Advanced process systems design technology for pollution prevention and waste treatment

The paper presents a generic process synthesis and optimisation tool suitable to take up applications in the design of waste treatment systems and in pollution prevention. The main component of the technology is a generalized process synthesis representation for simultaneous consideration of reaction and separation in multiphase systems that is amenable for stochastic optimisation. The flexibility of the representation allows applications to overall process synthesis problems as well as to decomposed reactor, reactive separation and mass exchange network design problems. Applications of the synthesis framework to waste water treatments processes using activated sludge and to natural gas sweetening in hybrid membrane-adsorption processes are presented. The paper highlights the use of the systematic technology in environmental systems design and shows how novel designs of improved performance as well as optimal design knowledge can be revealed using the systematic design framework. Context abstract: Environmental process systems for waste treatment and pollution prevention become increasingly complicated to design. There is a strong need for technology that provides systematic decision support to the process synthesis team in order to enable the timely selection of processes that operate close to the performance limits of the system under consideration. Conventional, optimisation-based process design technology is severely limited by the number of design decisions they can support simultaneously as well as by the increasingly complex process models required for the meaningful mathematical representation of environmental process systems. We have devised an optimisation-based process design methodology for integrated reaction and separation systems that overcomes major limitations of existing tools. This paper illustrates the use of this technology to provide systematic decision-support to the environmental process systems designer.     

利用水泥窑灰生产钾肥

水泥窑灰含有一定量的钾,是生产钾肥的良好原料。通过试验确定了用水泥窑灰与工业硝酸生产钾肥的配比及其它工艺参数,为水泥窑灰的综合利用提供了一项新方法。     

烟气流量对除尘效率测定的影响

除尘效率是衡量废气污染原治理设备性能的重要指标。因现场监测条件的制约，会出现除尘系统进出口烟气流量差距过大的现象，由此不能真实反映除尘系统的状况。本文通过对实测数据的分析说明：对高效率除尘器而言，进出口烟气流量相关1-1.5倍时，对除尘效率的计算可视为无影响。     

粉煤灰的有效利用

介绍了我国粉煤灰利用状况及政策，结合实例分析了粉煤灰的有效利用和清洁生产对促进粉煤灰有效利用的作用。     

我国海洋塑料垃圾和微塑料排放现状及对策

当前海洋塑料和微塑料污染问题是全球研究热点,随着我国陆源垃圾减量化处置率和生活污水处理覆盖率的提高,重新核算我国海洋塑料垃圾和微塑料排放量尤为重要,基于文献已报道的关于海洋塑料垃圾和微塑料排放量估算的方法并结合相关统计数据对我国相应排放量进行了核算.结果表明:2016年我国向海洋中排放塑料垃圾124×104~331×104 t,略低于2010年的132×104~353×104 t;生活污水处理厂向环境中排放塑料微珠约109.95×1012粒（折合131.78 t）,远低于2014年报道的209.7×1012粒（折合306.9 t）.此外,2016年我国生活污水处理厂向环境中排放合成化学纤维类微塑料约1 296.95×1012个（折合648.48 t）,轮胎与地面摩擦产生合成橡胶轮胎粉尘约78.85×104 t;合成化纤类微塑料和合成橡胶轮胎粉尘等已成为陆源微塑料的重要来源.通过与发达国家和地区在海洋垃圾和微塑料污染、陆源垃圾处置、海洋垃圾污染应对等方面进行比较,未来我国应通过完善"限塑令"和生活垃圾分类体系、尽早实施"塑料微珠"限令、明晰生活污水处理厂微塑料排放状况等手段从源头控制排放,此外需有效控制塑料垃圾和微塑料的输送途径,制定和完善相关法律法规和监测标准,提升我国应对海洋塑料垃圾和微塑料污染的能力和国际影响力.      

电除尘器粉尘层反电晕击穿厚度理论与试验

为了合理地确定静电除尘器清灰振打周期,通过理论与试验方法确定静电除尘器粉尘层反电晕击穿厚度很有必要的。首先基于静电学理论导出带电粉尘层内的电量分布和电场分布数学模型,然后根据粉尘层反电晕发生条件,得出粉尘层反电晕击穿厚度的计算式,结果表明,反电晕击穿厚度是粉尘比电阻、电晕电流密度及极配的函数。通过对高比电阻不同厚度的粉尘层的反电晕击穿试验研究,结果表明,各击穿点的连线呈较连续光滑的弧线,提出了利用伏安特性曲线确定粉尘层反电晕击穿厚度的简易图解法。     

鞍山市道路扬尘碳组分特征及来源解析

为研究鞍山市道路扬尘PM_2.5中碳组分污染特征及来源,于2014年10月采集鞍山市9条道路的扬尘样品,通过再悬浮得到PM_2.5滤膜样品,利用热光碳分析仪测定PM_2.5中OC(有机碳)和EC(元素碳)并分析其特征.结果表明,道路扬尘PM_2.5中ω(TC)为9.78%(外环路)～14.00%(千山西路),ω(OC)为8.15%(外环路)～10.84%(千山西路),ω(EC)为1.63%(外环路)～2.85%(千山西路),ω(OC)明显高于ω(EC),说明各道路扬尘中含有较多的有机碳;采样期间OC/EC的值均大于2,说明道路扬尘中均可能存在二次污染;通过Spearman相关分析及线性拟合可知,鞍山市道路扬尘PM_2.5中OC和EC来源大致相同;聚类分析表明,鞍山市道路扬尘PM_2.5中碳组分主要来源于机动车尾气排放、生物质燃烧和煤炭燃烧.     

南京市、苏州市及南通市城区道路扬尘排放特性研究

在江苏南京、苏州和南通三个城市中选取10个采样点,以采集的扬尘样品为研究对象,分析了灼烧减量和扬尘组分.结果表明:南京、南通与苏州元素占比排列基本一致,排列前几位的为Si、Ca、Fe、Al;扬尘化学组分在不同地区有较大差别,南通和苏州扬尘的有机挥发性物质含量较高,城市扬尘主要来源于土壤沙尘的微小颗粒物;同一城市不同用地类型采样点也呈现出一定的规律性,施工区域的SiO2含量最高,商业区和住宅区Al比其他区域高.     

春季沙尘过程对华东高山背景区域颗粒物中水溶性无机离子的影响

于2014年3—5月在国家大气背景监测福建武夷山站采集了PM2.5及PM2.5~10样品,利用离子色谱对其中的水溶性组分进行分析,并同步收集气象因子及污染物质量浓度数据,结合后向气流轨迹,分离出受沙尘影响的样品,探讨了春季沙尘过程华东高山背景区域颗粒物中水溶性组分的特征.结果表明,春季武夷山背景点沙尘影响期间颗粒物质量浓度及各水溶性离子浓度均比非沙尘期高,在粗粒子中表现更为明显;沙尘期间NO-3在粗粒子中明显富集,NO-3浓度显著升高;受沙尘影响,粗粒子中阳离子与阴离子的当量浓度比及NO2的二次转化率均明显升高.     

构建三元混合污染物的三维等效图

等效线分析法广泛应用于二元混合物的毒性相互作用评估.然而,如何构建三维等效图以考察三元混合物中发生的毒性相互作用至今没有文献报道.本研究的主要目的即以三元混合物中3个组分的相对浓度为坐标轴建立三维等效图以考察三元混合物的毒性相互作用.以6种目前在中国广泛使用的农药,包括3种除草剂(2,4-D、敌草净、西草净)和3种杀虫剂(乐果、吡虫啉、残杀威)为混合物组分,采用均匀设计射线法(UD-Ray)分别对三元除草剂和三元杀虫剂混合物中各组分浓度分布进行优化设计,以全面表征实际混合物的浓度多样性.通过费氏弧菌微板毒性分析法测定农药及其三元混合物在不同浓度下的发光抑制毒性,以浓度加和(CA)模型为加和参考模型,建立三维等效图,分析各混合物的毒性相互作用.结果表明,三维等效图能清晰、直观地反映三元混合物的毒性相互作用信息,开拓等效分析法在三元混合物毒性分析中的应用.