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.     

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/min,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。     

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。     

蜈蚣草水热液化后处理及生物油改性

以典型砷超富集植物——蜈蚣草茎叶收获物为研究对象,开展了水热液化后处理及粗生物油改性实验研究。在粒度75 μm、液固比6.7：1、温度380℃、压强25 MPa条件下,对蜈蚣草进行水热液化后处理后,蜈蚣草茎叶中91.51%以上的重金属进入水溶液,68.56%的生物质转化为粗生物油。经GC-MS检测,粗生物油中有机物成分主要为苯环类23.79%、烷烃类13.96%、酯类20.75%、醇类3.10%、酮类25.11%、烯烃类7.19%;以正十二烷为溶剂,在温度150℃、时间2 h、氢压1.0 MPa以及钯碳催化剂5%的条件下对粗生物油进行催化加氢改性,得到的改性生物油含苯环类1.17%、烷烃类87.75%、酯类1.26%、醛酮类2.70%、烯烃类2.71%。经改性后,粗生物油中苯环类有机物大幅降低,烷烃类有机物大幅增长,热值由38.86 MJ·kg-1提高到46.85 MJ·kg-1,有利于生物油的能源化利用。     

碱性催化剂对农业废物液化产生生物油和气体的影响

采用热化学处理法对农业废物玉米秸秆和苹果渣进行处理,3种碱性物质Na2CO3、K2CO3和KOH作为催化剂,都能不同程度提高液化生物油收率、减少固体残渣收率.但碱性催化剂会降低气体收率,因而不适合作为以获得气体产物为目的的生物质气化试验的催化剂.就增加液化生物油收率方面而言,Na2CO3的催化效果最好,KOH催化效果次之,K2CO3的催化效果最差.     

废弃中药渣催化热解制取生物油的研究

利用热重分析仪(TGA)对植物类中药渣的热解特性进行了研究,用Coats-Redfern积分法计算了其热解动力学参数,得出中药渣热解反应符合一级反应动力学方程,其活化能较低,为36.0kJ/mol。考察了热解温度对气体、液体、固体产物的影响,在723K时,液体产物生物油产率最高,为39%。以介孔分子筛SBA-15以及分别负载Al、Sn、Ni、Cu和Mg的SBA-15作为催化剂,研究催化热解对气体、液体、固体产率及生物油组分的影响。研究表明,Al-SBA-15的催化效果较好,液体产率最高,为36%;采用元素分析仪和热值测定仪,得到用Al-SBA-15作为催化剂时生物油的氧质量分数最低,低位热值最高。用GC/MS对生物油组分的分析结果表明,添加Al-SBA-15后,热解产物中脂肪族和芳香族化合物增加,而含氧化合物减少。     

热水解对缺氧/好氧膜生物反应器同步处理污水及污泥减量的影响研究

研究了剩余污泥热水解后的回流对缺氧/好氧膜生物反应器(AOMBR)同步处理污水及污泥减量的影响。试验通过与常规AOMBR工艺对比,考察了污泥热水解回流量对系统污泥浓度、污泥产率、出水水质的影响。试验结果表明,当热水解污泥回流量分别为剩余污泥量的100%、75%、50%时,热水解会一定程度提高系统的污泥浓度,但污泥总量却分别削减了20.2%、21.2%和13.1%,系统污泥产率分别下降了46%、54%和33%,剩余污泥排放量分别削减了100%、75%、50%。两套工艺的平均出水COD、NH+4-N、TN分别在40、3、5mg/L以下,均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A排放标准。因此,热水解污泥的回流并不会对系统的出水水质产生明显影响,同时能够显著削减污泥总量。     

在线超声对流化床膜生物反应器污泥混合液性能影响的研究

在流化床膜生物反应器中引入在线超声辐射来控制膜污染,超声功率为300 W、频率分别为中频(50 kHz)和中低频(50 kHz和25 kHz)混合频率,考察了在线超声对反应器内混合液性能的影响及对膜污染的控制效果。结果表明,中频超声辐射不会对反应器内混合液的污泥浓度和粘度产生显著影响,而中低频超声辐射会降低混合液的污泥浓度并造成混合液粘度的升高。2种频率的超声辐射对污泥混合液的过滤性能和污泥活性都有一定的改善作用。连续运行26 d和29d后,在中频和中低频超声辐射的作用下,超声流化床膜生物反应器比普通流化床膜生物反应器的跨膜压差分别低8 kPa和14 kPa,说明2种频率的在线超声均可显著延缓膜污染。     

生物质炭对污染土壤中的镉生物有效性及阿特拉津消解的影响

通过室内土培实验,研究添加1%在300℃和700℃制备的甘蔗叶生物质炭(BCst-300、BCst-700)和蚕沙生物质炭(BCse-300、BCse-700)对复合污染土壤中镉生物有效性和阿特拉津消解的影响;从土壤pH值、阳离子交换量、有机碳和微生物生物量碳、氮的变化初步探讨添加生物质炭影响土壤镉生物有效性和阿特拉津消解的机理.研究表明,添加生物质炭显著降低了土壤镉的生物有效性,同时加快了阿特拉津的生物降解,培养结束(60 d)时,添加BCst-300、BCst-700、BCse-300和BCse-700土壤中有效镉含量分别比对照降低了23.03%、31.43%、47.84%和38.69%,阿特拉津消解率分别比对照提高了12.45%、7.85%、49.10%和40.76%,其中蚕沙生物质炭对降低土壤镉的有效性以及促进阿特拉津生物降解效果优于甘蔗叶生物质炭,且BCse-300的效果最为显著.相关性分析结果表明,土壤镉的生物有效性与土壤pH值和阳离子交换量呈极显著负相关性,说明提高土壤pH值和阳离子交换量是外源生物质炭降低土壤镉的生物有效性的重要机制;阿特拉津残留量与土壤pH值、阳离子交换量、微生物生物量碳、氮均呈极显著负相关性,表明生物质炭可以通过改变土壤pH值、阳离子交换量、微生物生物量碳、氮从而促进土壤中阿特拉津的降解.     

不同油田油泥热裂解的特性分析及动力学研究

油泥是石油行业的产物,具有产量大、污染严重、处理困难等特点。运用热处理方法进行实验,通过对两个不同油田油泥的热裂解实验,发现不同来源的油泥,其组分与形态差异十分明显,从而导致热解结果也有一定的差异。经热解处理后,油泥质量减少50%~80%,减量化明显;通过释放气体的分析,对热解的反应历程以及反应机理做出了初步推测。最后通过动力学分析,得到了一定的动力学参数,为实际操作中的问题解决提供实践依据,从而提高该技术的适用性与实用性。     

流化床生物质气化过程的中试研究

在流化床生物质气化炉内 ,用空气进行气化生物质 (花生壳 )的试验研究 ,分析的参数是ER(0 .2— 0 .45 ) ,气化床的温度 (75 0— 85 0℃ )。当当量比ER在 0 .2 5— 0 .33范围内 ,气化燃气热值为 6 .2— 6 .8MJ/Nm3,气体产量在 2 6 0—30 0Nm3/h。并对七种农、林废弃物进行了初步气化实验研究。生成的燃气成分 :CO在 14%— 17%之间 ,H2 含量一般低于10 % ,甲烷含量为 5 %— 10 %。燃气热值多数在 5 30 0— 6 5 0 0kJ/Nm3,气化效率 72 .6 %。实验结果表明 ,流化床生物质气化炉可用于生物质气化     

油田采油污泥的热解动力学及其热解效果研究

以新疆克拉玛依油田采油污泥为对象,分别采用热重分析仪和小型流化床热解反应器研究了含油污泥的热解过程及其热解效果。结果表明,油泥热解主要经历了失水、轻质组分挥发、重组分快速热解失重和缓慢失重4个阶段,热解过程基本符合一级动力学方程,提高热解的升温速率,可使油泥的最大失重速率D_max、失重速率峰值温度θ_max、升温终点的最大失重率都随之增加,表现在动力学上,反映出表观活化能和碰撞频率因子的同时升高,即提高油泥热解转化率的同时也影响了热解效率。失水油泥用流化床热解,在热解温度600℃、反应时间3 min时,油泥回收率可达到87%。     

Treatment of wastewater from red and tropical fruit wine production by zeolite anaerobic fluidized bed reactor

A study of the anaerobic treatment of wastewaters derived from red (RWWW) and tropical fruit wine (TFWWW) production was carried out in four laboratory-scale fluidized bed reactors with natural zeolite as bacterial support. These reactors operated at mesophilic temperature (35°C). Reactors R1 and R2 contained Chilean natural zeolite, while reactors R3 and R4 used Cuban natural zeolite as microorganism support. In addition, reactors R1 and R3 processed RWWW, while reactors R2 and R4 used TFWWW as substrate. The biomass concentration attached to zeolites in the four reactors studied was found to be in the range of 44–46 g volatile solids (VS)/L after 90 days of operation time. Both types of zeolites can be used indistinctly in the fluidized bed reactors achieving more than 80%–86% chemical oxygen demand (COD) removals for organic loading rates (OLR) of up to at least 20 g COD/L d. pH values remained within the optimal range for anaerobic microorganisms for OLR values of up to 20 and 22 g COD/L d for RWWW and TFWWW, respectively. Toxicity and inhibition levels were observed at an OLR of 20 g COD/L d in reactors R1 and R3 while processing RWWW, whereas the aforementioned inhibitory phenomena were not observed at an OLR of 24 g COD/L d in R2 and R4, treating TFWWW as a consequence of the lower phenolic compound content present in this substrate. The volatile fatty acid (VFA) levels were always lower in reactors processing TFWWW (R2 and R4) and these values (< 400 mg/L, as acetic acid) were lower than the suggested limits for digester failure. The specific methanogenic activity (SMA) was twice as high in reactors R2 and R4 than in R1 and R3 after 120 days of operation when all reactors operated at an OLR of 20 g COD/L d.     

多相光催化反应器辐射能模型的建立与验证

采用双通量模型模拟了管式三相流化床光催化反应器中辐射能分布和局部体积能量吸收速率,并采用负载型TiO2/SiO2光催化剂进行了实验验证,考察了液相介质、通气量及催化剂浓度对光辐射强度和体积能量吸收速率的影响.实验结果表明,实验数据和模型计算值能够较好吻合,蒸馏水做液相介质时,可将气液鼓泡流看成单一的连续相,催化剂浓度越...     

鸟粪石结晶流化床结构优化

针对鸟粪石结晶流化床结构设计的不确定性及复杂性,采用数值模拟的方法模拟多粒径体系下不同构型流化床的湍流强度、分级特性和微晶截留效率。模拟结果表明,一段式流化床对鸟粪石颗粒的分级效果及湍流条件均优于多段式和锥体式流化床;沉淀区内增设沉淀组件未能显著提升微晶截留效率。验证实验结果表明,在不同的进水磷浓度(240,480和1 000 mg·L⁻¹)下,一段式流化床对磷的去除效果与传统的多段式流化床无显著差异,且具有良好的造粒效果,大于1.25 mm的产品占比分别为88.1%、96.4%和70.1%。实验结果验证了数值模拟优化方法的可靠性和合理性,简化后的一段式鸟粪石结晶流化床具备良好的磷处理效果及产品特性,是理想的鸟粪石流化结晶反应器。     

亲水性多孔载体在流化床中的生物膜形成过程分析

采用实验制备的一种新型亲水性多孔聚合物作为流化床反应器中生物膜附着生长的载体,实现流态化水力条件下的生物挂膜过程.在3个结构尺寸相同的流化床反应器中考察了接种污泥浓度、进水有机负荷及载体粒径对亲水性多孔载体生物挂膜量的影响,试验结果表明,接种污泥浓度为30 g VSS/L、进水TOC值为350 mg/L、载体粒径为5～8 mm时载体表面的附着生物量最大,反应器运行12 d的载体附着生物量达到4.45 g VSS/L,膜结构稳定,表现出较活性污泥法更高的活性.在进水TOC、氨氮浓度分别为350 ms/L、50 mg/L,HRT为6 h的情况下,两者的去除率分别达到了97.1%和64.3%,表明载体上的生物膜对污水中TOC及氨氮的去除表现出高效率.挂膜后载体表面上的微生物以丝状菌为主,孔壁上的微生物以球菌和杆菌为主要生物相,证明载体内外表面皆适宜微生物的生长,并且形成合理的生物相分布.     

新型内构件内循环三相流化床流体力学和氧传质特性的研究

对一种导流筒内置静态混合元件的改进型内循环三相流化床 (MITFB)的流体力学和氧传质特性进行了试验研究。结果表明 :相对于普通流化床 (CITFB) ,MITFB上升区气体含率增大 1 8— 3 7倍 ,体积氧转移系数KLa和氧转移效率EA 值平均增大 72 5 % ;而液体循环流量则减小了 2 5 6 %— 37 0 %。上升区气含率和液体循环流速可分别用Fan公式和Chisti公式预测 ,并求出了相应的参数     

曝气生物流化床处理高氨氮粪便污水

应用好氧曝气生物流化床反应器处理动车集便器粪便污水,研究反应器同步硝化反硝化脱氮及去除COD效能,以及DO对处理效能的影响,通过镜检观察反应器内微生物特性,探究反应器同步硝化反硝化脱氮机理。结果表明,反应器维持DO在2.5 mg/L左右时,对粪便污水中氨氮、TN和COD的去除率分别达99.8%、84.1%和95.5%,在好氧曝气生物流化床反应器中,实现同步硝化反硝化脱氮并去除有机物。分析认为,反硝化脱氮主要发生在生物膜内的厌氧微环境,反硝化反应主要由厌氧反硝化菌完成,曝气生物流化床反应器同步硝化反硝化脱氮机理主要从微环境理论解释。