥干化机对污泥的热干化特性、干化过程污染排放特性进行研究,使用流化床污泥焚烧试验装置对污泥焚烧工况及焚烧过程中污染物的排放特征进行研究,结果表明,绍兴污水处理厂脱水污泥的泥质特征与大多数污水污泥类似,灰分较高、发热量较低,需干化后才可实现稳定燃烧;污泥在小型桨叶式污泥干化机内的干化速率最高达到0.6kg/(m2·min),并随污泥干化的进行而逐渐降低;干化过程产生的常规污染气体中氨气浓度最高,可达170 mg/Nm3;污泥干化冷凝水的COD高达820 mg/L,氨氮等指标也很高。污泥干化系统的设计需充分考虑污泥热干化过程中气体和液体污染物的排放,设置相应的处理设施。污泥干化至含水率30%时,可在不投加辅助燃料的情况下实现流化床焚烧炉内的焚烧处理,干化污泥焚烧时需关注烟气中常规污染气体和重金属的控制,焚烧灰渣浸出毒性未超过国标限值。     

污泥热干化和燃烧特性试验研究

分别在桨叶式干化机和热重仪上进行污泥干化和燃烧试验,研究了污泥干化特性和污染物排放特性,并对污泥的燃烧特性进行分析。结果表明,污泥干化过程分为黏稠区、粘滞区和颗粒区3个阶段。干化过程排放的污染气体有氨气、氯化氢、氟化氢、氰化氢、甲烷和挥发性有机酸等,其中氨气为主要污染气体。经冷凝吸收和活性炭吸附处理后,各种污染气体浓度均显著降低,其中氨气去除率最高,达97.04%。污泥干化冷凝液的BOD5和COD质量浓度分别为4 040、8 510mg/L,氨氮的质量浓度为1 025mg/L,pH为9.84,属于高浓度有机废水。污泥的燃烧过程可以分为3个失重阶段:水分析出阶段(50～150℃),挥发分燃烧阶段(150～450℃),固定碳燃烧阶段(450～650℃)。分别用Kissinger法和Ozawa法计算挥发分燃烧阶段和固定碳燃烧阶段的活化能和动力学方程,挥发分燃烧阶段的活化能低于固定碳燃烧阶段,表明挥发分燃烧阶段污泥更易燃烧。污泥的燃烧过程在650℃时基本完成,因此实际工程应用中,设计干化污泥的焚烧温度在750℃比较合理。     

城市生活垃圾在机械炉排炉内焚烧过程研究及数值模拟

研究城市生活垃圾在机械炉排炉内焚烧过程，建立了垃圾在炉排炉移动床内燃烧过程中垃圾体积变化、水分蒸发、挥发分析出及燃烧、垃圾颗粒的移动、气-固两相热传递、焦炭燃烧等各个反应阶段的热化学模型，采用一维非稳态模型分别建立了床层内气固两相介质控制方程。通过对炉排上垃圾焚烧过程的数值模拟研究，获得料层中温度分布、料层高度、炉床机械负荷、气相中反应物组分和污染物浓度分布。利用建立的模型对某大型垃圾焚烧炉的燃烧过程进行数值仿真，对燃烧过程、烟气成分进行预测，为垃圾焚烧炉排炉的设计和燃烧控制提供理论依据。     

煤无烟燃烧锅炉炉内燃烧特性分析

对一台所设计的DZL1.0-0.7-AⅢ煤无烟燃烧锅炉炉内燃烧特性进行了数值模拟.对床层反应,采用了基于热力学平衡法的"黑箱模型",而对于床层上方炉膛空间内的气相湍流燃烧则采用了标准k-ε模型、旋涡消散模型和离散坐标模型.采用非结构化四面体网格生成技术处理复杂炉膛几何空间的网格生成.通过数值模拟,得到炉内速度场,温度场,浓度场等参数的分布特性.结果表明:"多孔分层错列撞击流式"二次风的引入对于改变炉内流动和燃烧特性,加强炉内烟气和空气的混合,强化燃烧及实现炉内消烟除尘具有重要的作用.     

基于分区气化模型的MSW燃烧过程模拟研究

针对一种新型两段式生活垃圾分区气化燃烧装置,提出了基于分区气化模型的垃圾热转化过程数值模拟方法。该方法耦合化学反应动力学和流体动力学软件预测移动床层垃圾的气化以及炉内气相空间的燃烧过程。通过对组分及热值差异较大的2种生活垃圾在炉内的反应过程进行模拟,得到了炉内的气相组分、温度及流场的分布。结果表明,该方法能够很好地适用于复杂组分的垃圾热转化过程模拟研究。高水分、低热值的生活垃圾气化后再燃炉膛出口温度处于973~1 073 K,不利于二恶英的生成控制。前拱二次风的增加不仅加强了炉内的湍流扰动,而且加强了炉内主反应区的温度。经过对流场和温度场进行优化,烟气的停留时间延长,炉膛出口烟气中的可燃气体组分大大降低,而且NO的浓度降低了近一个数量级。     

100 MW锅炉NaOH颗粒生成的数值模拟

煤粉燃烧过程中矿物质的气化、成核、凝结等过程是炉膛中亚微米颗粒形成的主要途径。本文运用CFD软件针对某100 MW锅炉内NaOH颗粒形成进行了数值研究，计算得到了炉内的温度分布、氧浓度分布和亚微米颗粒数量浓度和质量浓度分布。结果显示，亚微米颗粒的生成数量与温度具有强烈的相关性，温度较高的区域亚微米颗粒数量浓度较大，温度较低的区域则较小；而在炉膛的高温区内，NaOH颗粒的质量浓度并不是最高，而是最低，同时随着炉膛高度的增加，NaOH颗粒的质量浓度逐渐增加。计算结果为今后数值研究燃煤过程中亚微米颗粒的形成与演化奠定基础，为研究温度等燃烧条件对亚微米颗粒形成的影响、抑制其排放等方面提供了一种有效研究手段。     

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。     

水解/AMBBR/好氧工艺和传统A/O工艺处理低碳源污水的对比研究

为提高低碳氮比污水中易生物降解有机物的含量,实验设计了水解(H)/移动床生物膜反应器(AMBBR)/好氧(O)工艺,并与传统A/O工艺对比,考察其作为低碳源污水脱氮工艺的可行性。通过小试对比低温下(10.9~13℃)两工艺中污泥的反硝化性能,并进行了实验室规模的中试运行。小试结果显示,AMBBR两相污泥对硝酸盐的去除率比单纯反硝化污泥高出19.4%。中试结果表明,相同的运行条件下,两工艺对COD和NH3-N的去除效率相当,但H/AMBBR/O工艺对总氮的去除效率均优于传统A/O工艺;在各自最优工况下,前者平均总氮去除率较后者高出22.39%,且前者通过剩余污泥的回流水解实现了部分污泥减量化,尤其是对于温暖地区,该工艺能够有效改善低碳源污水脱氮性能。     

污泥厌氧消化反应器CFD数值模拟研究进展

污泥作为典型的不透明非牛顿流体,在厌氧消化反应器内的流场具有复杂性,难以直接进行流场测试分析。结合计算流体力学(CFD)技术,分析污泥厌氧消化反应器内的流场分布情况,探讨污泥在反应器内混合效果和对消化过程的影响,以验证校核反应器优化设计和运行,改善污泥在消化反应器内的流动和混合性能并最终提高反应器性能。在综合文献及前期研究工作的基础上,系统分析并重点关注了CFD数值模拟过程当中多相流模型和湍流模型的选取、污泥流变特性应用、反应器流场评估优化及耦合生化模型等的研究现状及进展,总结了目前污泥厌氧消化反应器CFD数值模拟过程存在的问题。并指出在考量污泥流变学特性的基础上,利用传质模型将反应器流场和生化过程相耦合,构建流场-生化耦合模型,获取基质转化规律,为优化污泥厌氧消化反应器设计运行提供理论依据,是CFD应用于厌氧消化反应器数值模拟的发展方向。     

反应沉淀一体式矩形环流生物反应器的传氧特性研究

设计制作了一种新型的反应沉淀一体式矩形环流生物反应器,通过清水实验研究了其结构特性(环流区内导流板顶端与液面的距离,固定宽度下环流区长度变化)对反应器充氧性能、气含率、气体上升速度和液体循环速度的影响,并在优选结构的反应器中进行了模拟污水试验.结果表明,当升流区截面长度、降流区截面长度、内导流板顶部液流截面高度三者相等时,传氧性能较好,在进水COD为300～400 mg/L的情况下,污泥浓度可以稳定保持在6000 mg/L左右.     

新型循环流化床硝化-反硝化启动试验研究

利用新型循环流化床进行清水实验及硝化、反硝化启动试验研究,考察了系统对有机物和氮的去除效果,并分析了曝气量对系统启动的影响。结果表明,将输送床和传统流化床工艺进行有机结合,技术上可行,可以在系统内不同区建立缺氧、好氧条件,通过硝化和反硝化作用完成脱氮。     

新型循环流化床硝化-反硝化启动试验研究

利用新型循环流化床进行清水实验及硝化、反硝化启动试验研究,考察了系统对有机物和氮的去除效果,并分析了曝气量对系统启动的影响.结果表明,将输送床和传统流化床工艺进行有机结合,技术上可行,可以在系统内不同区建立缺氧、好氧条件,通过硝化和反硝化作用完成脱氮.     

低剂量臭氧的直接通加对活性污泥的活性、微生物种群及污泥减量化的影响

研究构建了2个容积为1.1 L的好氧活性污泥反应器（即1号和2号反应器）1,号反应器每天直接通加低剂量臭氧（投加量为0.01 g O3/g TSS）,不加臭氧的2号反应器作为对照平行运行,均采用每天换一次人工污水的充/排式操作。运行71 d的结果表明2,个反应器对人工污水COD的处理效果基本相同。反应器运行40 d后1,号反应器的污泥浓度比2号反应器的污泥浓度低1 400～1 700 mg/L并可稳定在8 200 mg/L,污泥减量化效果明显。低剂量臭氧的直接通加明显降低了胞内ATP浓度,并影响了微生物的抗氧化活性,2号反应器的平均超氧化物歧化酶和过氧化氢酶酶活比1号反应器分别高了24.3%和9.5%。PCR-DGGE对两反应器微生物种群的分析结果表明：Uncultured gammaproteobacteria bacteri-um、Nannocystis exedens和Uncultured actinobacterium为1号反应器的主要种群;而2号反应器的主要种群为Uncultured bacte-rium和Uncultured gammaproteobacteria bacterium。     

无机碳强化处理焦化废水EGSB反应器运行效能

为实现处理焦化废水的颗粒污泥的快速培养,进而高效处理焦化废水,在22~27℃环境温度下,平行运行2个EGSB反应器,用焦化废水驯化处理啤酒废水颗粒污泥,对微氧运行(与厌氧对比),有机营养物添加(厌氧、微氧运行)、无机碳营养添加(厌氧、微氧运行)3种情况时的污染物质(COD)去除效果进行实验研究。研究结果表明:与厌氧相比,微氧运行能够明显强化焦化废水中毒性污染物质的去除。在焦化废水驯化初期,多次水质冲击(1 500 mg·L~(-1)COD,220 mg·L~(-1)氨氮→2 000 mg·L~(-1)COD,70 mg·L~(-1)氨氮→700 mg·L~(-1)COD,104~220 mg·L~(-1)氨氮),微氧运行时COD平均去除率为24.8%(厌氧运行时仅为5.16%)。微氧运行虽然保证了污泥床的有效膨胀,但COD去除率的提高仍然有限。有机营养物的添加并没有使得COD去除率大幅提高,厌氧时为22.8%,微氧时为37.5%。无机碳营养(碳酸氢钠)的添加能够大幅提高焦化废水中COD去除率,厌氧时提高到53.8%;微氧时提高到75.4%,增幅分别达到31.0%和37.4%。微氧运行条件与无机碳营养的耦合作用能强化焦化废水中COD的去除,快速驯化培养处理焦化废水颗粒污泥。通过给处理焦化废水微氧EGSB反应器内添加碳酸氢钠,40 d就能完成高活性颗粒污泥的培养,高效处理焦化废水中各种污染物质。进水COD、酚类、氰化物和硫氢化物分别为54.8—1 927 mg·L~(-1),10.1—154.3 mg·L~(-1),0.9—57.8 mg·L~(-1)和66.7—340.4mg·L~(-1)、进水流量1.2 L·h-1、HRT10 h时,COD去除率达到78%~86%,酚类、氰化物、硫氢化物的平均去除率分别高达98.9%、93.1%和97.5%。     

北方某污水厂MBBR工艺升级改造后的高效脱氮除磷效果

为研究北方某污水厂经过MBBR提标改造后,在秋冬季进水碳源较低的条件下生化段脱氮除磷率高于理论值的原因,采用沿程水质测定法及小试实验的方法验证其脱氮除磷效果,并通过基于16S rRNA的高通量测序对好氧段微生物菌群进行分析。结果表明,系统在好氧区存在显著的TN去除,去除率约占15%～20%,在缺氧区存在显著的TP去除,去除率高达63.04%,显示系统内发生了同步硝化反硝化(SND)和反硝化除磷现象。通过小试实验验证了好氧SND现象主要来自于悬浮载体,得益于悬浮载体生物膜功能菌分层分布;反硝化除磷现象则得益于系统较长的缺氧停留时间及较短的泥龄。系统中SND和反硝化除磷的存在是系统在低碳源消耗条件下取得高效脱氮除磷效果的主要原因;微生物菌群分析验证了SND现象主要来源于悬浮载体;悬浮载体上硝化菌群相对丰度为28.56%,是污泥的14倍,反硝化菌相对丰度约8.34%,为SND效果的发生提供了微观保证;污泥中存在Candidatus Accumulibacter、Acinetobacter和Tetrasphaera,为该污水厂存在反硝化除磷及高效除磷现象提供了微观证据。     

双室微生物燃料电池型BOD传感器性能

构建了双室微生物燃料电池(MFC),并应用于污水BOD的检测。优化了MFC型BOD传感器的检测条件,分析了传感器进行污水BOD检测的特征。结果表明,以A2/O污水处理工艺中厌氧段污泥进行接种,双室MFC型BOD传感器2周内完成启动,所产电流达到稳定。传感器的最佳检测条件为外接电阻500Ω,添加缓冲溶液并维持待测水样pH为7.0,添加35 mg/L的L-半胱氨酸作为吸氧剂维持阳极室厌氧环境,阴极室富氧水流量为20 mL/min。利用MFC产生的电流峰值准确检测污水水样BOD浓度,传感器检测范围为10~50 mg/L,检测时间小于3 h;利用MFC产生的电荷量准确检测污水水样BOD浓度,检测范围为10~100 mg/L,检测时间小于10 h。利用MFC电流峰值和电荷量检测污水水样BOD浓度,偏差均小于15%,传感器运行稳定,寿命较长。     

CAS工艺与AOE工艺曝气池水质信息场的测量与分析

为了研究曝气池空间内水质的分布及变化规律,采用了YSI6600 V2多参数水质检测仪对成都市三瓦窑污水处理厂的一期工程传统污泥法(CAS)、二期工程缺氧、好氧和内源呼吸(AOE)工艺中的曝气池分别进行了包括DO、NH3-N、NO3--N、pH、氯化物和温度等水质指标的场的检测,通过分析这些数据,揭示了曝气池内部水质变化的规律,并比较了CAS工艺与AOE工艺内水质处理效果的差别。结果表明,(1)溶解氧沿池深方向呈现出一定的分布规律,CAS工艺中随池深增加,溶解氧增加,AOE工艺中随着池深的增加,溶解氧降低;(2)AOE工艺对氨氮在O区的去除率可达97.64%,明显高于CAS工艺的41.76%;(3)沿曝气池长度测量溶解氧空间分布规律,参照理论曲线及依据水质处理要求,调整曝气量的方法具有长期运行经济、水质处理效果好的特点。