Application of a hydroxylamine nitrate stability model to plutonium purification process equipment

A mathematical model that predicts hydroxylamine nitrate (HAN) (NH₂OH·HNO₃) stability is applied to aqueous solutions containing HAN, nitric acid and plutonium that are used in plutonium purification processes. The model estimates the stability of these solutions with respect to the rapid, hazardous, autocatalytic reaction of HAN with nitric acid that generates heat and gas. It also accounts for reaction kinetics, temperature changes, gas generation rates, solution volumes and flow rates, and distribution of plutonium and nitric acid between aqueous and organic phases. The model is applied to three typical process vessels used in solvent extraction purification of plutonium – a countercurrent aqueous/organic plutonium stripping column, an oxidation column used for HAN and hydrazine destruction, and a plutonium rework tank. Both normal and off-normal process scenarios are modeled. Two of the off-normal scenarios lead to the rapid autocatalytic reaction of HAN with nitric acid where heat and gas are generated and that could lead to damage of the process equipment and/or release of hazardous plutonium solution from the vessel. In these two cases, stationary aqueous solutions containing HAN, Pu(III), and nitric acid were allowed to slowly react until conditions for the autocatalytic reaction were reached.     

Effect of urea on detonation characteristics and thermal stability of ammonium nitrate

A study has examined the effect of urea on the thermal stability and detonation characteristics of ammonium nitrate (AN). The thermal decomposition temperature and surface morphology of samples were investigated by differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM). For further research on the thermal sensitivity and shock sensitivity of the samples, the Koenen test and UN gap test were conducted. The results indicate that urea can substantially increase the thermal stability of AN (the greatest exothermic peak is increased by more than 100 °C) and reduce the thermal sensitivity of AN. However, AN-50wt. % urea mixtures can still produce a steady detonation in the UN gap test. Urea cannot reduce the ability to propagate a detonation. Possible explanations for these results are discussed.     

混凝-超滤处理径流雨水效果——以华南地区为例

采用超滤膜(UF)为核心,以混凝作为预处理措施,对混凝-超滤工艺处理径流雨水的特性和膜通量变化与污染现象进行了研究,并对聚合硫酸铁(PFS)单独混凝、UF、PFS-UF组合工艺进行了对比;在优化混凝基础上,考察了混凝-UF对常规水质指标及总磷、生物可同化有机碳(AOC)、可生物降解溶解性有机碳(BDOC)等生物稳定性指标的去除效果.结果表明,混凝可有效去除TOC、UV254和总磷,混凝剂投加量与污染物去除近似呈线性关系.各混凝剂除浊效能均良好.综合考虑混凝处理效率与经济性,实验采用混凝方案为10 mg·L-1的PFS.PFS、UF、PFS-UF工艺除浊率均在95%以上,PFS和UF对TOC和UV254的去除较为接近,采用PFS-UF可提高去除率13%—15%;PFS-UF处理后雨水的AOC、BDOC分别降低至61.8μg·L-1、0.19 mg·L-1,残余总磷可降至3.8μg·L-1,雨水生物稳定性明显提高.PFS、UF和PFS-UF对颗粒物的去除率分别达80.5%、99.6%和99.9%.膜通量的变化和SEM图分析表明,混凝在一定程度上减轻了UF膜污染;形成的凝胶层具有一定整体强度,水力清洗时易于清除,膜通量恢复较好;但同时凝胶层的产生也增大了透膜阻力,PFS-UF工艺的周期内膜通量衰减有增加的趋势.     

陶粒CANON反应器的接种启动与运行

通过CANON接种污泥,以人工配制无机高氨氮废水为对象,研究以陶粒为填料的CANON反应器启动与运行情况,结果表明:①陶粒可以作为CANON反应器合适填料,温度通过水浴控制在30℃±1℃,HRT为9 h、pH控制在7.00~8.08之间,经过60 d成功启动了CANON反应器,TN的去除负荷达到0.79 kg·(m3·d)-1;②在温度30℃时,陶粒CANON反应器中临界DO范围在1.12~1.69 mg·L-1之间,CANON反应器中短程硝化和厌氧氨氧化性能可维持稳定,高于此范围时,会出现CANON反应器中短程硝化不稳定现象;③在温度25℃,控制DO在1.01~1.54 mg·L-1之间时,尽管NO-3-N变化值与TN变化值的比值(δNO-3-N/δTN)略微偏离理论值0.127,为0.150~0.204,但CANON反应器脱氮性能趋于稳定,TN去除率最高为75.56%,TN的去除负荷最高达到0.97 kg·(m3·d)-1,这意味着CANON工艺的适宜温度范围至少可以降低至25℃.     

AUSB中置曝气对CANON颗粒污泥工艺的影响

常温(25±1)℃下,向中置(R1)、底部曝气(R2)的AUSB反应器中接种絮状厌氧氨氧化(ANAMMOX)污泥,研究AUSB不同曝气位置对连续流CANON颗粒污泥工艺启动及运行的影响.结果表明,R1、R2分别于第43 d、56 d成功启动CANON颗粒污泥,平均粒径分别为214.79μm、205.27μm,特征值(ΔNO-3-N/ΔTN)为0.128、0.129.低氨氮(90 mg·L-1)下,逐步增大氮负荷(NLR),AUSB中置曝气更利于CANON颗粒粒径的持续增长及脱氮负荷(NRR)的提高,R1于第88 d颗粒平均粒径即增至507.46μm,NRR达0.277 kg·(m3·d)-1;R2污泥颗粒历时108 d,粒径增长至467.72μm,NRR仅为R1的87.73%.底部曝气AUSB全程好氧模式下长期运行,亚硝酸盐氧化菌(NOB)显著增殖,第125 d后特征值增至0.136±0.004,NRR仅(0.231±0.015)kg·(m3·d)-1;而中置曝气AUSB特定的缺氧/好氧模式有效抑制了NOB活性,特征值维持在0.127±0.003,NRR为(0.262±0.019)kg·(m3·d)-1.AUSB中置曝气可促进絮状ANAMMOX污泥演变至CANON颗粒污泥,且系统脱氮性能及运行稳定性均优于底部曝气AUSB.     

强风中高速列车安全性研究

选用某国产动车1∶1模型,对高速列车在不同的侧风速度和风向角作用下运行进行模拟计算,得到列车所受气动力变化情况,研究气动力随风向角的变化机理。模拟结果表明,该车型在不同强度和不同风向角侧风作用下,侧向力、升力和倾覆力矩均随着侧风作用的增强而显著增大,在强侧风作用下,头车所受侧向力及倾覆力矩最大,较易发生倾覆事故;而尾车所受侧向力及倾覆力矩最小,相对安全。随风速和风向角的增大,受电弓和转向架对倾覆力矩的贡献均增大,在模拟时不可忽略;在风向角大于5°小于90°的范围内,列车各个部位的气动力与风向角呈3次方关系递增。     

常温低基质厌氧氨氧化反应器启动及其稳定性

以上向流生物滤池为反应器,以实验室内氧化沟回流污泥为接种污泥,采用先培育好氧生物膜,后转为厌氧环境培育厌氧氨氧化生物膜的方式,成功实现了常温低基质浓度下厌氧氨氧化反应器的启动。控制反应器进水pH为7.50～7.80,NH4+-N为30～40 mg/L,NO2--N为35～50 mg/L,温度为20～25℃。224 d以后,反应器启动成功。在稳定运行阶段,出水亚硝氮和氨氮的平均浓度分别为1.4 mg/L和4.6 mg/L,平均去除率分别为95.3%和90.1%,去除比例为1～1.8∶1,主要集中在1.4～1.5∶1,亚硝氮和氨氮去除的容积负荷分别为104.2 mg/(L.d)和146.0 mg/(L.d)。     

不同来源高浓度有机废水的集中处理

按照水质情况,将多种来源于不同工业生产过程中的高浓度有机废水划分为高悬浮固体乳化液废水、难生化高浓度有机废水、高悬浮固体不含油有机废水、含铬有机废水和杂质含量较少的乳化液废水5类,分别采用酸化破乳/Fen-ton氧化/混凝/絮凝、Fenton氧化/混凝/絮凝、混凝/絮凝、还原/混凝/絮凝、震动膜过滤技术作为生化预处理技术,并通过小试和中试验证了各技术的效果。实验结果表明,按照上述分类结果,采用不同预处理技术可以得到良好的效果,废水水质明显改善,满足继续生化处理的基本条件。各预处理生产装置处理效果稳定,同时生化系统已经稳定运行120天以上,COD去除率超过90%,出水经过低剂量的Fenton试剂处理后可达到《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ343-2012)。     

添加不同比例的石灰对污泥稳定化的模糊评价

在污泥处置策略中,污泥碱式干化被认同是一种安全可靠的处置方式。而我国由于大多采用较为原始的推送装置,不仅石灰消耗量大,而且污泥稳定化效果差,难以实现污泥性状的改善。利用自主研发的高效混合器,在脱水污泥中添加质量分数为5%、7%、10%、12%和15%的500目工业石灰后,分别测定添加后污泥的温度、pH、粪大肠菌值以及臭味强度的变化,并采用模糊数学法评价了添加不同比例的石灰对污泥的稳定化效果,结果表明:添加不同比例的工业用生石灰后,污泥的温度从原污泥的30℃分别升高到32.0、36.0、39.2、41.0和43.3℃;污泥中的pH从原污泥的6.5左右均升高到12以上;粪大肠菌值从原污泥的1.08×10-8 g/MPN均降为0.01 g/MPN以下;臭味强度从5级降为2级以下;污泥稳定化程度高,模糊综合评价结果都为一级。因此,添加5%的石灰即可实现污泥的稳定化。     

下蜀土边坡地震稳定性的大型振动台试验研究(Ⅰ)——模型试验设计

为研究下蜀土边坡的地震稳定性,选用天然下蜀土,按照Meymand的相似法则,对一坡高为0.5m、宽度为1.05m、坡角为45°的模型边坡进行了几何相似常数为20的1g大型振动台模型试验详细设计。首先,运用数值模拟的方法确定了模型边坡尺寸适当的边界范围,模型边坡地基厚度、坡脚前缘和坡肩后缘长度均取为0.5m;其次,按照确定的模型几何尺寸设计了符合试验要求的模型箱,其内壁净尺寸(长×宽×高)为1500mm×1050mm×1100mm,属刚性模型箱,且不会与模型边坡发生共振;最后,制定了包括加速度和位移在内的数据量测策略,运用拟静力法求得下蜀土边坡平均屈服加速度为0.561g,综合确定了地震动峰值(PGA)按0.1g、0.3g、0.6g和0.9g的顺序逐级加载的原则,并制定了详细的试验步骤,从而可保障试验得到可靠的结果。