污泥与稻秆共热解对生物炭中碳氮固定的协同作用

为了研究共热解对生物炭中碳氮固定的协同效应,利用管式固定炉开展了不同热解温度(300~700℃)下的污泥与稻秆单独热解及其共热解(泥秆质量分别为1∶3、1∶1、3∶1)试验研究.结果发现,污泥和稻秆共热解并不是两种物料单独热解贡献的简单叠加.共热解对生物炭产率无协同效应,但对固定碳产率的协同性受共热解条件影响较大.在相同热解温度下,1∶3和3∶1泥秆比共热解生物炭中的碳和氮含量协同量化值均明显大于1∶1泥秆比下的协同量化值,碳和氮元素含量协同量化值分别在热解温度和泥秆比为(400℃、1∶3)与(400℃、3∶1)时达到最大值12.43%与40.65%.碳和氮固定率协同量化值随热解温度的升高而增加,最大分别为53.77%~56.13%和38.30%~39.12%,说明共热解可显著提高生物炭中碳和氮元素的固定水平.除3∶1泥秆比共热解生物炭中H/C原子比大于理论值,对降低生物炭的芳香度与饱和度具协同作用外,其他共热解条件下的H/C、(O+N)/C、O/C原子比均小于理论值,对提高生物炭的稳定性具明显的协同促进作用.污泥与稻秆在泥秆比1∶3、1∶1与3∶1下共热解,提高协同效应的方式分别为促进脱氧去氢反应、去氢反应与脱氧反应.该研究结果可为生物炭在碳氮封存减排中的应用提供新的工艺途径.     

原料和热解温度对生物炭中可溶性有机质的影响

以水稻秸秆和杉木凋落物为原料,选择不同热解温度（350、500和650℃）制备生物炭,研究原料与热解温度对生物炭中可溶性有机质（dissolved organic matter,DOM）含量和光谱特征的影响.结果表明,随着热解温度的升高,两类生物炭pH值分别从8.10和6.56上升至10.53和8.23;热解温度对生物炭全碳（TC）含量的影响并不明显,但原料及其与温度交互作用的影响显著（P<0.05）.两类生物炭中可溶性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）含量呈先降低后升高的趋势,相同热解温度下水稻生物炭的显著高于杉木生物炭的（P<0.05）.原料对DOM芳香化指数（SUVA₂₅₄值）无显著影响,但温度及其与原料交互作用的影响显著（P<0.05）,在500℃时该值最大,芳香化程度最高.三维荧光光谱表明,DOM组分以类富里酸和类腐殖酸为主,但这两种物质对热解温度的响应不同.傅里叶红外光谱分析发现,两类生物炭DOM在5个区域的相似位置存在吸收峰,其中,脂肪族C-H的伸缩振动随着热解温度的升高逐渐减弱.因此,高温（500℃和650℃）与低温（350℃）制备的生物炭相比,DOC含量降低,但其芳香化和腐殖化程度升高,稳定性增强.     

湿法脱硫工艺对烟气中二价汞吸收特性的模拟研究

利用湿法脱硫模拟实验装置,研究脱硫剂(CaO)、有机硫化物(TMT-15)以及不同实验因素(包括SO32-的浓度、反应温度、初始pH值、曝气条件中的O2浓度、初始Hg2+浓度以及Cl-的浓度)对溶液中Hg2+还原过程的影响。研究表明:CaO会抑制Hg2+向Hg0的还原转化,当CaO的加入量从0.3%增至0.7%时,Hg0的释放率会由51.6%降至19.9%;TMT-15对于Hg2+的还原具有明显的影响,TMT-15加入量从0增至0.06 mg/L时,Hg0的释放率可降低10倍左右;溶液中SO32-的浓度是Hg2+还原反应的主要影响因素之一,SO32-浓度的增加会明显促进Hg2+的还原;此外,温度和初始Hg2+的增加对Hg2+的还原亦具有促进作用,而初始pH值、O2百分含量以及Cl-浓度则对Hg2+的还原具有抑制作用。     

多针-水膜电极电晕放电脱硫研究

采用不锈钢多针作为高压电极系统,水膜为低压电极.负直流高压电源供电,含二氧化硫(SO2)的污染气体从高压电极系统的轴向进入,沿着电晕放电电场从水膜上方通过,在电晕放电等离子体和水吸收共同作用下,生成硫酸使SO2得到脱除.主要研究了放电电压、气体中SO2初始浓度和气体在电极系统的停留时间对脱硫效果的影响,并测试了水中SO32-和SI42-离子浓度,分析SO2脱除机制.结果表明,电晕放电和水吸收对SO2脱除具有很好的协同作用,脱硫效果明显升高,SO2转变生成硫酸量的体积分数提高;脱硫效果随电压增加和停留时间的增加而增加,初始浓度对脱硫效果有影响.当SO2初始浓度(体积分数)为430×10-6,施加电压为14.5 kV,停留时间为7.5 s时,脱硫效率达90%以上.     

载镁活化天然沸石处理高氟地下水实验研究

为了研究地下水中阴离子对载镁活化天然沸石除氟效果的影响,考察了4种主要阴离子——Cl-,HCO3-,SO42-,PO43-的影响,并分析了吸附剂的除氟机理及表面结构和成分。结果表明:对于初始氟浓度不同的水样,随着阴离子浓度的增加,吸附剂对氟的去除效率逐渐降低。Cl-对吸附剂除氟效果影响较小,氟去除率降低较慢;随着HCO3-浓度的增大(由100 mg/L到1 000 mg/L),水样pH缓慢由7.48增大到9.44,而氟去除率则由63.78%缓慢下降到52.70%(2 mg/L);SO42-及PO43-对改性沸石除氟效果影响较大,氟去除率降低较快,且SO42-的影响大于PO43-。所以,镁改性天然沸石对该4种阴离子的吸附顺序是:SO42->PO43->HCO3->Cl-。     

热解温度和时间对生物炭pH值的影响

以稻草、玉米秸秆、木屑、鸡粪为实验原料,分别在不同热解温度(250℃、300℃、350℃、450℃、650℃)和热解时间条件下(30 min、60 min、90 min、120 min、180 min)制备出生物炭。并在不同生物炭与水的质量比条件下,依据正交实验设计的方案,依次测定了各种生物炭的pH值。结果表明,热解温度是影响各种生物炭pH测定值的关键性因素,生物炭与水的质量比也对pH测定值产生一定的影响,而热解时间的长短并未对生物炭pH测定值产生显著影响。在250~650℃的热解温度条件下,随着温度的升高,四种生物炭的pH值均有不同程度的升高,尤其是在250~350℃这一温度区间,四种生物炭的pH值升高速率最快,此后,随着热解温度的升高,生物炭pH值升高速率逐渐放缓,其中在250~650℃的热解条件下,稻草的pH值升高幅度最大,木屑的pH值升高幅度最小,在350~450℃这一较为理想的热解温度区间范围内所制备的四种生物炭pH值的大小顺序依次为:稻草玉米秸秆鸡粪木屑。     

无机阴离子对类-Fenton反应的影响

对比研究了4种常见无机阴离子(ClO4-、NO3-、Cl-和SO42-)对类-Fenton 反应中H2O2分解和有机物(莠去津=2.1 μmol·L-1和苯酚=50μmol·L-1)降解的影响.实验在pH=3.00±0.05 (25℃) 条件下完全混合反应器中进行.结果表明,在类-Fenton 反应过程中,ClO4-和NO3- 的存在对H2O2分解和有机物降解几乎没有影响;在不存在有机物条件下,Cl-和SO42- 的加入使得H2O2分解速率显著降低,ClO4-≈NO3- Cl- SO42-;莠去津存在条件下,莠去津降解速率为ClO4-≈NO;C1'SO42-,而H2O2分解速率为ClO4-≈NO3-≈Cl- SO42-;苯酚存在条件下,苯酚和H2O2的降解速率为ClO4-≈NO3-≈SO42- Cl-.无机阴离子对类-Fenton反应的影响一方面是由于Cl-和SO42-与Fe3 发生络合反应,阻碍了Fe3 与H2O2络合物的形成,减少了·OH 的产生;另一方面Cl-和SO42-消耗·OH,形成较低氧化活性的无机自由基(SO4·-和Cl2·-);同时,根据类-Fenton 反应降解有机物的不同,无机阴离子对类-Fenton 反应的影响也有所不同.     

济南市秋季大气颗粒物中水溶性离子的粒径分布研究

为了解济南市大气颗粒物的粒径分布特征,于2009年10月利用多级撞击式颗粒物采样器(MOUDI)进行了大气颗粒物采集,采用离子色谱仪分析了其中水溶性离子浓度.结果表明,SO42-、NO3-、NH4+和Ca2+是主要的水溶性离子,浓度总和约占总水溶性离子浓度的92%.SO42-、NO3-、NH4+、K+和Cl-浓度随时间变化较为显著,浓度变化主要原因是受风速以及气流来源方向的影响.SO42-和NH4+主要集中在细粒子中,其浓度呈单模态分布,随着颗粒物中含量的升高其峰值从0.32~0.56 μm粒径段逐渐移动到1~1.8 μm粒径段.NO3-浓度呈双峰分布,细粒子中的NO3-随着浓度的升高峰值从0.56~1μm粒径段移动到1~1.8μm粒径段,粗粒子中的峰值出现在3.2~5.6μm粒径段. NH4+可以完全中和细粒子中的SO42-和NO3-,在细粒子中主要以(NH4)2SO4和NH4NO3的形式存在.     

热解温度对土霉素菌渣焦炭化学性质的影响

研究了热解温度对土霉素菌渣化学性质的影响.采用电子自旋共振(ESR)波谱、X射线光电子能谱(XPS)和碳-13核磁共振(13C NMR)波谱分析了土霉素菌渣及热解焦碳中自由基、碳官能团的变化.结果表明,土霉素菌渣中含有大量自由基,自由基浓度随热解温度的升高显著变化.热解温度为320℃时,焦碳中自由基浓度最高,为1.239×10~(19)spins/g.热解过程中,随着挥发分分解析出、缩聚反应加剧,土霉素菌渣及其热解焦碳中的自由基由含氧自由基、烃基自由基、含氮自由基向芳香碳自由基转化.土霉素菌渣的碳结构在热解中发生明显改变,甲氧基CH_3—O—、脂肪族C—C键、脂肪族C—O键以及羰基(C=O)基团断键,产生大量的芳香族C—C键、芳香族C—O键.热解温度为600℃时,焦碳中芳香族碳官能团(芳香族C—H、C—C、C—O键)的比例达到94.14%.     

南京市大气气溶胶中部分无机离子的粒径分布

将气溶胶粒子(粒径Dp为0～8 5μm)分为8级,对各级粒子中的无机离子(NH+4,SO42-,NO3-,Cl-和F-)进行分析测定。结果显示,Cl-,F-和NO3-较多地分布在粗粒子中,而SO42-和NH4+则更多地分布在细粒子中。在质量浓度分布函数图上,NH4+,Cl-,F-和SO42-是双峰分布,NO3-没有表现出粒径分布的规律。SO42-对细粒子的酸碱度影响较大,其质量浓度与NH4+有较好的相关性。细粒态的NH4+大多以(NH4)2SO4形式存在。      

天津市典型生物质固体燃料锅炉NO、CO排放研究

针对实际运行条件下,国内生物质固体燃料燃烧过程中NO、CO排放研究不足,排放现状不清晰等问题,在天津地区选择了6台具有代表性的生物质固体燃料锅炉,在测试中燃烧其常用燃料,采用烟气分析仪Testo350对锅炉展开了气态排放研究,重点研究了其中5台生物质固体成型燃料锅炉在不同燃烧负荷下,NO和CO的排放情况,以及另1台捆烧式锅炉在正常工况下的排放情况。测试结果表明:6台生物质锅炉的NO排放浓度均在180 mg/m~3以上,CO排放浓度均高于500 mg/m~3。其中,3台炉型的固体成型燃料锅炉随着燃烧负荷的增大,NO排放浓度降低CO浓度升高,燃烧负荷控制在75%~80%可相对减少气态污染物NO、CO的排放,其余2台炉型NO、CO排放浓度随燃烧负荷的增大变化趋势与前3台相反,且燃烧负荷控制在95%左右为优;捆烧式锅炉NO排放浓度最低为182.9 mg/m~3,但CO排放浓度却高达2 243.6 mg/m~3。研究结果可为用生物质固体燃料锅炉的实际运行提供参考,从而优化生物质固态燃料的燃烧和排放。     

煤浆催化氧化法烟气脱硫研究

基于液相催化氧化原理,以煤浆做洗涤介质进行烟气脱硫。此法起催化作用的Fe2+/Fe3+离子通过SO2、O2和煤中的黄铁矿作用而现场产生。实验过程控制模拟烟气中的SO2摩尔分率和O2浓度范围分别为760×10-6￣3200×10-6和3%￣20%。实验表明,反应温度约在40℃以上时,脱硫率即达90%以上。二氧化硫浓度增大,脱硫率呈下降趋势,与石灰/石灰石脱硫过程类似。在实验范围内,pH值和氧气浓度对脱硫率基本没有影响,实际烟气中的O2浓度完全满足催化氧化反应的需要。随烟气脱硫过程的进行,脱硫浆液中的总铁含量不断增加,说明煤中黄铁矿被不断浸出,故此法在脱除烟气中的二氧化硫的同时也降低了煤中的黄铁矿硫。     

软锰矿催化氧化二氧化硫的过程与机理研究

通过实验室模拟废气脱硫实验,研究了软锰矿浓度、氧含量、废气流量、SO2浓度和操作温度对脱硫成酸的影响,结果表明:低浓度软锰矿浓度对废气中SO2发生显著的催化氧化作用,当软锰矿浓度>500mg/L时,脱硫效率可达80%。氧对软锰矿催化氧化SO2发挥了重要作用,应>10%。废气流量和进口SO2浓度对成酸作用影响较小,操作温度为60℃最好。软锰矿催化脱硫的机理分析表明,过程是液相Mn、Fe协同催化与固相催化作用相结合。     

营养条件对污水中小球藻生长及产能效应的影响

以过滤的富营养化的鱼塘废水为培养液,添加外源的碳、氮、磷元素,考察污水中不同的外源无机碳浓度、总氮浓度、总磷浓度对小球藻(Chlorella vulgaris)的生长、油脂含量和烃类含量的影响。在25℃、光照强度为4 500 Lux、光暗比为12L:12D的条件下培养10 d。单因子方差分析和多重比较结果表明:(1)以Na2CO3做碳源,小球藻生物量和烃类含量在外源无机碳浓度为6 mg/L时最高,油脂含量在外源无机碳浓度为12 mg/L最高。(2)以KNO3做氮源,小球藻生物量在总氮浓度为25 mg/L时最高,油脂含量在总氮浓度为15 mg/L时最高,烃含量在总氮浓度为20 mg/L时最高。(3)以KH2PO4做磷源,小球藻生物量和烃类含量在总磷浓度为2 mg/L时最高,油脂含量在总磷浓度为1.5 mg/L时最高。     

高浓度氨氮有机废水的吹脱试验研究

某化工厂在生产有机酸的过程中产生了一部分高浓度氨氮的有机废水（NH3-N约30000mg／L,SO4^2-约80000mg／L,CODcr约20000mg／L）,试验采用投加石灰、通入空气进行吹脱的预处理方法。试验结果表明,控制吹脱温度30℃-40℃、pH值11-12、吹脱时间3～4h时,氨氮的吹脱效率〉99％,氨的吸收率〉87％。     

游离和固定化SRB污泥处理含锌废水比较研究

采用聚乙烯醇(PVA)-硫酸铵包埋法对硫酸盐还原菌(SRB)进行固定化处理。以含锌废水为处理对象,利用内聚营养源固定化小球与游离污泥做对比实验,考察硫酸根去除率、锌离子去除率、出水COD值等因素,并借助EDX分析小球内部锌离子含量。实验结果表明,采用内聚营养源固定化小球,硫酸根去除率为55.7%,锌离子去除率达98%,出水COD<100mg/L,进行多次循环实验,出水锌离子浓度仍达到污水综合排放二级标准;采用游离污泥,硫酸根去除率为46.1%,锌离子去除率为98.2%,出水COD1800mg/L以上,用于二次处理废水,锌离子去除率仅为60.4%。固定化小球循环处理废水四次后,每克固定化小球内部锌离子含量为0.04364mg。     

基于水热碳化厕所黑水源分离处理的可行性分析

为解决传统集中式处理系统存在的工程量大、维护成本高、资源浪费等问题,将水热碳化技术用于厕所黑水源分离处理,提出了1种基于水热碳化的厕所黑水处理系统。试验设置温度梯度为200,210,220,230,240℃,反应停留时长为20,30 min,分析对比了反应产物的真空抽滤时长和滤渣含水率。结果表明:在200℃ 20 min、200℃ 30 min和210℃ 20 min 3组反应条件下抽滤时长>3 min,其余反应条件下均<1 min,随着反应温度的升高,滤渣的含水率逐渐下降。以处理量为200人/d对系统成本和能耗进行估算,系统成本和人均处理费用分别为10.3万元和0.08元。水热碳化后固体产物可进行资源化利用,废液和废气可通过真空蒸发和催化燃烧法进行处理。     

ABR反应器中COD/SO_4~(2-)值和硫酸盐负荷对SO_4~(2-)去除影响

利用厌氧折流板反应器,分别考察了反应器启动,及不同COD/SO42-比值和硫酸盐负荷对模拟废水中SO42-去除的影响。实验在(32±0.1)℃,pH为6.0⁶.5的条件下连续运行。结果表明:ABR经过约90 d的启动驯化阶段后,进水硫酸盐及COD浓度分别为1 500 mg/L和3 000 mg/L,水力停留时间为12 h条件下,硫酸盐去除率达到了92%。固定COD/SO42-比值为2.5时,随着进水SO42-浓度的增加(1 5006.5的条件下连续运行。结果表明:ABR经过约90 d的启动驯化阶段后,进水硫酸盐及COD浓度分别为1 500 mg/L和3 000 mg/L,水力停留时间为12 h条件下,硫酸盐去除率达到了92%。固定COD/SO42-比值为2.5时,随着进水SO42-浓度的增加(1 500³ 500 mg/L),SO42-去除率逐渐下降,最低为60%,相反SO42-去除速率随着硫酸盐浓度的增加而增加,最大为7.98 kg(/m3.d);维持恒定的硫酸盐浓度(1 500 mg/L),逐渐缩短水力停留时间以提高反应器中硫酸盐负荷,SO42-去除率呈现先上升后下降的复杂变化趋势,当水力停留时间为6 h时,SO42-去除率达到最大;随着COD/SO42-比值的提高,硫酸盐去除能力增强,且反应体系对硫酸盐负荷的耐受能力也逐渐增强。     

石灰和混凝沉淀相结合处理含SO42-和F-矿井水

采用石灰和混凝沉淀相结合的方法去除含SO42-和F-矿井水,并对去除机理及影响因素进行了研究。结果表明：石灰沉淀的最佳处理条件为石灰乳浓度5%,投加比20：1,沉淀平衡时间为6h;混凝沉淀的最佳条件为PAC溶液浓度25%,用量2 mL/100 mL,沉淀平衡时间为20 min,pH值6～8,温度20℃。处理后,SO42-脱除率大于91.0%,SO42-含量小于30 mg/L;F-脱除率大于78.5%,F-含量小于0.3 mg/L。     

煤系硫铁矿处理含镍废水的实验研究

在煤系硫铁矿在处理含镍废水中,废水的pH值,反应时间,粒度,加入量,温度,搅拌等对Ni2+的去除率影响较大。在煤系硫铁矿中加入不同配比的还原铁粉进行改性处理实验。结果表明煤系硫铁矿与还原铁粉的比例为100:10时,加热温度为200℃时,对镍的去除率明显提高。