印染污泥连续过滤压榨过程

研究了连续进料情况下,过滤压力、压榨起始点和压榨压力对印染污泥过滤效果的影响。研究发现,提高过滤压力可以改善过滤效率,缩短过滤时间,但滤饼含水率并无明显影响。过滤压力0.6 MPa下过滤2.3 h后滤液量达到2 900 g,此时过滤进入压密阶段。结果表明,若适当提前压榨,可在滤饼含水率变化不大的情况下显著缩短过滤时间,且该污泥在滤液量为2 750 g时开始压榨,滤饼含水率仅提高约1%,而过滤时间缩短为原来的87%(2 h)。进一步研究压榨压力对污泥脱水的影响,发现提高压榨压力也可以提高滤液流速,降低滤饼含水率,但因为在高压下更容易发生絮体破裂成细微粒子等现象,使过滤介质堵塞或滤饼中的一些孔变成盲孔,所以过高的压力不仅不能起到提高压榨效率的作用,反而会使滤饼含水率有所上升,且该污泥的最佳压榨压力为2.5 MPa。     

沼气增温与控制系统的设计与仿真

冬季北方寒冷地区温度偏低,难以满足大中型沼气厌氧发酵系统对于温度的要求。为了解决该问题,针对天津地区某奶牛场沼气工程,设计了一套回收发电机余热并辅助电加热为发酵罐体供热的沼气增温控制系统,且实验确定最佳控制温度为35℃。在该系统中,罐体内部均匀布置竖直型循环加热管路,从而使料液温度分布更加均匀,热响应更加迅速,6 d左右即可将发酵罐内发酵料液提升到所需最佳温度;另外,采用罐内部温度及循环水流量的反馈调节,使料液的温度波动维持在±1℃范围内,解决了在冬季由于温度过低而导致沼气产气率偏低、甚至停滞的问题;同时,采用MATLAB软件对基于F-PID及传统PID的温度控制系统进行了仿真。对比结果表明,F-PID控制器较传统PID控制器超调量减小3℃,响应时间缩短60%,表明F-PID系统具有更高的效率、稳定性及实用价值。     

小槽式集热系统热性能测试和理论研究

为拓宽太阳能应用领域,基于新研发的小型槽式太阳能聚光集热器,定义当量采光面积参数概念,建立吸热和散热数学模型。以广州地区为例,给出东西向放置的槽式聚光集热器在典型日期跟踪状态下太阳光入射角和直射光利用率的变化规律。通过散热数学模型计算,分析系统各项热损失的变化规律,提出改善系统热性能的有效解决方案并通过测试进行验证。实验测试表明,所开发小槽式聚光集热器在中温段有高热效率,在工质150℃时系统热效率在50%左右。     

响应面法优化石油降解菌性能的研究

从延长油田石油污染土壤中筛选出4株能以原油为唯一碳源生长的细菌单菌株,鉴定其优势菌株YC-2为枯草芽孢杆菌;利用响应面法进行实验设计,选定培养温度、pH值、氮磷比以及盐度为影响因素,对原油含量为0.5%的培养基进行YC-2菌株降解工艺优化,得到了原油降解率与4种因素之间的非线性回归方程,确定了降解原油的最优工艺条件:培养温度28℃;pH值6.5,氮磷比5.2:1,盐度0.45%。在最优条件下,预测降解率为53.9%,实验验证值为52.5%,结果显示,建立的模型具有较高的精度。     

Box-Behnken响应面分析法对双阳极电Fenton法处理垃圾渗滤液工艺的优化

采用双阳极电Fenton法处理垃圾渗滤液,并在阴极曝气。应用Box-Behnken响应面分析法对电Fenton法处理的结果进行了优化,将Fe2+投加量、电压、和反应时间3个因素进行实验设计,得到二次响应曲面模型。响应面分析表明,Fe2+投加量与反应时间的交互作用对COD去除率影响最大,其次是电压与反应时间的交互作用。优化后的结果:Fe2+投加量、电压、和反应时间分别为3 219.2 mg/L、6.11 V和180 min。模型方差分析得到F值和R2分别为24.2和0.977,说明该二次方程是显著的,模型在整个回归区域内拟合好,能够很好地反映电Fenton法处理垃圾渗滤液的过程。     

2013年北京市臭氧时空分布及预报

根据2013年1-12月北京市O3小时浓度监测数据,探讨了北京市O3的时空分布特征,并建立了O3回归统计模型。结果显示:2013年北京市O3 8 h全年平均为84.75 μg/m3,O3超标日主要集中在5-9月份;O3日变化呈现单峰型分布,一般在15:00、16:00左右达到峰值,且存在明显的周末效应,空间分布上,中心城区O3浓度相对较低,生态植被优良的北部、西部山区站点浓度较高;建立的O3回归统计模型对北京市2013年O3 8 h临近预报的级别准确率在75%以上,能较好地反映O3浓度变化趋势。     

入口速度对静电monolith过滤器通道过滤性能的影响

采用单通道理论模型分析了表面带有静电的monolith过滤器通道的过滤性能。重点研究了气流入口速度大小和方向对通道捕获效率的影响,为设计和制造高效率低能耗的monolith过滤器提供理论指导。结果表明:对于直径1 μm以下粒子气流入口速度大小u0的增加会降低通道的捕获效率,当u0>3 m/s时,通道的捕获效率接近于零,对于直径1 μm以上粒子随着气流入口速度u0的增加,通道的捕获效率先减小后增大,出现一个极小值;在保证过滤器流量下,气流入口角度的增大会增加通道对直径1 μm以上粒子的捕获效率,而对直径1 μm以下粒子的捕获效率几乎没有影响。     

多孔水力空化装置降解甲基橙

研制了多孔水力空化装置,并将其应用于降解甲基橙溶液,通过测定甲基橙的降解率,考察了孔径、小孔排布方式、液体温度、运行时间对空化效果的影响,分析了平均降解速率与运行时间的关系。研究表明:孔径越小,小孔分布越均匀,空化效果越好,甲基橙的降解率越高;随着时间的延长,甲基橙的降解率不断提高,平均降解速率先增大再减小;当水温在40℃时,空化效果最好,甲基橙的降解率达到17.2%。综上所述,可以通过控制操作条件和优化孔板设计提高空化效果。     

过硫酸钾-偶氮复合引发体系合成杂化高分子絮凝剂PACS-PAM及其表征

采用过硫酸钾(K2S2O8)-偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(VA-044引发剂)复合引发体系合成了聚硫氯化铝-聚丙烯酰胺(PACS-PAM)杂化高分子絮凝剂。以特性黏度为指标,考察了引发剂配比、引发剂总用量、单体质量浓度、总铝浓度(AlT)、反应温度和反应时间等因素对杂化絮凝剂PASC-PAM的合成影响,结果表明,杂化絮凝剂PACS-PAM的最佳合成条件为引发剂K2S2O8与偶氮VA-044质量比为3:1、引发剂总用量为单体总质量的0.2%、单体质量浓度为0.21 g/mL、总铝浓度(AlT)为0.15 mol/L、反应温度为50 ℃、反应时间为3 h,在最佳条件下合成的杂化高分子的特性黏度为14.70 dL/g。电导率分析、红外光谱(FTIR)分析和热重-差热(DTA-TGA)分析表明,杂化絮凝剂中有机组分同无机组分是通过PAM分子链端的硫酸根离子(—SO42-)的桥连作用以离子键形式连接的。对黄泥悬浊液的絮凝效果研究表明,杂化絮凝剂PASC-PAM的絮凝效果优于复配絮凝剂PASC-PAM。     

2种动物对复合垂直流人工湿地基质中磷形态的影响

分别向复合垂直流人工湿地下行流池和上行流池中加入蚯蚓和泥鳅,研究动物加入后人工湿地基质中磷形态及去除效率的变化。结果表明,加入蚯蚓后,下行流池基质中铁铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)、有机磷和总磷的含量显著增加(p<0.05);加入泥鳅后,上行流池基质中Fe/Al-P含量无显著性变化,钙磷、有机磷、总磷含量增加。人工湿地加入蚯蚓后,基质中Ca-P占总磷的百分比下降,Fe/Al-P和有机磷占总磷的百分比增加;加入泥鳅后,基质中Ca-P占总磷的百分比也下降,而有机磷占总磷的百分比升高,该结果表明,蚯蚓和泥鳅促进了基质中Ca-P向有机磷的转化。加入蚯蚓的人工湿地对磷的去除率高于未加蚯蚓的人工湿地,其原因之一可能与加入蚯蚓后人工湿地基质总磷含量增加有关。