松木屑化学链气化制备合成气实验

生物质能源的开发与利用有助于缓解日益严重的能源危机与环境污染。在生物质能源的利用中,生物质化学链气化技术展现了较好的发展前景。以来源广泛、经济友好的赤铁矿为载体,在小型流化床反应器中进行了生物质化学链气化制备合成气实验研究,研究了O/C、水蒸气流速、反应温度对合成气产率的影响,同时进行生物质焦油分析和循环实验。结果表明:在O/C为0.2,水蒸气流量为0.15 mL/min,反应器温度为850℃时,6 g松木屑CO、CH_4、H_2产量分别为2.43,0.77,1.4 L。XRD结果表明:在水蒸气存在的条件下,赤铁矿的还原受到抑制,Fe_2O_3只能被转化为Fe_3O_4;多次循环后,赤铁矿比表面积由2.63 m~2/g变为1.35 m~2/g;SEM分析多次循环的赤铁矿发现,氧载体颗粒表面烧结现象明显。     

温度对干化污泥水蒸气气化产气特性的影响

采用固定床气化装置,在水蒸气流量为0.32 kg/h条件下进行了污泥水蒸气气化实验。研究了温度对污泥气化气体产率、氢气产率、气体成分与低位热值、气体能源转化率的影响。结果表明:随着反应温度从700℃上升到1 000℃;气体产率从0.39 m3/kg升至0.61 m3/kg;氢气产率从0.18 m3/kg升至0.34 m3/kg;气体能源转化率从54%升至88%;产气的低位热值从10 688.1 kJ/m3提高至11 168.9 kJ/m3。同时产气中H2和CO含量随着温度的升高而增加,CH4、CO2和CnHm含量随温度的升高而减少。因此,为了获得更多的可燃气体,建议在污泥水蒸气气化工艺中,气化温度必须大于800℃。     

污泥水蒸气气化焦油化学组分的分布特征

通过GC-MS分析,研究了气化温度和气料比S/B（水蒸气与污泥的质量比）对污泥气化焦油中芳香烃、含氮化合物、含氧化合物和含硫化合物分布特征的影响变化规律.结果表明：污泥气化焦油中芳香烃的化学组分主要为菲类、萘类、芴类和联苯类化合物,其中S/B值1.1、1.5和1.9时菲类和萘类化合物的产率在850℃均达到最大值,S/B值1.5和1.9时芴类产率随气化温度的升高而呈先升高后降低,而800℃时联苯类产率则随S/B值的增加而呈先升高后降低,其最高产率为1.284g/kg.含氮化合物以吲哚类化合物为主,其产率在S/B值为1.5和1.9时均随气化温度的升高而呈降低趋势;含氧化合物中主要为酚类化合物,其产率在750℃时随S/B值的升高而升高,其最高产率3.103g/kg;含硫化合物主要为4,4'-双（四氢噻喃）,且仅在850℃、S/B值为1.9气化条件下检出产率为0.263g/kg的萘并[1,2-b]噻吩.     

城市生活垃圾催化气化制取富氢气体的研究

采用下吸式固定床气化炉,以煅烧白云石为催化剂水蒸气气化城市生活垃圾(MSW)有机组分,在气化温度为750~950℃,S/M(水蒸气和垃圾物料进料质量比)为0.57~1.28时,探讨了催化剂种类、气化温度和S/M等因素对富氢气体成分、产氢率、潜在产氢率、低位热值和碳转化率等的影响。较高气化温度有利于富氢气体的生成,增加碳转化率和产气率,但会降低富氢气体的热值;在实验条件下,富氢气体中H2体积分数最高达53.29%,产氢率达到7.13~46.52mol/kg,潜在产氢率为55.48~90.11mol/kg;镍基催化剂催化效果优于煅烧白云石,能大幅增加H2含量,使焦油在850℃以上完全分解。     

施用无害化污泥影响土壤碳库组分和碳库管理指数的演变

以小麦-玉米轮作体系下的沙质潮土为研究对象,选用经无害化处理后符合国家标准且在推荐量范围内的商业化污泥产品,通过2013~2015年田间定位试验,研究无害化污泥施用对沙质潮土土壤碳库组分和碳库管理指数的影响,为无害化污泥资源化利用提供理论和技术依据.结果表明,与不施无害化污泥处理(CK)相比,土壤总有机碳(TOC)、微生物量碳(SMBC)、易氧化有机碳(LOC)和可溶性有机碳(DOC)施用污泥各处理分别显著增加到了8.40~14.74 g·kg-1、164.45~257.45 mg·kg-1、3.58~4.88 g·kg-1和81.16~101.58 mg·kg-1(P0.05),其中各活性有机碳组分SMBC、LOC和DOC分别显著提高了84.00%~188.07%,26.26%~58.03%和109.58%~185.39%(P0.05),其中45 t·hm~(-2)污泥(W3)处理提升效果最明显;施污泥各处理土壤微生物量熵(SMBC/TOC)和易氧化有机碳有效率(LOC/TOC)均有升高趋势,提高范围分别为8.02%~2.77%和13.75%~46.48%,土壤可溶性有机碳有效率(DOC/TOC)施污泥各处理分别显著降低了17.06%~40.94%(P0.05),并且随污泥施用量的增大,SMBC/TOC、LOC/TOC和DOC/TOC呈下降趋势,说明施用45 t·hm~(-2)污泥增大了土壤中稳定态碳含量,导致其比值降低;施污泥各处理土壤碳库活度(L)和碳库指数(LI)随污泥施用量增大而降低,说明施用45 t·hm~(-2)污泥其土壤稳定态碳含量高,有利于沙质潮土土壤有机碳的积累;施污泥各处理土壤碳库管理指数(CMPI)显著提高了153.45%~195.40%,其中W3处理提升效果最为明显;通过相关性分析及冗余分析得出,用CMPI来表征土壤肥力的变化比用TOC更灵敏、直接,能更好地反映出土壤养分及碳库的动态变化.综上,施用15~45 t·hm~(-2)污泥可以显著提高沙质潮土土壤活性碳库各组分含量和碳库管理指数,尤以施用45 t·hm~(-2)(W3)污泥效果最为显著.     

温度和pH对厌氧微生物转化合成气定向产乙酸的影响

通过间歇实验研究不同恒定pH(9和10)和温度(室温20℃和中温37℃)对微生物转化CO/H_2/CO_2定向制乙酸的转化率、产物组分、选择性、长期稳定性的影响。结果表明:pH为9相比于pH为10更有利于微生物转化合成气定向产乙酸,中温和室温条件均适于微生物转化合成气定向制取乙酸。实验优化条件下得到的乙酸浓度分别为7326. 7mg/L(pH 9,中温)和7149. 6 mg/L(pH 9,室温),占总挥发性有机酸(TVFA)的比例分别为77. 2%和83. 8%。根据间歇实验结果,采用连续实验来考察合成气产酸的稳定运行与合成气通入负荷对合成气定向转化乙酸的影响。结果表明:随着合成气通入量的增加,CO和H_2的转化率均在90%以上;但中温反应器在运行过程中会有甲烷的生成,并且随着通气量的增长,甲烷含量不断增加。因此,室温pH恒定为9的发酵条件更适宜微生物利用合成气定向制取乙酸,在此条件下微生物转化合成气高效定向制取乙酸具有长期稳定运行的可行性。     

温度对制革污泥的生物淋滤除铬效果的影响

温度对利用嗜酸性硫杆菌脱除污泥中重金属的生物淋滤技术有着重要影响.本试验采用序批式摇床培养,在12～36℃范围内,研究温度对生物淋滤法脱除制革污泥中重金属铬效果的影响.结果表明,随着温度升高,污泥pH值下降以及ORP和SO42-上升的速率均显著提高,污泥中Cr的溶出率相应加快.反应温度在28～36℃时,制革污泥中接种嗜酸性硫杆菌同时添加4 g/L的S粉作为能源物质,生物淋滤反应8d,Cr的溶出率可高达100%.控温在28℃较适宜今后的工程应用.     

Fenton预处理强化污泥脱水:胞外聚合物和黏度的特性研究

Fenton试剂具有高效破坏污泥絮体及改善污泥生物可降解性的能力,而被视为强化污泥脱水的有效手段。对Fenton预处理强化污泥脱水过程中污泥胞外聚合物(EPS)和黏度对污泥脱水性能的影响进行了研究,污泥脱水性能采用毛细吸水时间(CST)评价。结果表明:Fenton预处理时,H_2O_2添加量和m(H_2O_2)∶m(Fe~(2+))对污泥的脱水性能有重要影响,优化的污泥脱水条件为m(H_2O_2)∶m(Fe~(2+))=1∶1,H_2O_2添加量200 mg/g(VSS);m(H_2O_2)∶m(Fe~(2+))和H_2O_2添加量对污泥中EPS分布影响显著,EPS分量分布具有明显差异,可能原因为Fenton试剂对污泥絮体结构的破坏程度不同;污泥CST与EPS分量之间基本不符合线性相关,而非线性回归随H_2O_2添加量变化相关性排序为:100>150>200>25(单位为mg/g,以单位质量VSS计);污泥黏度总体上随m(H_2O_2)∶m(Fe~(2+))的增大而增加,而随H_2O_2添加量的增加逐渐下降,污泥CST值与黏度总体上呈显著正相关。     

热解温度对生物炭强化镉污染土壤治理的影响

为了探究污泥生物炭对Cd污染土壤的钝化修复效果,采用人工模拟Cd污染土壤进行盆栽实验,并探究了生物炭对Cd污染土壤pH、有机碳、Cd含量及价态、玉米株高、富集系数及生物转化系数的影响。结果表明:热解温度为800℃时制备的生物炭的修复效果优于300℃时制备的生物炭,且生物炭的最佳剂量为9.0 g/kg。施用800℃下制备的生物炭时,土壤中Cd含量也增加至7.9 mg/kg,较热解温度300℃增加约1.0 mg/kg。污泥生物炭显著降低了土壤中酸可提取态及还原态Cd的含量,升高了氧化态及残渣态Cd含量。当热解温度为800℃时,酸可提取态和还原态Cd含量分别降低至0.68,0.45 mg/kg,氧化态及残渣态Cd含量分别升高至0.76,1.72 mg/kg,从而降低了土壤中可生物利用Cd的含量。此外,生物炭能够降低Cd的生物富集系数及转化系数。     

城市污泥两段式催化热解制合成气研究

为了把城市污泥中温热解产生的挥发性产物转化为可直接利用的洁净可燃性气体或重要的化工原料合成气,采用两段式热解装置对城市污泥进行了催化热解实验研究,讨论了不同催化剂对城市污泥热解挥发性产物的催化裂解能力,结果表明:城市污泥在热解终温500℃,热解液产率最大,超过500℃,热解液产率减少,热解气增多,固相产率基本不变;城市污泥热解液的裂解温度需在900℃以上,产生的气体组分主要为H2、CO、CH4等小分子非冷凝性气体;Ni/分子筛复合催化剂对热解液转化为合成气的作用效果较好,合成气体(H2+CO)体积含量占气体总量的85%以上.