撞击流技术在环保领域的应用研究进展

撞击流作为一种过程强化技术,其优势在于能够显著强化相间传递和微观混合,可应用于环保工艺、设备中,以达到提高污染物去除效率的目的。本文在简述撞击流基本原理和特性的基础上,详细阐述了国内外撞击流技术在细颗粒物(PM2.5)脱除、烟气脱硫脱硝、废水处理、废气吸收等方面的应用现状,分析了该技术的应用效果和优势,同时介绍了一种可用于废水处理的新型双组分层式撞击流反应器。最后指出,深入探究撞击流复杂体系的机理以及耦合其他新型技术是未来研究的主要方向。     

川东地区气田水处理技术及工程应用

针对川东地区气田水的性质和目前气田水处理工艺存在的问题,通过对不同水样进行室内蒸发及生物氧化实验,开发了蒸发-生物-臭氧以及氧化-生物-臭氧联合工艺技术。实验结果表明:经蒸发-生物-臭氧复合工艺以及氧化-生物-臭氧复合工艺处理后,川东地区气田水中主要指标CODCr、Cl-、硫化物以及石油类的去除率超过95%,出水指标达到GB 8978-1996《污水综合排放标准》一级排放要求;这两种处理工艺整体适应能力强,抗来水冲击负荷高,能高效处理气田水中污染物且出水稳定,有效实现了气田水的达标处置,实现资源化配置,符合国家环保政策,可实现较好的经济、社会和环境效益,对当前川东地区气田水处理有一定的参考价值。     

新型TCAS吸附树脂对水中Cd~(2+)的吸附去除研究

通过静态吸附试验,研究一种由超分子受体化合物磺化硫杂杯芳烃(TCAS)与树脂结合的产物--新型TCAS吸附树脂对重金属Cd2+的吸附去除性能,并初步探讨了吸附机理.试验研究结果表明,TCAS吸附树脂对Cd2+的饱和吸附量为14.45 mg/g.当温度为20℃,0.5 g TCAS吸附树脂对10 mL浓度为5 mg/L的Cd2+溶液吸附60 min时,Cd2+的去除率可达到99%以上.pH值是影响TCAS吸附树脂吸附效果的重要因素,在pH=5～9时,Cd2+的去除率随着pH值的升高而增大.在试验范围内,TCAS吸附树脂对Cd2+吸附符合Freundlich方程.吸附在TCAS吸附树脂上的Cd2+可洗脱回收,TCAS吸附树脂也可再生利用.TCAS吸附树脂对重金属Cd2+的吸附机理主要归因于TCAS对Cd2+的络合作用.     

城市生命线系统暴雪冰冻灾害链分析

预防和减轻城市生命线系统的灾害危险性是防灾减灾中的热点问题.随着自然灾害突发强度、频度和广度的不断增长,自然灾害预防工作显得格外重要.城市作为人口集聚、国民经济、社会发展重要区域和战略中心,自然灾害带来的损失是剧烈、致命的,亟待开展城市生命线系统灾害风险研究.通过对低温暴雪冰冻灾害特点的分析和总结,提出用灾害链理论来研究城市生命线系统的暴雪冰冻灾害问题.介绍了城市生命线系统灾害的相关概念,分析了城市生命线系统暴雪冰冻灾害链的致灾原因、形成过程和主要灾害链类型,最后论述了防灾减灾对策.     

基于循环经济的流程工业企业物质流建模与仿真

流程工业属于资源消耗高、污染排放量大的行业。目前,发展循环经济,探索降低资源消耗与环境污染的途径,做好企业内部物质循环,是流程工业企业的迫切需求。本文将物质流分析方法与Petri网方法结合起来,给出一种从物质流分析模型到Petri网模型逐步形式化的建模方法,基于该方法实现某盐湖化工企业生产系统的物质流建模,并利用Matlab中Stateflow工具实现对模型的仿真运行,达到对企业生产过程的物质流进行量化分析和动态模拟的目的。研究结果表明,采用物质流分析与混杂Petri网相结合的逐步形式化建模方法,使所建模型既可以清晰直观地描述出错综复杂的物质流动过程,量化企业物质利用情况,又可以体现出物质流动过程的连续性受生产过程离散操作的影响,为企业进行循环经济的量化评估与决策制定提供了方法及依据,有助于实现整个过程物耗与污染的降低,减少故障发生率,促进流程工业企业获得经济和社会效益。本文结合案例分析,进一步突出了建模方法的应用价值。研究认为,对于流程工业企业,要提高物质利用效率、减少环境污染排放,关键在于对物质的流动情况、消耗强度以及污染排放结构的把握,这样才能加强本企业范围内物质循环利用,进而可以推动与企业乃至社会之间的物质循环。最后,针对循环经济系统的特点,文章提出将能量流与信息流考虑在内,构建物质流、能量流与信息流的耦合Petri网模型,并进一步改进仿真方法,增加仿真过程的可控性等建议。     

矿区植物重金属污染的高光谱特性及其反演模型

植物体内重金属的大量聚集将造成植被叶面反射光谱在特定波段内的特征性变化。以陕西潼关矿区葎草、玉米、苦菜、梧桐典型植被为研究对象,利用ASD Field Spec 4光谱仪采集植物光谱曲线,采用导数光谱、连续统去除法等信息提取方法,分析植物红边位置、红边斜率、植被指数等光谱特征参数与植物样本重金属相关性。选择蓝谷、红边位置等相关性较高的敏感波段,构建矿区两种葎草和梧桐的镉(Cd)、铅(Pb)质量比与其光谱参数定量反演模型。结果表明,葎草、梧桐的Cd、Pb与一阶微分光谱特征相关程度更好,多数符合二次多项式函数关系,然而葎草的Cd符合反函数关系,均方根误差在0.03~0.07。室内试验验证两种植物叶绿素含量与Cd含量负相关,在Pb低浓度时植物的叶绿素含量减少得不明显,随Pb浓度升高,叶绿素含量降低明显。因而植物高光谱特征间接反映植物重金属的含量。     

壳聚糖改性硅藻土对太湖含藻水体处理效果的研究

研究了壳聚糖改性硅藻土对太湖含藻水体中浊度和蓝藻的去除效果。结果表明:(1)在室内模拟实验中,综合叶绿素a的去除率和去除速率来看,较适宜的改性硅藻土投加量为50mg/L。在此投加量下,室内模拟实验中浊度去除率达到91.50%,叶绿素a去除率达到98.10%;(2)在原位实验中,投加改性硅藻土也能有效去除浊度和叶绿素a,表、中、下层3层水体的最终浊度去除率分别达到82.41%、79.09%、72.82%,叶绿素a去除率分别为92.43%、87.17%、65.62%。(3)无论在室内模拟实验还是原位实验中,投加改性硅藻土后水体的浊度去除和叶绿素a去除均呈现出显著的相关性(p0.01),即两者的去除具有一定的同步性。     

热等离子体喷枪在垃圾焚烧飞灰处理中的应用

采用了一种自行设计的具有二路进气双阳极特殊结构的热等离子体喷枪作为等离子体发生装置,通过等离子体电弧电压电流诊断系统测量直流氩等离子体射流的工作情况,对其工作特性进行了分析,并探讨了电弧电压在不同工作模式下随工作气体流量变化的趋势及机制。对二路进气下电弧电压信号进行傅里叶变换,发现高频脉动基本消失,而给阳极Ⅱ供电的电源Ⅱ可能存在150 Hz的固有波动。采用热等离子体喷枪对当地垃圾电厂的飞灰进行处理,其熔渣的微观结构紧密光滑且无空隙,这与熔融前的飞灰区别明显。该熔渣对重金属有很好的固定效果,经熔融处理后,Cd、Cr、Ni、Pb浸出浓度已无法检出。Cu、Zn在熔渣中浸出质量浓度为0.13、0.30 mg/L,其重金属浸出浓度远远低于熔融前。结果显示,该热等离子技术是一种处理垃圾焚烧飞灰的有效手段。     

4A沸石去除水中Pb~(2+)的研究

在静态条件下,研究了4A沸石对废水中Pb2+的吸附性能,并探讨了影响吸附的因素。实验表明:当温度为30℃,废水pH为5~6,0.01 g4A沸石对100 mg/LPb2+溶液10 mL吸附20 min,Pb2+的去除率可达到99%以上。在实验研究条件下,4A沸石对Pb2+的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,相关系数为0.9819和0.9998。经计算,4A沸石对Pb2+的饱和吸附量为125 mg/g。4A沸石吸附水中Pb2+,达到吸附平衡的时间较短;溶液pH值的变化对吸附效果影响不显著;温度从室温略微升高,Pb2+的去除率略有增大。吸附在4 A沸石上的Pb2+可回收利用,处理后的4A沸石可以再生,且重复使用性能较好。