有机垃圾水解固相残渣制备RDF及性能优化

通过对干化后典型有机废弃物生物水解固相残渣制备垃圾衍生燃料（RDF）颗粒的优化,研究了含水率及添加剂对RDF物理化学性质的影响。以果蔬、厨余和园林等典型有机废弃物生物水解后的固相残渣作为原料,经生物干化处理后,在不同含水率及不同比例添加剂条件下,对其制备RDF的抗压强度、膨胀率、成型率以及热值等指标进行对比研究,结果表明:当含水率为30%时,RDF颗粒成型率可达到99.47%;含水率为25%左右时,RDF颗粒的成型性能更好,抗压强度为8.28 MPa,膨胀率为40.41%;当含水率为10%时,低位热值为15.98 MJ/kg,满足固体回收燃料3级标准（EN 15359—2011《固体燃料的恢复和规范》）。在RDF制备中,添加5%的硅酸钠粉末可有效提升其成型效果,且灰分含量可控制在8.55%左右,能更好地满足RDF颗粒储存、运输以及燃烧的需求。     

城市生活垃圾筛上物制备RDF及其燃烧特性研究

利用城市垃圾筛上物制备RDF可以实现垃圾处理的减量化和资源化。研究了北京市城市生活垃圾筛上物制备RDF的工艺条件,探讨不同成型压力、含水率以及助燃剂含量对RDF成型特性的影响,在此基础上研究添加CaO对其燃烧特性的影响。结果表明:含水率10%,成型压力1 MPa的RDF在加入1%的KClO4后成型较好,燃烧后残渣少。随着CaO添加量的增加,RDF燃烧SO2的释放量减少;而当CaO添加量大于2%时,HCl的释放量基本保持不变。在RDF中加入CaO可以将其中的氯元素和硫元素有效固定在残渣中,从而有效减少了酸性气体排放。     

生活垃圾制备RDF工艺参数及其热特性研究

采用生活垃圾生物干化产品作为原料,使用压型机及热重分析仪对垃圾衍生燃料(RDF)的成型工艺参数及热特性进行研究.结果表明,使用生活垃圾生物干化物料制备RDF时,最适含水率为30%,最适原料粒径为1mm,最适成型压强为2MPa.在该制备参数下,制备的RDF跌落强度可达95%以上,成型效果良好,无体积膨胀现象.原料粒径1~2mm的RDF热值较高.原料粒径影响RDF热特性,原料粒径1mm的RDF热特性明显不同于1~3mm的RDF.一级动力学方程对热重(TG)曲线拟合效果较好.利用生活垃圾经生物干化制备RDF具有较大潜力.     

混煤垃圾衍生燃料制备工艺的正交试验研究

采用活塞钢模，室温下利用徐州市夹河煤和生活垃圾制备出了垃圾衍生燃料。选用L9(3^4)正交表，以落下强度和热稳定性为评价指标，考察了含水率、成型压力、煤配比和灰土含量4个主要因素、3个水平对垃圾衍生燃料制备工艺的影响。研究表明：在成型压力范围内，含水率能显著影响RDF的机械强度；各因素对RDF的热稳定性均无显著影响。试验得到的最优生产工艺参数为：成型压力75KN，含水率10％，灰土含量20％，煤配比20％。     

我国生活垃圾焚烧发电过程中温室气体排放及影响因素 ——以上海某城市生活垃圾焚烧发电厂为例

以上海某城市生活垃圾焚烧发电厂为例,采用上游-操作-下游(UOD)表格法,分析了生活垃圾焚烧发电过程中不同环节的温室气体排放贡献,及影响其排放的主要因素.结果表明,目前我国生活垃圾焚烧发电过程是温室气体排放源,以吨垃圾净CO2排放量计,达166~212kg.生活垃圾中自含化石碳对温室气体排放的贡献最大,CO2排放量为257kg/t;因焚烧发电上网而获得的净减排量为120kg/t;垃圾收运、辅助物料消耗及焚烧灰渣处理等引起的排放量总计为27~45kg/t.生活垃圾沥出渗滤液后续处理过程的温室气体排放量为7.7kg/t.节省焚烧过程辅助物料使用和改变焚烧灰渣处置方式能够减少温室气体排放量,但是减排效果有限.我国各地区电能基准线排放因子存在差异,对焚烧过程温室气体排放的影响为0~13%.降低生活垃圾含水率、提高垃圾可发电量是我国生活垃圾焚烧发电过程温室气体排放源汇转换的关键途径.     

通风策略对污泥生物干化过程中含氮气体和甲烷排放的影响

我国污泥生物干化过程中含氮气体(NH_3、N_2O、NO)排放的数据十分缺乏,尤其是NO,因其化学性质极其活泼,在以往的研究中甚少涉及.本研究以东北某大型污泥生物干化厂的连续流强制通风槽式污泥生物干化为研究对象,通过现场试验,考察不同通风策略下干化效率以及含氮气体、温室气体的排放特征.结果表明,当污泥初始含水率约50%时,采用前期供氧为主、中期温度控制为主、后期以除湿和散热为目的的通风策略,可以明显加快污泥干化速率(试验组在第11 d时的含水率为36.6%,对照组为42%),提升干化效果(最终含水率试验组为33.6%,对照组为37.6%),减少氨气累积排放量5%(试验组氨气累积排放为208 mg·m~(-3),对照组为219.8 mg·m~(-3));同时降低温室气体累积排放当量[试验组每吨干物料的温室气体排放当量(eCO_2)为3.61 kg·t~(-1),对照组为3.73 kg·t~(-1)].但NO累积排放量试验组比对照组高出15.9%(试验组为1.9g·m~(-2),对照组为1.6 g·m~(-2)).     

铜藻基活性炭全生命周期温室气体排放分析

运用生命周期评价(LCA)的方法,以原料生长、原料运输、活性炭制备和活性炭吸附CO_2 4个阶段为系统边界,对2种不同方法制备的铜藻基活性炭系统进行分析,计算其全生命周期温室气体(GHG)排放量。结果表明:每生产1 kg活性炭,ZnCl_2活化法活性炭(ZAC)和水热炭化-KOH活化法活性炭(HKAC)全生命周期温室气体净排放量(以CO_2-eq计)分别为5.926 kg和7.734 kg;活性炭制备阶段电力消耗带来的间接温室气体排放是最大的排放源;提高活性炭得率和活性炭中碳元素含量有利于减少制备阶段的直接温室气体排放。最后,依据计算和分析结果给出相应建议,以期对活性炭生产与应用过程的碳减排研究提供参考。     

垃圾分类对碳减排的影响分析：以青岛市为例

城市生活垃圾(MSW)处理单元是重要的温室气体排放源,垃圾分类可以实现垃圾减量化和提高资源化利用率,但对于温室气体减排的影响还鲜见报道.以青岛市内4区为研究对象,基于生命周期评价方法,研究了垃圾分类前后不同生活垃圾处置模式下的温室气体排放情况.结果表明,垃圾分类可以显著降低处置全过程中的温室气体排放,模式1(混合收集+填埋)、模式2(混合收集+焚烧)、模式3(垃圾分类+厨余垃圾厌氧消化和其他焚烧)和模式4(垃圾分类+厨余垃圾厌氧消化、可回收垃圾资源化和其他焚烧)垃圾处理全过程净碳排放量(以CO₂/MSW计)分别为686.39、-130.12、-61.88和-230.17 kg·t^-1.提高厨余垃圾回收效率并不能显著降低碳排放.随着垃圾回收效率的提高,碳减排量呈线性增加,可回收垃圾回收效率每提高10%,其净碳排放量降低26.6%(16.5 kg·t^-1).适度分离餐厨垃圾、提高可回收垃圾回收效率和降低厨余垃圾厌氧消化沼气泄漏率是目前减少生活垃圾温室气体排放和社会成本的可行策略.     

松木屑/烟煤粉/PVC粉混合制备成型燃料

以松木屑/PVC粉/烟煤粉为原料,在150℃下采用不同压力和不同原料配比混合制备成型燃料,研究不同原料配比和压力对成型后颗粒的初始密度、松弛密度和耐摔强度等物理品质的影响.结果表明,2种或3种原料混合制备成型燃料的稳定性和耐摔强度均高于单一原料.虽然成型燃料的成型密度稳定性和耐摔强度随着压力的增加而升高,但是当压力达到15MPa后,耐摔强度的增加趋势并不是很明显.考虑到热压机能耗随着压力增加而增加的因素,15MPa可以确定为最佳成型压力.15MPa下,成型燃料在混合比例（松木屑：烟煤粉：PVC粉）为1：1：3时密度稳定在1.408g/cm³;耐摔强度在1：1：2时达到最大值99.99%.     

污泥-煤复合燃料的成型干化工艺研究

为实现污泥的能源化利用,采用成型干化工艺制备污泥-煤复合燃料,研究了不同污泥含水率,添加比例,冷压成型压力等因素对复合燃料成型的影响,以及不同温度条件下复合燃料的干化特点.结果表明较好的工艺条件为:污泥初始含水率60%~70%,成型时固含70%~80%.10~30MPa范围内成型压力对落下强度影响较小.制备得到的成型燃料的落下强度可达到采用商用黏结剂制备得到的型煤水平. 混合成型后的污泥复合燃料,和污泥相比明显有利于水分的扩散和挥发,可在室温及不高于100℃条件下可以得到快速干化,实现污泥脱水及能源化利用的目的.     

2种MSW好氧生物反应器型填埋方式的对比实验

在系统分析现有MSW生物反应器型填埋方法优缺点基础上,对其改进,将强制通风好氧和渗滤液循环2种方式有机结合组成新的反应器(称之为反应器A) ,与只有强制通风好氧的反应器(称之为反应器B)作对比.实验过程中对2反应器中NH₃、CH₄、CO₂、pH、温度、电导率及沉降进行控制和监测,对渗滤液中Fe³⁺和NH₄⁺进行监测与分析,研究2种MSW好氧生物反应器对所填垃圾降解及所产生渗滤液中COD、Fe³⁺和NH₄⁺的去除效果,探讨两者对所填埋垃圾降解和渗滤液中所测参数去除机理,从而得出反应器A比反应器B对垃圾和渗滤液有更好的降解和去除效果.     

不同水分梯度下UV-B辐射对2个稻田土壤碳氮转化的影响

UV-B辐射对土壤碳氮转化的影响与土壤物理化学性质有关,为明确土壤水分状态对UV-B辐射的影响,以有机质含量不同的两个水稻土(有机质含量低的记为L,高的记为H)为研究材料,在室内研究了含水量为25%(W1)、50%(W2)和100%(W3)时,UV-B辐射对土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)以及累积净矿化氮量的影响.结果表明:120 h后,与避光(对照,CK)相比,UV-B辐射显著降低了土壤TOC的含量(P0.05);UV-B辐射下,水分从低到高,L土壤的TOC分别降低了9.9%、4.5%和6.3%,H土壤降低了10.9%、5.6%和6.3%.但与对照相比,UV-B辐射却促使土壤DOC增加;且在UV-B辐射下水分为100%的处理中,土壤DOC含量高于25%和50%的处理,120 h时,L土壤的DOC分别增加了21.5%(W1)、9.4(W2)和26.3%(W3),H土壤分别降低了26.7%(W1)、14.2%(W2)和33.8%(W3).与对照相比,UV-B辐射使NH_4~+-N含量有所下降;且在UV-B辐射中,NH_4~+-N含量的变化幅度在不同水分条件下的整体表现为W1W2W3.较对照处理,UV-B辐射促进NO_3~--N的累积,NO_3~--N变化幅度在不同水分条件下的表现为:W1W3W2.24 h后与对照相比,UV-B辐射对土壤累积净矿化氮量有显著影响(P0.05),且UV-B辐射下累积净矿化氮量在不同水分之间差异显著(P0.05).这表明光降解在土壤有机质的稳定中扮演着重要角色,UV-B辐射会加速土壤有机碳的损失,影响土壤矿质态氮的转化,且水分不同,UV-B辐射对土壤碳氮转化的影响存在一定差异.     

食品垃圾好氧降解过程中挥发性有机物(VOCs)排放特征

采用实验室模拟方法,研究了混合食品垃圾(FW)及以橙子、生菜、土豆和西红柿为代表的4种植物性易降解有机垃圾组分好氧降解过程中排放出来的117种挥发性有机物(VOCs)的排放量和组成特征.结果表明,混合食品垃圾好氧降解过程中VOCs总排放量为951.80mg·kg-1,主要为有机硫、含氧化合物和萜烯,分别占VOCs总排放量的43.1%、53.3%和2.1%.橙子、生菜、土豆和西红柿4种植物性易降解有机垃圾好氧降解过程中VOCs的总排放量分别为12736.72、118.67、57.40和228.08mg·kg-1,主要成分均为含氧化合物和萜烯;含氧化合物分别占橙子、生菜、土豆和西红柿4种植物性易降解有机垃圾VOCs总排放量的13.5%、80.9%、85.9%和79.5%,萜烯分别占4种植物性易降解有机垃圾VOCs总排放量的86.5%、16.6%、8.2%和15.6%.     

甲烷氧化菌在填埋场覆盖层中的工程应用(Ⅱ):基质选择性及长效性

针对已筛选获得的甲烷氧化混合菌,选取填埋场覆盖土(LCS)、矿化垃圾(AR)和塘渣(TZ)3种填埋场周边易得的材料为供试生存基质,从基质选择性及长效性角度进行了甲烷减排应用条件的探究及使用效能评估.结果表明,在TZ、LCS、AR、TZ-AR和LCS-AR这5种生存基质中,TZ-AR最适合甲烷氧化混合菌的生长,且TZ与AR的复配比例以5∶5为最佳.甲烷氧化混合菌在TZ-AR的粒径≤4 mm和含水率为20%时具有最高甲烷氧化能力.一次性接种甲烷氧化混合菌在静态体系中的最佳使用有效期为31 d.其在接种量为0.08、0.16、0.20 m L·g-1和0.25m L·g-1时甲烷氧化速率无明显差异,从工程应用角度而言,8%的接种量为最佳.     

膜生物反应器处理甲苯性能及机制

采用膜生物反应器处理甲苯有机废气,研究了进气浓度、停留时间、循环液喷淋密度和pH值对甲苯去除率的影响.膜生物反应器能高效净化挥发性有机废气,甲苯去除率可达99%.适宜运行条件为:pH值为7.2、停留时间为6.4 s、循环液喷淋密度为2.5 m3.(m2.h)-1.采用GC-MS分析出口气样,研究结果表明乙醛酸(C2H2O3)和乙烯基甲酸(C3H4O2)为甲苯生物降解的中间产物.膜生物反应器处理甲苯机制为甲苯气体通过中空纤维膜传质到生物膜,被生物降解为乙醛酸和乙烯基甲酸,然后继续好氧降解为最终产物二氧化碳和水.     

基于土壤水分变化的砷与土壤碱性磷酸酶活性关系探讨

砷作为土壤主要污染元素之一,其毒性受到存在形态等的影响.土壤酶是土壤重要组成部分,但水分对二者关系的影响鲜见报道.本文采用室内模拟方法,在35%、65%和110%最大饱和持水量(WHC)条件下,较为系统地分析了不同水分下土壤有效砷及土壤碱性磷酸酶活性的变化规律.结果表明:外源砷浓度、老化时间是影响土壤有效砷含量的主要因素,且有效砷浓度随老化时间延长降幅减缓,Elovich方程较好表征了二者关系,揭示出水分对土壤有效砷向其他形态转变速率影响的大小顺序为:110%WHC65%WHC35%WHC;干燥(35%WHC)和淹水(110%WHC)导致土壤碱性磷酸酶活性减小;砷抑制土壤碱性磷酸酶活性,模型U=A/(1+B×C)可较好表征砷浓度(C)与土壤酶活性(U)的关系,揭示出土壤碱性磷酸酶活性在一定程度上可表征土壤砷污染程度,并反映出其机理为完全抑制作用;计算得到了土壤砷轻度污染的临界浓度Ecological dose 10%(ED10)总砷99 mg·kg-1和有效砷39 mg·kg-1,从侧面表明土壤碱性磷酸酶在土壤砷浓度达到国家土壤质量标准中的二级标准前不会对土壤酶产生严重毒害;水分由于对砷的存在状态等的作用,从而对土壤碱性磷酸酶活性产生重要影响.     

进水C/N对SNEDPR系统脱氮除磷的影响

为了解同步硝化内源反硝化系统(SNEDPR)脱氮除磷性能,采用延时厌氧(180 min)/低氧(溶解氧0. 5～2. 0 mg·L~(-1))运行的SBR反应器,以人工配置的模拟废水为处理对象,先采用恒定进水C/N(为10),以实现SNEDPR的启动和聚磷菌(PAOs)的富集培养,再调控进水C/N值(分别为10、7. 5、5和2. 5),考察不同C/N对系统的脱氮除磷性能的影响.结果表明,当进水C/N为10,可实现SNEDPR的启动与深度脱氮除磷,出水PO3-4-P和总氮(TN)浓度分别平均为0. 1 mg·L~(-1)和8. 1mg·L~(-1),PO3-4-P去除率、TN去除率和SNED率平均值分别为99. 79%、89. 38%和58. 0%.当进水C/N由5提高至10时,系统维持良好的脱氮除磷性能,释磷量(PRA)和SNED率分别由16. 0 mg·L~(-1)和48. 0%提高至24. 4 mg·L~(-1)和69. 2%;当C/N为10时,TN和PO3-4-P去除率最高达94. 5%和100%;当C/N为2. 5时,系统失去脱氮、除磷性能,PRA和SNED率仅为1. 36 mg·L~(-1)和10%.在系统稳定运行阶段(C/N为10、7. 5和5),SNED率达85. 9%,出水NH_4~+-N、NO-x-N和PO3-4-P浓度平均为0、8. 1和0. 1 mg·L~(-1).     

磺胺二甲基嘧啶在过硫酸盐存在下的辐照降解研究

本研究对磺胺二甲基嘧啶(SMT)在不同条件下的辐照降解进行了研究.SMT(20 mg·L~(-1),约0.072 mmol·L~(-1))在外加过硫酸根浓度为0、1、2、4、10和20 mmol·L~(-1)条件下分别进行辐照,发现伽马辐照可有效去除水中的SMT,并可极大地促进溶液TOC的去除,过硫酸盐与伽马辐照联合作用表现出明显的协同效应.在本研究中,各条件下的辐照降解反应均符合准一级反应动力学.在外加过硫酸盐的条件下,溶液的矿化度可以得到极大的提高,当吸收剂量为1 k Gy时,其矿化度由3.5%提高到22.8%,当吸收剂量为5 k Gy时,矿化度由14.1%提高到70.1%.在辐解后的溶液中,利用IC检测到硫酸根离子(SO_4~(2-))、甲酸根离子(HCOO~-)和乙酸根离子(CH_3COO~-)3种离子的存在,一部分中间产物通过GC-MS检测得到,常见的含氮离子(NO_2~-、NO_3~-和NH_4~++)并未在溶液中检测到.同时,本研究还深入探讨了SMT辐照降解机理和降解途径.     

铁改性掺氮碳纤维活化过一硫酸盐降解双酚A

通过静电纺丝制备了Fe和N掺杂改性的碳纳米纤维（Fe-N-CNF）,研究了该催化剂活化过一硫酸盐（PMS）降解双酚A（BPA）的性能.以聚丙烯腈为前驱体通过添加FeCl₃、尿素、NH₄Cl、均苯四甲酸二酐等配制溶胶进行静电纺丝,预氧化并高温碳化后获得Fe-N-CNF,研究了Fe-N-CNF投加量、PMS投加量、溶液初始pH对BPA降解效果的影响.结果表明,当Fe-N-CNF投加量为1 g·L^-1,PMS投加量为2 mmol·L^-1,初始pH为5时,30 min内对初始浓度为20 mg·L^-1 BPA的降解率可达100%.自由基淬灭实验和电子自旋共振波谱（ESR）分析证明,该体系中起主要作用的活性氧物种是O₂^·-和¹O₂.同时研究了Fe-N-CNF/PMS体系对多种有机污染物的降解效果.