基于分区气化模型的MSW燃烧过程模拟研究

针对一种新型两段式生活垃圾分区气化燃烧装置,提出了基于分区气化模型的垃圾热转化过程数值模拟方法。该方法耦合化学反应动力学和流体动力学软件预测移动床层垃圾的气化以及炉内气相空间的燃烧过程。通过对组分及热值差异较大的2种生活垃圾在炉内的反应过程进行模拟,得到了炉内的气相组分、温度及流场的分布。结果表明,该方法能够很好地适用于复杂组分的垃圾热转化过程模拟研究。高水分、低热值的生活垃圾气化后再燃炉膛出口温度处于973~1 073 K,不利于二恶英的生成控制。前拱二次风的增加不仅加强了炉内的湍流扰动,而且加强了炉内主反应区的温度。经过对流场和温度场进行优化,烟气的停留时间延长,炉膛出口烟气中的可燃气体组分大大降低,而且NO的浓度降低了近一个数量级。     

控制城市垃圾焚烧二恶英产生与扩散方法

控制垃圾焚烧二恶英产生与扩散分三部分：首先，通过预处理除去原生垃圾中的聚氯乙烯塑料，从源头上控制垃圾焚烧二恶英产生的物质基础；其次，垃圾焚烧炉采用组合式循环流化床锅炉，实行垃圾先低温热解气化，然后高温燃烧垃圾热解气体的方式，同时在炉内加入添加剂实现稳定燃烧和部分脱氯，以减少二恶英在炉内生成和炉后形成量；最后，在烟气尾部采用吸附剂吸附二恶英，并与布袋除尘器配套使用，控制二恶英的尾部扩散。该工艺具有成本低、控污效率高等优点，特别适用于发展中国家的垃圾焚烧二恶英控制。     

水泥分解炉内生活垃圾与煤粉燃烧特性分析和技改建议

将生活垃圾制备成垃圾衍生燃料（RDF）,再投入水泥分解炉内进行燃烧处理是生活垃圾无害化处置的重要途径。与煤粉相比,RDF在分解炉内的燃烧与运动特性存在较大差异,从而对分解炉的正常运转产生较大影响。通过检测分析、热工计算和计算流体动力学模拟（CFD）等手段,对比了RDF与煤粉在燃烧、运动特性等方面存在的差异。结果表明,与煤粉相比,RDF的水分、灰分含量偏高,固定碳含量偏低, 单位RDF燃烧理论空气量只有煤粉的14.5%。入炉煤粉的特征粒径为20 μm,RDF为10 mm;粒径小于10 mm的RDF喂入分解炉后随烟气向下游流动,但大于10 mm的直接向下运动,并在分解炉缩口和中部形成循环。经过空气干燥、粉磨后的RDF颗粒着火温度为235~242 °C,煤粉着火温度为375 °C,然而考虑实际使用时入炉RDF水分含量高、尺寸大等,其在分解炉内燃烧速度通常较煤粉慢。为此,建议水泥企业在对RDF进行准确的工业分析和元素分析基础上,通过热工标定、CFD模拟等手段优化RDF处置尺寸与喂入位置,确保RDF在分解炉内完全燃烧。     

耐热乳杆菌的分离及在食物垃圾乳酸发酵中的应用

食物垃圾在我国城市生活垃圾中占有较大比重.发酵食物垃圾生产乳酸是实现其资源化的有效方法.从厌氧发酵的食物垃圾中分离到一株耐热乳酸菌TY50,根据形态、生理生化特征和16S rDNA序列,确定该菌株属于乳杆菌属的干酪乳杆菌组群(Lactobacillus casei group),其最高生长温度为52℃.TY50发酵食物垃圾生产乳酸的最佳同液比为1:12,最适温度为45 ℃.在pH 5.5～6.0条件下,发酵食物垃圾产生36.29 g/L的乳酸,乳酸体积产牢和转化率(乳峻/垃圾干重)分别达到1.01 g/(L·h)和0.44.     

剩余活性污泥和厨余垃圾续批式混合中温消化试验研究

将加碱水解和未水解剩余活性污泥与厨余垃圾混合后进行序批式中温厌氧消化,对生化产甲烷势(BMP)进行了测定.剩余活性污泥的水解通过添加NaOH进行,合理的NaOH投量为40 mmol/L,在25 ℃和35 ℃下经过6 h的水解后SCOD水解率分别提高27.4%和31.1%.厨余垃圾、25℃和35℃下水解污泥的最终甲烷产量分别为607、284、312 mL/g(VS),两种水解污泥比未水解污泥分别高出43%、57.6%,水解污泥和厨余垃圾混合消化的可降解能力要优于未水解污泥和厨余垃圾的混合进料.     

垃圾渗滤液中砷的微波消解—石墨炉原子吸收光谱测定方法研究

优化并建立了垃圾渗滤液中砷的微波消解—石墨炉原子吸收光谱(GFAAS)测定方法,以实现复杂环境介质中砷的定量分析。GFAAS测定的最佳条件为灰化温度600℃、原子化温度2 200℃、基体改进剂Pd(10mg/L)8μL。微波消解最佳条件为消解液HNO_3∶H_2O_2(体积比)2.8∶0.2、消解温度166℃、消解时间38min。优化条件下,测得某垃圾填埋场垃圾渗滤液中砷质量浓度平均为176.80μg/L,加标回收率为91.7%～100.9%,相对偏差均小于5%,方法准确、可靠。     

厨余垃圾好氧堆肥与污泥厌氧消化一体化处理

利用自行研制的城镇生活垃圾与污水厂污泥一体化处理反应器对厨余垃圾好氧堆肥和污水处理厂污泥厌氧消化进行了实验研究,结果表明,在环境温度8~17.2℃的条件下,垃圾仓温度范围为17.2~50℃,堆肥垃圾含水率由(91.0±1.8)%降为(85.1±5.2)%,pH维持在5.92~7.40之间,VS/TS由0.78±0.06降为0.60±0.12,垃圾蛋白酶活性在第15天后维持在153.5~347.5 U/g DW。污泥仓温度主要范围为25~35℃,排泥含水率由(99.2±0.3)%降为(96.0±1.5)%,pH维持在6.77~6.97之间,VS/TS由0.66±0.07下降为0.44±0.11。污泥仓日均产气量为(44.7±8.6)L,其中甲烷平均体积分数为(61.32±4.68)%,污泥蛋白酶活性在第4天后稳定在0.98~1.78 U/mL之间。一体化反应器实现了厨余垃圾与污水厂污泥在同一反应器中集中处理,并利用垃圾堆肥时产生的热量为污泥浓缩消化提供温度条件。     

垃圾焚烧炉炉拱改造与燃烧优化的数值模拟

炉排式垃圾焚烧炉在处理比设计水分高、热值低的垃圾时,容易出现着火位置滞后、垃圾＂烧不透＂、残炭含量高等问题。采用FLIC软件的床层模型和商业软件FLUENT,对焚烧炉炉排和炉膛燃烧过程进行了模拟计算。结合某城市生活垃圾焚烧炉存在的燃烧不完全问题,通过一系列的数值实验,探索后拱高度和挡板的有无对燃烧过程的影响。比较了炉拱辐射强度、挥发分质量分数、温度沿炉排长度方向的分布以及炉膛内的速度矢量图。结果表明,降低后拱高度或增加挡板均可使着火位置有不同程度的前移;同时降低炉拱高度和增加挡板可使着火位置前移约1.1 m,提前进入稳定燃烧阶段。     

生活垃圾制造地板砖

上海天南垃圾工程有限公司开发成功垃圾利用的专利技术。该技术将生活垃圾经过一系列除臭、粉碎、杀菌、搅拌和生物试剂及辅料混合，再由多功能制砖机制成各种地板砖、路基砖、图形墙体板等建筑材料，整个生产过程在常温下进行，不产生二次污染。该技术对废弃物要求低，几乎涵盖了任何生活废弃物，包括废水泥、废砖瓦、塑料、玻璃、木材、橡胶、果皮纸张、甚至沙石。不同材料经过分选，可制成高档的材料，如耐火砖、人工大理石等，也可以不经分选，直接制成低档产品，如人行道地砖。经权威部门检测，制得的产品无毒、无味、无菌、强度高、硬度大，产品质量甚至超过一般建筑材料技术标准，可取代一般建筑材料，但成本仅为一般建筑材料的70％～80％。     

生活垃圾灰渣对生物质的热解特性及动力学的影响

生活垃圾热解焚烧产生的热灰渣可以作为热解过程的热载体。为研究灰渣对生活垃圾中生物质热解的影响,在热重分析仪中将生活垃圾的典型组分木屑和纸屑分别与2种垃圾灰渣混合热解,并进行热解动力学研究。结果表明,城市生活垃圾的热解焚烧炉灰渣(A灰)可以提高木屑和纸屑的热解转化率,比理论值高出4%～5%。农村生活垃圾热解焚烧炉的灰渣(B灰)对纸屑热解具有促进作用,但对木屑的热解没有显著影响。动力学研究表明,混入A灰后,木屑热解的第1、第2阶段的表观活化能都大幅降低,与其提高木屑的热解转化率的结果相一致。B灰也使得木屑的热解第1阶段活化能降低。此外,A灰和B灰均可以显著降低纸屑第1段热解的活化能。     

复合型炭化炉让垃圾变废为宝

由南京连岑环保实业有限公司研制的复合型炭化炉,在溧水点火成功。该炉利用反火技术,使城市垃圾、秸秆等农村废弃物迅速炭化,并产生可燃气,实现废弃物无害化、减量化、资源化的目的。中国每年产生2．5亿t垃圾,7．4亿t农村废弃物,如用该种炭化炉处理,每年可产出1万亿m^3清洁燃气和1亿t生物质炭,经济效益和环境效益可观。     

循环流化床垃圾焚烧炉助燃配风改造对降低CO排放效果的数值模拟

循环流化床(CFB)是垃圾焚烧主要炉型之一,中国生活垃圾具有水分高和挥发分高等特性导致现阶段CFB垃圾焚烧炉CO排放偏高,对其正常运转造成较大影响。对锅炉实体进行助燃配风改造,结合计算流体动力学技术对改造前后炉膛流体场进行模拟,并分析第一烟道内的流场分布情况。结果表明:助燃配风率为40%时,CO的排放均值可降低至80mg/Nm3,烟气含氧量保持在9.5%(体积分数)左右,炉膛中上部温度的平均增幅达到41.3℃。可视化数值模拟结果表明,助燃配风明显提高了烟气旋流和回流,使得烟气轴向速度降幅达37.69%,烟气在第一烟道内停留时间延长;改造后炉膛中上部局部区域内的颗粒质量浓度均值在2.287kg/m3左右,优化了助燃配风参与炉内燃烧的能力。     

模拟陈腐垃圾掺烧过程中P/Cl/S对6种重金属迁移特性的影响

通过管式炉焚烧实验,探究了在陈腐垃圾与城市生活垃圾(MSW)掺烧过程中,P/Cl/S对6种重金属(Cd、Zn、Ni、Cu、Cr、Pb)迁移规律的影响,并考察了陈腐垃圾掺混比例、含特征元素的添加剂种类及焚烧温度对6种重金属挥发率的影响。结果表明,当陈腐垃圾掺烧比例与温度相同时,NaH₂PO₄和Na₂SO₄的协同作用对Cd挥发有显著的抑制作用,但对Ni、Cu的挥发起促进作用;NaCl对Zn的挥发有明显的抑制作用,但对Cr的挥发起促进作用;而NaCl和Na₂SO₄的协同作用促进了Pb的挥发。随着焚烧温度在设定范围(600~800 ℃)内的增加,Cd、Ni、Cr和Pb的挥发率整体呈增加的趋势。相比添加剂种类,陈腐垃圾掺混比例对Cd、Cr、Cu挥发率的影响更显著。本研究结果可为制定有效的重金属控制策略提供参考。     

微酸性电解水喷雾消毒对垃圾房生活垃圾微生物群落的影响

为深入理解微酸性电解水喷雾消毒对垃圾房生活垃圾微生物群落结构的影响，采用微酸性电解水喷雾方式对上海市某小区垃圾房进行消毒处理，结合高通量测序方法确定细菌和真菌的群落丰度，评估该环境卫生风险防控技术的应用效果。结果表明：干、湿垃圾样品中，厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)为优势细菌门，子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)为优势真菌门，乳酸杆菌属(Lactobacillus)和不动杆菌属(Acinetobacter)为优势细菌属。微酸性电解水喷雾后，生活垃圾样品中厚壁菌门的相对丰度降低了12.9～22.5百分点；而变形菌门的相对丰度上升了3.6～34.2百分点；子囊菌门的相对丰度降低了1.8～22.7百分点，而担子菌门的相对丰度上升了1.8～21.5百分点，表明微酸性电解水可使致病菌等有害菌的相对丰度减少，而使有益菌的相对丰度增加。     

控制城市垃圾焚烧二噁（口英）产生与扩散方法

控制垃圾焚烧二产生与扩散分三部分首先,通过预处理除去原生垃圾中的聚氯乙烯塑料,从源头上控制垃圾焚烧二哄产生的物质基础;其次,垃圾焚烧炉采用组合式循环流化床锅炉,实行垃圾先低温热解气化,然后高温燃烧垃圾热解气体的方式,同时在炉内加入添加剂实现稳定燃烧和部分脱氯,以减少二哄在炉内生成和炉后形成量;最后,在烟气尾部采用吸附剂吸附二哄,并与布袋除尘器配套使用,控制二哄的尾部扩散.该工艺具有成本低、控污效率高等优点,特别适用于发展中国家的垃圾焚烧二哄控制.     

餐厨垃圾和绿化废弃物换向通风好氧堆肥

以某高校餐厨垃圾和绿化废弃物为原料,利用一种换向通风的堆肥降解装置对其进行好氧堆肥处理,研究了2个进气温度(35℃、45℃)和3个通风速率(1.5、2.5和4 m3/h)6个处理组对堆肥原料理化性质(堆体温度、含水率、pH值、有机质含量、C/N、种子发芽指数)的影响。餐厨垃圾和绿化废弃物进行15 d好氧堆肥后,pH值上升到7左右,有机质含量达到20%~80%,C/N都降到20以下,种子发芽指数均大于50%。经过1个月腐熟,其含水率≤30%。上述指标符合有机肥料标准(NY525-2011)的要求,该堆肥产物可用于园林绿地,具有显著的经济效益和生态效益。本研究结果表明,将城市餐厨垃圾和绿化废弃物混合后进行好氧堆肥是废弃物处理的高效工程,具有良好的发展前景。     

城市生活垃圾并流竖炉焚烧模拟实验研究

气化熔融焚烧技术能够避免重金属和二恶英的二次污染,被公认为实现零排放和环境友好型的焚烧方法。在这样的背景下提出了生活垃圾并流竖炉气化熔融焚烧工艺。该工艺以竖炉为气化熔融主体设备,垃圾料层与助燃空气在炉内都是至上而下并流流动,从而使垃圾热解气化产生的可燃气体在竖炉下部完全燃烧,以提供灰渣熔融耗热。并流竖炉热态模拟试验表明,并流时垃圾料层中各点的温度明显高于逆流情况,并流时产生的CO₂量明显高于逆流情况。因此说并流竖炉更适合气化熔融焚烧工艺的要求。     

四川城市生活垃圾重金属污染状况及来源分析

四川省作为西南粮食生产大省,土壤重金属污染问题备受关注,生活垃圾处理处置可能带来的土壤污染风险急需探明.结合四川省五大经济区的发展格局和多样的地形条件,研究了成都、宜宾、南充、达州、西昌、马尔康城市夏冬两季生活垃圾的物理组成、重金属含量及垃圾主要组分受污染状况.结果表明,四川地区生活垃圾中厨余、包装纸、卫生纸、橡塑和灰土是主要组分,共占总量的78.25%~96.92%;四川地区垃圾中Cu(14.23~107.56 mg/kg)、Cd(0.07~0.63 mg/kg)、Zn(53.77~338.30 mg/kg)、Hg(0.01~0.41 mg/kg)和Cr(35.39~179.63 mg/kg)浓度较高,易造成土壤污染.以土壤环境质量农业用地标准为参照计算得出的重金属污染负荷指数表明:仅夏季宜宾生活垃圾处于Ⅰ级中度污染;四川地区夏冬季总体处于无污染水平,且夏季污染负荷指数略高.通过测定垃圾主要组分中重金属含量,发现厨余和灰土是成都夏季垃圾中Cd的主要来源,灰土是四川地区垃圾中Cu、Zn和Cr的主要来源之一,燃煤产生的灰土是西昌冬季垃圾中Hg的主要来源.     

上海市居民生活垃圾支付意愿的调查研究

基于支付卡式问卷调研,运用条件价值评估法(CVM)结合二元Logistic回归模型、多元线性回归模型,分析上海市居民对生活垃圾治理的支付意愿(WTP)和影响因素。调研发现:(1)54.5%的受访者暂无WTP,主要原因是认为生活垃圾治理费用不应该由自己支付;(2)受访者的WTP与其文化程度呈正相关关系;(3)WTP的金额与年龄负相关,与在上海市居住年数、月收入正相关;(4)上海市居民生活垃圾治理的WTP金额为54.3元/月,占受访者人均月收入的0.72%。调研结果可为上海市未来制定垃圾收费政策提供参考。     

矿物元素迁移对脱脂餐厨垃圾灰熔融特性的影响

为探究脱脂餐厨垃圾燃烧过程中矿物元素迁移对灰熔融特性的影响,对不同灰化温度下得到的脱脂餐厨垃圾灰(以下简称垃圾灰)进行灰熔点测试及灰成分分析,并利用X-射线粉末衍射(XRD)分析和扫描电子显微镜(SEM)对垃圾灰进行表征。结果表明,灰化温度对脱脂餐厨垃圾的灰熔融温度影响不大,K、Na、Cl元素在垃圾灰中的主要存在形式为NaCl、KCl,随着灰化温度从500℃升高至1 100℃,垃圾灰中K、Na、Cl元素质量分数分别下降86.57%、67.67%、95.92%,主要是以气态NaCl、KCl形式析出;升温过程中Ca元素质量总体变化不大,Ca元素的迁移主要经过2个过程,羧磷灰石到钠钙铝盐的混盐再到白磷钙石,脱脂餐厨垃圾灰熔点较高的主要原因是大量Ca、P元素形成的高熔点矿物质白磷钙石所致。