Emissions of SO2, NO and N2O in a circulating fluidized bed combustor during co-firing coal and biomass

This paper presents the experimental investigations of the emissions of SO2, NO and N2O in a bench scale circulating fluidized bed combustor for coal combustion and co-firing coal and biomass. The thermal capacity of the combustor is 30 kW. The setup is electrically heated during startup. The influence of the excess air, the degree of the air staging, the biomass share and the feeding position of the fuels on the emissions of SO2, NO and N2O were studied. The results showed that an increase in the biomass shares resulted in an increase of the CO concentration in the flue gas, probably due to the high volatile content of the biomass. In co-firing, the emission of SO2 increased with increasing biomass share slightly, however, non-linear increase relationship between SO2 emission and fuel sulfur content was observed. Air staging significantly decreased the NO emission without raising the SO2 level. Although the change of the fuel feeding position from riser to downer resulted in a decrease in the NO emission level, no obvious change was observed for the SO2 level. Taking the coal feeding position R as a reference, the relative NO emission could significantly decrease during co-firing coal and biomass when feeding fuel at position D and keeping the first stage stoichiometry greater than 0.95. The possible mechanisms of the sulfur and nitrogen chemistry at these conditions were discussed and the ways of simultaneous reduction of SO2, NO and N2O were proposed.     

Effects of long-term amendment of organic manure and nitrogen fertilizer on nitrous oxide emission in a sandy loam soil

To understand the effects of long-term amendment of organic manure and N fertilizer on N2O emission in the North China Plain, a laboratory incubation at different temperatures and soil moistures were carried out using soils treated with organic manure （OM）, half organic manure plus half fertilizer N （HOM）, fertilizer NPK （NPK）, fertilizer NP （NP）, fertilizer NK （NK）, fertilizer PK （NK） and control （CK） since 1989. Cumulative N2O emission in OM soil during the 17 d incubation period was slightly higher than in NPK soil under optimum nitrification conditions （25℃ and 60% water-filled pore space, WFPS）, but more than twice under the optimum denitrification conditions （35℃ and 90% WFPS）. N2O produced by denitrification was 2.1-2.3 times greater than that by nitrification in OM and HOM soils, but only 1.5 times greater in NPK and NP soils. These results implied that the long-term amendment of organic manure could significantly increase the N2O emission via denitrification in OM soil as compared to NPK soil. This is quite different from field measurement between OM soil and NPK soil. Substantial inhibition of the formation of anaerobic environment for denitrification in field might result in no marked difference in N2O emission between OM and NPK soils. This is due in part to more rapid oxygen diffusion in coarse textured soils than consumption by aerobic microbes until WFPS was 75% and to low easily decomposed organic C of organic manure. This finding suggested that addition of organic manure in the tested sandy loam might be a good management option since it seldom caused a burst of N2O emission but sequestered atmospheric C and maintained efficiently applied N in soil.     

T-RFLP方法分析城市污水处理厂中细菌群落的动态变化

采用基于16SrRNA基因的末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP),分析了功能稳定的2个城市污水处理系统中(系统A及系统B),细菌群落结构在105d中的动态变化.在研究中,系统A和系统B功能稳定,BOD出水浓度均在8mg/L左右,总氮(TN)出水浓度分别在25mg/L和23mg/L之下.T-RFLP图谱分析表明,系统A中,115、118、123、471、482和835bp等T-RFs的相对丰度变化显著,系统B中,123、471、750和835bp等T-RFs的相对丰度变化显著.移动窗口分析表明,系统A中细菌群落的平均变化率Δt(15d)为21.5%±5.7%,系统B的平均变化率Δt(15d)为22.6%±5.0%.洛伦兹曲线分析表明,系统A中20%的微生物的累积相对丰度为43%～50%;系统B中20%的微生物的累积相对丰度为47%～52%.结果表明,在城市污水处理厂中,稳定的功能并没有藕联着稳定的细菌群落结构.     

中国主要红树林湿地中甲基汞的分布特征及影响因素初探

通过对海南、广东、广西、福建的8个主要红树林地区沉积物中甲基汞以及环境因子的研究,分析了红树林生态系统中甲基汞的分布及其汞的甲基化作用.结果表明:①沉积物中总汞和甲基汞的含量分布并不一致.中国主要红树林区海南(三亚、东寨港)、广东(特呈岛、雷州、高桥、福田)、广西(大冠沙)、福建(浮宫)表层沉积物中甲基汞含量分别为(0.24±0.04)、(0.58±0.27)、(0.52±0.23)、(1.56±0.49)、(0.50±0.25)、(1.21±0.36)、(1.86±1.04)和(0.47±0.16)ng.g-1.甲基汞含量有很明显的地域区别,其含量顺序为大冠沙雷州福田东寨港特呈岛高桥浮宫三亚.工业和养殖业输入的汞和有机质显著增加了沉积物中甲基汞水平.对比世界其他河口湿地,我国红树林湿地沉积物中的甲基汞污染较为严重.②红树林沉积物的甲基化比率介于0.11%～7.13%.甲基化比率顺序由大到小为大冠沙特呈岛雷州福田高桥东寨港三亚浮宫.甲基化比率与砂粒显著正相关(p0.05),与粉粒和黏粒显著负相关(p0.05).③沉积物中总细菌含量范围为2.44×1010～1.91×1011CFU/g(以干重计,下同),浮宫三亚高桥东寨福田大冠沙.各环境因子对微生物数量的影响无显著差异.沉积物中SRB的含量介于1.73×104～4.92×106CFU/g,福田浮宫东寨港三亚高桥大冠沙.高有机废水是导致沉积物中SRB含量增高的主要原因.沉积物类型对SRB在沉积物表层的分布也有较大影响.甲基汞和环境因子之间并没有明显的相关性,外源输入是我国红树林湿地沉积物中的甲基汞污染的主要原因.     

咪唑型离子液体对小鼠的急性毒性

采用寇氏改良法研究了咪唑型离子液体对小鼠的急性毒性,并考察了烷基侧链长度对其毒性的影响,同时采用HE染色法观察了其对小鼠肝脏的毒性.结果表明,4种咪唑型离子液体([C10mim]Br、[C12mim]Br、[C14mim]Br和[C18mim]Br)对小鼠肝脏均有损伤,其LD50值在98.91～220.16 mg·kg...     

不同生物载体模拟河道反应器的微污染水源水修复研究

分别以弹性填料和AquaMats生态基为载体,比较了2组模拟河道生物反应器启动过程及其修复微污染水源水性能.结果表明,在间歇曝气与逐步增强曝气强度的挂膜启动方式下,悬挂弹性填料的模拟河道反应器运行50d即启动完成,其高锰酸盐指数、氨氮去除率分别高达78.2%、93.5%;AquaMats生态基反应器的高锰酸盐指数、氨氮去除率则在2周后分别达到70%、80%以上.不同曝气方式的影响研究发现,曝气/停曝时间比3h:3h、曝气量250L·h-1工况下,弹性填料生物膜反应器的高锰酸盐指数、氨氮、TN、TP的去除率均优于AquaMats反应器;随着曝气强度减至120L·h-1及曝气/停曝时间比缩短,AquaMats反应器的污染物去除性能逐步提高,表明其在确保一定的污染物去除率的前提下具有低气水比潜力与节能降耗的应用优势.镜检分析发现,弹性填料表面以颗粒物质截留、丝状菌包裹为主,而AquaMats生态基上附着的生物膜微生物群落相对较丰富.研究认为,呈辐射状结构的弹性填料对颗粒态污染物具有较强的截留能力,可实现微污染源水修复系统快速挂膜与稳定运行;而AquaMats生态基内部微孔结构有利于不同功能的微生物富集,可在低气水比条件下强化多种低浓度污染物的协同去除.     

生物活性炭去除水中挥发性苯系物的基础研究

采用连续流生物活性炭(BAC)工艺处理水中挥发性苯系物(BTEX,包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯),评价进水负荷、活性炭炭型等因素对于BAC处理性能的影响.研究表明,在40d的处理时间内,除苯之外,其余BTEX的BAC出水中均未检出苯系物(进水为6mg/L).为了检验BAC在高BTEX负荷情况时的处理效果,将进水浓度设定为19~32mg/L左右,在EBCT为1.2min条件下同样只有苯的出水浓度上升至10mg/L(C/Cin为0.45),然后略有下降,最终保持在5~10mg/L(C/Cin为0.3以下),其余苯系物出水浓度均一直保持小于5mg/L.这表明BAC可以有效地处理高负荷BTEX(8.68~12.9kgTOC/(m3·d))的进水.生物活性炭对于活性炭吸附容量的恢复有比较明显的作用,煤质炭和椰壳炭的生物再生效率分别为53.6%和26.6%,煤质炭再生效率高的原因可能是其具备更多的大型中孔和大孔.     

基于车流和大气污染物浓度同步增量的机动车平均排放因子估算方法

机动车尾气排放已成为城市大气污染的主要来源并受到了高度关注.机动车排放因子是反映机动车排放状况的最基本参数,但实测排放因子代价较高、代表范围有限,基于国外排放模式估算的排放因子又与我国的实际排放状况存在一定差距.本研究首先基于早高峰时段车流量和道路附近大气污染物浓度呈近线性增加、气象条件和背景污染物浓度相对稳定的特征,将时段内污染物浓度的增加主要归因为车流的增加,从而建立车流和污染物浓度增量之间的关系;然后采用无限线源高斯扩散模式,反推道路实际行驶机动车的平均排放因子.以北京市一条主干道为例,利用早高峰车流量、污染物浓度、气象观测数据,进行了实例研究,并将研究结果同COPERT4排放模型的预测结果进行了对比.本研究和COPERT4排放模型预测的8月一氧化碳平均排放因子分别为2.0 g·km-1和1.2 g·km-1,12月分别为5.5 g·km-1和5.2 g·km-1.结果表明,本方法估算的机动车排放因子在数值大小及季节变化上均与COPERT4排放模型较为接近.所提方法通过消除背景浓度的干扰,为实时获取车队实际排放因子提供了一种新思路.     

基于沼液的培养基及产油小球藻藻种选育

将产油小球藻培养与沼液污水处理结合,为小球藻生长提供营养和水源,同时实现了沼液污水的无害化处理.本研究利用4种产油小球藻,在沼液污水与绿藻培养基体积比为1∶9、1∶3、1∶1、3∶1形成的培养基中培养,以产油率为指标,选育出获得最高产油率时的沼液污水-绿藻培养基配比和小球藻藻种.结果表明,产油率最高的培养基体积比为1∶3,小球藻藻种为BJ05,该工况下产油率达到9.20 mg·(L·d)-1,高于纯绿藻培养基中的8.66 mg·(L·d)-1.在1/4污水比例培养基基础上,考查添加绿藻培养基中不同营养组分对BJ05产油率的影响,结果发现,在同时不添加碳酸钠和柠檬酸的情况下,BJ05的产油率为9.36 mg·(L·d)-1,COD、TN(总氮)、TP(总磷)、NH+4-N去除率分别达到59%、75%、61%、100%.而其他营养成分缺失则显著降低了BJ05的生物量,进而降低了产油率,所以进一步优化培养基为绿藻培养基中不添加碳酸钠和柠檬酸的体积比为1∶3的沼液污水-绿藻培养基.     

变温环境对典型石灰土有机碳矿化的影响

采用野外采样和室内培养试验,研究了不同土地利用类型(林地和旱地)下的石灰土表层土壤有机碳(SOC)矿化对变温环境的响应.两种供试土样分别采自贵州省普定县天龙山区域的典型林地和旱地的0~10 cm表层.在培养试验中,依据积温相同的原则,设置变温(范围:15~25℃,变温间隔12 h)和恒温(20℃)两个温度处理,培养时间为56 d.在整个培养期内,旱地石灰土变温处理的SOC累积矿化量(63.32 mg·kg-1)虽略低于恒温处理(63.96 mg·kg-1),但两者之间差异不显著,而森林石灰土变温处理的SOC累积矿化量(169.46 mg·kg-1)则显著低于恒温处理(209.52 mg·kg-1)(P<0.05),这表明不同土地利用类型的石灰土SOC矿化对变温环境的响应不同.受植被和土地利用类型的影响,森林石灰土和旱地石灰土表层的SOC含量和组成差异显著,这可能是导致其SOC矿化对变温环境响应差异的重要原因.另外,各温度处理中,土壤可溶性有机碳(DOC)含量与SOC日均矿化量之间均呈极显著正相关(P<0.01),表明制约土壤DOC生成是温度影响土壤有机碳矿化的一个重要途径.在培养过程中,土壤微生物量碳含量不能有效反映恒温和变温下的SOC矿化差异,结合矿化动力学分析可知,同恒温相比,变温虽然不能通过改变微生物数量来影响SOC矿化,但能通过改变微生物群落的总体活性来影响SOC矿化过程.