国产活性炭喷射去除大型城市生活垃圾焚烧发电厂烟气中的二恶英

本研究针对二恶英削减及降低成本选用优质国产活性炭,对一典型城市生活垃圾焚烧发电厂(MSWI)的"活性炭喷射+布袋除尘过滤"系统优化。在实际工况条件下,对3个活性炭投加速率(5、10和15 kg/h)下所获得的二恶英的排放浓度、去除效率及去除特征进行评价。结果发现,(1)选用的活性炭对二恶英具有优越的去除效果,5 kg/h投加速率即可使去除效率达到99.0%,排放浓度下降到低于改用前的1/10,远低于欧盟排放标准;(2)3个投加实验在二恶英的排放浓度、总去除效率、去除特征上并没有表现出显著差异,综合考虑认为,5 kg/h(150 mg/Nm3)是合理的工程应用依据;(3)本研究成功的实验结果说明,选用的活性炭品质能满足工程需求,其表征特点可作为未来活性炭选用的依据,即孔径分布主要集中在2~5 nm之间,属于中孔范围中靠近微孔区域,比表面积大于500 m2/g,比孔容积大于0.2 cm3/g。     

臭氧/活性炭/真空紫外光联用处理甲基肼废水的影响因素

研究比较了臭氧氧化(O3)、臭氧/活性炭氧化(O3/AC)、真空紫外/臭氧(VUV/O3)、真空紫外/臭氧/活性炭氧化(VUV/O3/AC)对甲基肼废水的处理效果,以甲基肼和COD去除率为指标,其中VUV/O3/AC最为有效。考察了活性炭投加量、臭氧投加量、初始pH值和活性炭使用次数等因素的影响。结果表明,反应最佳工艺条件为臭氧投加4.2 mg·min~(-1)、pH值为9.60、活性炭投加量为6 g·L~(-1)。反应60 min,甲基肼去除率可达99.3%,COD去除率可达75.7%。同时,探究了活性炭的重复使用效果,分析了反应过程的中间产物。     

城市生活垃圾焚烧厂渗滤液产甲烷潜力

为研究城市生活垃圾焚烧厂渗滤液的产甲烷潜力及其影响因素,在常规水质分析的基础上,采用瑞典AMPTSⅡ系统进行中温((37±1)℃)厌氧消化实验,探究稀释倍数和污泥投加量对城市生活垃圾焚烧厂渗滤液的甲烷产率和可生物降解性的影响。结果表明:城市生活垃圾焚烧厂渗滤液的甲烷产率(以CH4/CODadd计)高于326.0 mL·g~(-1)(理论甲烷产率为350 mL·g~(-1)),可生物降解性高于93.1%;城市生活垃圾焚烧厂渗滤液是一种高COD、高NH3-N的有机废水,但可生化性较好;无论污泥投加量还是稀释倍数对城市生活垃圾焚烧厂渗滤液的甲烷产率和可生物降解性影响都很小,但稀释倍数的增加可明显降低污泥驯化时间和厌氧消化时间。在工程应用中,采用生化出水回流稀释城市生活垃圾焚烧厂渗滤液的方法,可降低厌氧反应器启动时间和厌氧消化时间,提高城市生活垃圾焚烧厂渗滤液处理效率。     

微波辐照活性炭还原氮氧化物

为提高烟气脱硝效率,构建了微波辐照活性炭还原氮氧化物体系,通过对微波功率(温度)、反应空速、NO浓度、活性炭种类及粒径等影响因素的考察,研究了微波辐照活性炭还原NO体系的性能,通过反应动力学实验确定了活性炭还原NO反应的速率方程。研究结果表明,增大微波功率、减小反应空速均会提高NO还原效率,而改变NO浓度、活性炭种类以及粒径对NO还原效率无明显影响,微波功率为800 W,反应空速为2 000 h~(-1)时,对2 412 mg·m~(-3)的NO去除率可达99.8%,当NO浓度增至29 000 mg·m~(-3)时NO还原效率仍高达98.2%。通过反应动力学研究确定了反应的速率方程,其中反应级数为0.568 3,反应速率常数为14.71 s~(-1)。     

活性炭负载CuO催化过硫酸盐去除活性艳红X-3B染料

利用活性炭吸附法及基于SO-4·的高级氧化技术,以活性炭和过渡金属氧化物Cu O为催化剂,催化过硫酸盐产生SO-4·降解活性艳红X-3B染料。结果表明,活性炭负载Cu O催化过硫酸盐可有效去除活性艳红X-3B,色度去除率达90%以上,显著优于活性炭(21.53%)、过硫酸盐(46.88%)、活性炭催化过硫酸盐(53.67%)(P0.05)。活性艳红X-3B的催化降解效果受Cu O负载量、pH、过硫酸盐投加量、温度的影响。单因素法研究表明,各因素最佳条件为:负载量活性炭与Cu O质量比为1∶5,投加量0.2 g,pH为3,过硫酸钠投加量0.2 g,反应温度40℃,活性艳红X-3B的色度去除率分别达到91.34%、95.57%、98.54%和98.81%,COD去除率分别为82.73%、88.89%、87.60%和93.46%。     

臭氧-活性炭组合工艺深度处理垃圾渗滤液MBR出水

以垃圾渗滤液MBR出水为研究对象,采用臭氧-活性炭组合工艺对其进行深度处理。相比单一臭氧处理和单一活性炭吸附,臭氧-活性炭组合工艺能提高COD及NH_3-N的去除率,并且显示出良好的协同作用。实验中利用三维荧光光谱和凝胶色谱对水质进行分析,同时考察了活性炭种类及预处理方式、活性炭用量、pH及臭氧浓度对COD及NH_3-N去除率的影响。结果表明:pH=4.54、臭氧浓度为1.34 mg·min~(-1)、活性炭投加量为10 g·L~(-1)、臭氧处理时间为30 min、活性炭吸附时间为180 min,当垃圾渗滤液MBR出水COD为1 550 mg·L~(-1),NH_3-N为75 mg·L~(-1)时,经处理后,COD浓度为93 mg·L~(-1),NH_3-N浓度为12 mg·L~(-1),COD的去除率达到94%,NH_3-N的去除率达到84%,实现了垃圾渗滤液MBR出水的达标排放。pH对污染物的去除有较为明显的影响,高pH有利于NH_3-N的去除,但是过高的pH不利于COD的去除。同时,提高臭氧和活性炭的投加量能明显提高COD及NH_3-N的去除率。     

酸碱改性活性炭吸附微污染水源水中的Ni~(2+)

通过HNO_3-KOH对活性炭进行改性,采用扫面电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、红外光谱分析(FT-IR)和Boehm滴定法对改性前后的活性炭进行表征,研究了改性前后的活性炭在不同条件下对微污染水源水中Ni~(2+)的吸附能力和动力学。结果表明:改性活性炭表面含氧酸性官能团数量增加,比表面积和总孔容均略有降低,孔径变化不明显。在Ni~(2+)浓度为0.4 mg·L~(-1),改性活性炭投加量5.0 g·L~(-1),温度30℃时,反应1 h去除率可达95.55%,剩余Ni~(2+)浓度为0.017 8 mg·L~(-1),达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中的要求。相同条件下,改性前活性炭对Ni~(2+)的去除率仅为74.45%,剩余Ni~(2+)浓度达不到标准要求。活性炭对Ni~(2+)的等温吸附更符合Langmuir方程,吸附动力学数据符合准二级动力学方程。     

流化床垃圾焚烧炉产生的有毒二(口恶)英同类物分布研究

测定了流化床垃圾焚烧炉焚烧产生的飞灰、烟尘和烟气中的2,3,7,8位氯取代二(口恶)英同类物的含量及其毒性当量.结果表明,产生的二(口恶)英主要存在于飞灰中,烟气中的含量很少.飞灰中二(口恶)英总浓度和毒性当量分别为8.44ng/g和0.80ng/g,经过布袋除尘器后的烟尘和烟气中二(口恶)英的浓度之和与毒性当量之和分别为0.34 ng/m3和0.02 ng/m3,而布袋除尘器前的烟尘和烟气中二(口恶)英的浓度之和与毒性当量之和分别为40.78 ng/m3和3.01ng/m3.飞灰和烟尘中2,3,7,8位氯取代二(口恶)英同类物的分布相似,但是与烟气中2,3,7,8位氯取代二(口恶)英同类物的分布差别较大.通过了解有毒二(口恶)英同类物的分布,可以进一步优化流化床垃圾焚烧炉的焚烧条件,降低二(口恶)英的排放量,减少垃圾焚烧对环境的污染.     

小型焚烧设施烟气中二噁英类的排放和控制

对中国典型的小型焚烧设施现状和二噁英类排放进行了初步调查研究,未经处理的小型垃圾焚烧设施烟气中二噁英类毒性当量(TEQ)大于6 ng/m3,小型火化机烟气中二噁英类TEQ大于5 ng/m3.设计并检验了布袋除尘器和活性炭滤布的二噁英类去除效果.仅使用布袋除尘器二噁英类去除率不高,布袋除尘器和活性炭滤布联用可以有效去除飞灰和气相中的二噁英类,去除率达到90%左右,可达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485-2001)二噁英类排放标准.     

一步还原焙烧法制备炭载零价铁及其对水中Cr(Ⅵ)的去除

以活性炭为还原剂和载体,通过一步还原焙烧法制备出炭载零价铁(AC-ZVI)材料。电镜扫描和X射线衍射分析结果表明,零价铁以平均粒径为2μm的颗粒均匀分布在活性炭表面和孔道中。采用间歇实验考察了炭载零价铁去除水中Cr(Ⅵ)的效果,结果显示炭载零价铁对水中的Cr(Ⅵ)具有很好的去除效果,在初始pH值为5、Cr(Ⅵ)浓度为50 mg·L~(-1)、AC-ZVI投加量(铁用量)为0.6 g·L~(-1)和反应温度为25℃的条件下,反应5 h后Cr(Ⅵ)的去除率达到86.8%;降低溶液pH、增加炭载零价铁投加量和提高反应温度均有利于Cr(Ⅵ)的去除,反应过程符合准一级动力学,表观反应速率常数k为0.655 h~(-1)(30℃),反应活化能为67.6 k J·mol~(-1)。研究结果表明,通过一步还原焙烧法制得的炭载零价铁可作为一种高效吸附还原材料用于Cr(Ⅵ)污染水体的治理。     

改性核桃果皮基活性炭对Cu~(2+)的吸附

以核桃外果皮制备活性炭及改性活性炭,对制得的活性炭进行表征,研究了5种活性炭对重金属Cu~(2+)的吸附性能。研究表明,以氯化锌为活化剂制得的活性炭,其碘吸附值及表面酸性基团含量均高于磷酸活化制备的活性炭,改性后的活性炭吸附性能明显增强,碘吸附值最高达到678.53 mg·g~(-1),对Cu~(2+)的最高去除率达到91.43%。吸附量和Cu~(2+)去除率随时间、温度和p H的升高而增大,5种活性炭投加量增加,导致吸附量减小,但Cu~(2+)去除率增大,吸附平衡时间为3 h。5种活性炭对Cu~(2+)的吸附均符合准二级动力学模型。磷酸和氯化锌活化的活性炭吸附等温线符合Tempkin模型,而3种改性活性炭的吸附等温线则较好地符合Langmuir模型。     

臭氧/活性炭联合工艺深度处理焦化废水

采用臭氧/活性炭联合工艺对焦化废水A2/O出水进行深度处理。考察了溶液初始pH值、臭氧投加量、活性炭投加量及使用次数、反应时间对焦化废水处理效果的影响。实验结果表明,活性炭的使用可显著提高臭氧对焦化废水COD的去除率,在溶液初始pH值为10.25、臭氧投加量为7.5 mg/min、活性炭投加量50 g/L、反应时间为30 min条件下,COD去除率达到73.51%。同时,在活性炭重复使用10次时,COD去除率为70.85%,仅降低了2.66%。     

铁(Ⅱ)-炭活化过硫酸盐对剩余污泥中溶解性有机物释放的影响

通过预处理调控污泥溶解性有机物(DOM)的释放及其组分特性,对提升污泥后续厌氧消化、脱水等处理效率至关重要.为此,以Fe(Ⅱ)和活性炭活化过硫酸盐(PDS)预处理污泥,研究了不同活化PDS氧化路径下污泥DOM的释放特性及组分变化特征.结果表明,Fe(Ⅱ)活化在PDS投加量为2.7mmol·g-1时,TOC释放增量降低到10mg·L-1;Fe(Ⅱ)+AC活化在PDS投加量为1.6mmol·g-1时,TOC的释放增量降低至10mg·L-1;而在活性炭活化下,TOC的释放量随PDS投加量的增加呈线性增加.在活性炭活化下,污泥DOM的释放较缓慢但稳定,而在Fe(Ⅱ)活化下DOM释放速率快;同时,被活化的过硫酸盐很容易对DOM中具有荧光基团的蛋白质类物质和芳香类物质氧化分解,但糖类有机物不被氧化.通过Fe(Ⅱ)和活性炭的组合和对投加量的控制,可以选择性地调控污泥中溶解性有机物的释放速率和有机组成.本研究结果可为强化污泥厌氧消化和污泥深度脱水而选择性地调控污泥预处理过程提供参考.     

白土-秸秆基活性炭的制备及对垃圾渗滤液COD的吸附

以活性白土与玉米秸秆为原材料,KOH为活化剂,高温热解制备白土-秸秆基活性炭,研究其物化性质及其对填埋场渗滤液中COD的吸附能力。考察活性炭投加量、吸附时间和溶液pH对COD去除率的影响,并用吸附等温线对吸附数据进行拟合。结果表明,适量的活化剂可以提高活性炭的碘吸附值和BET表面积,碱料比为0.4时,二者达到最大值,分别为342.9 mg·g-1、420.34 m~2·g-1;最佳活性炭表面呈不规则的多孔状,以中孔为主,最佳实验条件下对COD的去除率可达84%;活性炭对COD的吸附符合Langmuir和Freundlich等温模型。     

零价铁强化城市污泥与垃圾焚烧厂渗滤液协同厌氧消化

针对城市污泥(初沉污泥、剩余污泥)和垃圾焚烧厂渗滤液2种市政废物的协同厌氧消化产气量不足的问题,采用投加零价铁的方式,探究零价铁对厌氧消化过程中产酸和产甲烷阶段的强化作用,并研究消化前后COD、VSS、氨氮以及上清液离子的变化。以初沉污泥与剩余污泥体积比4∶1、渗滤液添加量为15%的基质作为底物,投加不同浓度零价铁进行厌氧消化。结果表明:零价铁能有效提升协同厌氧消化系统中总挥发性脂肪酸产量、促进丙酸分解、进一步降解复杂有机物;当零价铁投入量为4 g·L~(-1)时,累计产甲烷量最高达189.65 mL·g~(-1)(以VSS计),相比对照组提升了30.1%,其产气速率符合一次函数和Scholl Canyon模型指数衰减规律;在25 g·L~(-1)和40 g·L~(-1)的高投加量零价铁条件下,产气高峰提前,但累计甲烷产量低于对照组;随着零价铁的投加量增加,COD降解率呈下降趋势,VSS降解率提升,氨氮变化不大;此外,消化液上清液中,正磷酸盐、硫酸根浓度明显减少,这与亚铁离子的混凝沉淀作用相关,同时也是削弱零价铁强化作用的原因之一。研究结果可为城市污泥和垃圾焚烧厂渗滤液协同厌氧消化提供参考。     

原水中痕量有机碳的大孔树脂--活性炭深度净化研究

很多消毒副产物(DBPs)对人类健康具有危害,采用大孔树脂固定床工艺和活性炭批处理联合处理方法,研究了对原水低浓度水溶性有机质(DOM)的去除效果,以期降低饮用水中的DBPs浓度。结果表明:单独采用4种大孔树脂处理原水,DAX-8和ADX-4对于水中总有机碳(TOC)去除率较高,最佳流速条件下,DAX-8、ADX-4对TOC去除率分别为23.67%、22.36%;单独采用6种活性炭处理原水,原水中TOC去除率随着活性炭投加量的增加而增加,当投加量为320 mg/L时,6种活性炭(GAC1、GAC2、GAC3、GAC4、GAC5、GAC6)对TOC的去除率分别为53.67%、63.24%、63.35%、61.24%、65.63%、56.80%;其中GAC5的TOC去除率更佳。DAX-8+GAC5联合处理与ADX-4+GAC5联合处理原水的TOC总去除率更佳,前者略低于后者,最大总去除率分别达到78.34%、82.65%;但DAX-8+GAC5联合处理的比紫外吸收值却低于ADX-4+GAC5联合处理,表明DAX-8对原水DOM中疏水性有机质的去除能力更强;DAX-8、ADX-4、GAC5经过3次再生,对于原水TOC的去除效率依然可以达到初次使用效率的80%以上,表明两种大孔树脂和GAC5一定程度上可以重复利用。     

聚合氯化铝与粉末活性炭联合强化混凝处理垃圾渗滤液

研究了联合粉末活性炭与聚合氯化铝(PAC)强化混凝对垃圾渗滤液原水的处理效果。结果表明,在原水COD为4 100 mg/L、浊度为147 NTU、UV254为20的条件下,粉末活性炭的加入可以有效增加垃圾渗滤液中有机物的去除率,PAC投加量为0.6 g/L时,投加0.6 g/L粉末活性炭,COD的去除率由21.6%提高到29.1%,UV254去除率由29.8%提高到39.9%,剩余浊度由138 NTU降到133 NTU。该强化混凝过程使原水中溶解性小分子有机物的去除率提高显著,PAC投加量为0.6 g/L时,投加0.6 g/L粉末活性炭,在分子量小于1 kDa的范围内,UV254去除率由2.9%上升为10%。     

硝酸氧化和负载铁氧化物改性活性炭催化臭氧化性能

采用硝酸氧化与硝酸铁负载对颗粒活性炭进行改性处理,研究了活性炭样品表面官能团的变化,分析了活性炭样品对酸性大红3R吸附和催化臭氧化能力,探讨了p H值与·OH捕获剂对催化臭氧化效果的影响。结果表明,硝酸改性后活性炭表面羧基、内酯基、酚羟基以及总官能团的含量均明显增加,其中羧基增幅最大;负载铁氧化物后,活性炭表面官能团数量有所降低。活性炭样品化学吸附性能随官能团含量的增加而增强。催化臭氧化对酸性大红3R的氧化降解效果明显优于单独臭氧化。增加表面官能团含量可以加速催化臭氧化反应,但反应速率随着表面官能团消耗而降低;负载金属组分具有更为稳定和有效的催化臭氧化活性。活性炭催化臭氧化性能在碱性条件下明显优于酸性条件,且随着p H值升高而提高。投加·OH捕获剂(Na2CO3)后,其对·OH的消耗使得催化臭氧化效果显著下降。     

载Ca磁性碳纳米管对水中腐殖酸的去除

采用化学共沉淀一步法以钙盐和铁盐对多壁碳纳米管(MWCNTs)改性以制备具有去除水中微污染物腐殖酸的磁性碳纳米管复合材料。X射线能谱分析表明改性MWCNTs上载有Ca和Fe元素。通过振动样品磁强计测得该复合材料具有较强磁性。改性后的MWCNTs 30 min对水中腐殖酸的去除率由改性前的63.89%提高到90.27%。研究了改性MWCNTs投加量、腐殖酸初始浓度、吸附时间、振荡速度、pH及温度对水中腐殖酸去除的影响。结果表明,腐殖酸去除率随着载Ca磁性MWCNTs投加量增大而提高。吸附量随着腐殖酸初始浓度的增大而增加,但去除率却减小。吸附初期腐殖酸去除速率快,0.5 g·L~(-1)的载Ca磁性多壁碳纳米管在腐殖酸初始浓度为20 mg·L~(-1)时,5 h达到吸附平衡,平衡吸附量为39.41mg·g~(-1)。腐殖酸去除率随着振荡速度的增大而增大,在225 r·min~(-1)时达最大,随后随着振荡速度的增大而缓慢下降。在弱酸性下,腐殖酸去除率较高,当pH为5时,腐殖酸去除率达到92.24%;当pH5时,酸性加强,腐殖酸去除率下降;当pH5时,腐殖酸去除率随pH增大呈下降趋势。腐殖酸去除率随着温度的升高而降低。     

焚烧炉渣填埋对填埋场土工膜结垢的影响

我国垃圾焚烧快速发展,其中炉渣作为主要焚烧副产物产量巨大,目前仍以进入生活垃圾填埋场进行填埋处置为主。为探究炉渣加入对填埋场土工膜结垢性质的影响,设置对照组A(新鲜渗滤液)、实验组B(渗滤液通过炉渣)、空白组C(超纯水)3组实验。结果表明,B组结垢现象比A组更明显,C组未出现结垢现象。炉渣的加入导致渗滤液中含钙量由2 407 mg·L~(-1)提升到5 701 mg·L~(-1),第20天时,新鲜渗滤液中土工膜增加质量为0.02 g·cm-2,而炉渣渗滤液中土工膜增加质量达到0.05 g·cm-2。钙离子与填埋气中二氧化碳接触,加速了土工膜结垢现象的产生。同时,二氧化碳消耗量结果表明炉渣与生活垃圾混填导致土工膜结垢反应速率先加快后减慢。结果表明,炉渣进入填埋场加剧了填埋场土工膜堵塞的风险。