生物质燃气高温过滤材料的研究

日趋严格的环保要求和某些工艺过程的特殊需要,对生物质燃气中灰尘的数量和粒度提出了更高的要求,即对生物质气化系统中的过滤工艺有了新的要求。针对生物质气化工艺的特点及其灰尘的特性,重点研究了针刺过滤毡和金属多孔材料两类高温过滤材料。通过研究比较,两种材料各有优缺点,针刺过滤毡过滤精度高,运行工况比较稳定,但是过滤气速小,适用温度低,设备比较庞大;金属多孔材料过滤精度相对较低,但是过滤气速和使用温度高,设备相对紧凑。     

含生物质炭城市污泥堆肥中溶解性有机质的光谱特征

以外源添加生物质炭的城市污泥堆肥过程中溶解性有机质(DOM)为研究对象,讨论了其紫外-可见和荧光光谱特征变化.结果表明:与对照组相比,外源添加生物质炭的处理其堆肥DOM的芳香性和腐殖化程度更高,有利于提高堆肥的腐熟度,且外源添加花生壳炭的处理较添加小麦秸秆炭的处理更有利于堆肥腐熟度的提高.外源添加花生壳炭的处理在堆肥21d后,其堆肥腐熟度可能达到峰值,而外源添加小麦秸秆炭的处理其堆肥腐熟度则随着堆肥时间的进行而增加.对照组和处理组堆肥DOM的FI>0.7,BIX>0.8,表明其来源为自生源,可能与微生物对有机物的降解有关.因此,通过对城市污泥堆肥过程中DOM的光谱特征分析,能较好地评估城市污泥堆肥腐熟度的情况.     

生物质成型燃料锅炉挥发性有机物排放特征

以5台燃成型生物质燃料锅炉为研究对象,基于预浓缩-GC-MS/FID的测量方法,对成型生物质燃烧产生的烟气进行了挥发性有机物(VOCs)排放特征研究,同时还测定颗粒物、NO_x、SO_2和汞及其化合物的排放浓度.结果表明,5台锅炉所排放的SO_2和汞及其化合物均低于排放标准要求,而氮氧化物和颗粒物的排放存在高于国标排放限值现象.56种VOCs总质量浓度在(872.43±293.80)~(6 929.66±1 137.25)μg·m~(-3)之间,影响因素分析表明VOCs浓度与炉膛中心温度及负荷有较强负相关性.VOCs的排放中烯烃占比最大,达41%~59%,其次是烷烃和芳香烃,分别为27%~49%和6%~18%.烯烃的排放以乙烯、1-丁烯、顺-2-丁烯和1-己烯为主,烷烃以正己烷、异戊烷和环戊烷为主,芳香烃则以苯和甲苯为主.臭氧生成潜势采用最大增量反应活性法进行分析,5台锅炉的臭氧生成潜势贡献主要来自于烯烃,高达76%~90%,而烷烃也可占6%~19%.     

西宁市生物质燃烧源大气污染物排放清单

本研究根据调查的西宁市生物质燃烧源活动水平数据,采用排放因子方法,建立了 2018年西宁市生物质燃烧源9种大气污染物的排放清单,并分析了清单的时空分布特征和不确定性.结果表明,西宁市2018年生物质燃烧源CO、NOx、SO2、NH3、VOCs、PM2.5、PM10、BC 和OC 的排放量分别为 11 718.34、604.41、167.80、209.72、1 617.97、2 054.04、2 135.04、281.07和 1 224.78 t.秸秆露天焚烧 CO、NOx、VOCs、PM2.5、PM10、BC 和OC 的排放对生物质燃烧源的排放贡献率最高;其中,秸秆露天焚烧NOx、VOCs和CO的贡献率分别为72.35％、63.94％和53.18％.户用生物质炉NH3和SO2的排放对生物质燃烧源的贡献率最大,分别为41.49％和42.05％.生物质燃烧源大气污染物排放地区分布不均衡,主要集中于大通县和湟中区.生物质燃烧源9项污染物的排放量在1、2、3、10、11和12月较大,占比在5％～33％.蒙特卡罗模拟结果表明,在95％置信区间下,不确定度最高的是森林和草原火灾的PM2.5排放,不确定度为-26.71％～29.78％.     

近临界水中生物质固体废弃物水解制备氨基酸及水解液脱色研究

对废鱼肉、废禽畜肉及其加工过程产生的废弃物在近临界水中水解制备氨基酸和氨基酸水解液的脱色进行研究.反应器容积为200mL,反应温度为180～320 ℃,反应压力为5～26 MPa,反应时间为5～60 min.利用氨基酸分析仪对水解产物中的氨基酸进行定性和定量分析,实验结果发现,实验所用原料水解后可得到17种氨基酸.水解产物中不同种类氨基酸的产率随反应温度、反应压力和反应时间的变化规律各不相同.对其中8种含量较高、用途较广、附加值较高的氨基酸,分别进行了反应温度、反应压力、反应时间对水解液中氨基酸浓度的影响研究,得到了在较低的反应温度、合适的反应压力和一定的反应时间内获得较高氨基酸产率的水解条件.以颗粒状活性炭为脱色剂,对水解液在不同pH值、活性炭用量、吸附温度和吸附时间条件下进行脱色实验,并考察了脱色率和氨基酸损失率.结果表明,较好的吸附条件为:pH=4.0、活性炭用量为0.02g·mL-1、吸附温度40℃、吸附时间15min,脱色率96%;被活性炭吸附的氨基酸可以通过解吸附得到回收.     

小麦秸秆生物质炭施用对不同耕作措施土壤碳含量变化的影响

为探究生物质炭施用对不同耕作条件下土壤碳含量的影响,通过室内恒温培养试验,以免耕和翻耕土壤为研究对象,分别添加0、5和20 g·kg^-1的小麦生物质炭,分析生物质炭对免耕和翻耕土壤有机碳（SOC）、可溶性有机碳（DOC）、微生物生物量碳（MBC）、易氧化有机碳（ROC）、pH、无机碳（SIC）、水溶性Ca和Mg以及土壤CO₂排放的影响.结果表明：①与对照相比,不同用量的生物质炭添加下,免耕处理土壤SOC、ROC、DOC、水溶性Ca和Mg分别增加20.3%~105.6%、0.5%~36.0%、0.8%~30.5%、3.5%~42.3%和2.4%~75.2%;翻耕处理土壤SOC、ROC、DOC、水溶性Ca和Mg分别增加29.2%~145.1%、1.3%~63.9%、2.4%~55.6%、18.2%~89.8%和10.1%~150.5%;且随着生物质炭施用量增加而增大.5 g·kg^-1的小麦生物质炭施用量下,免耕土壤CO₂累积排放量最大,而翻耕土壤CO₂累积排放量随着生物质炭施用量增加而增大.培养结束时,与对照相比,翻耕土壤MBC增加35.5%~45.7%,且土壤MBC随着生物质炭施用量的增加而增大.生物质炭施用对翻耕和免耕土壤pH和SIC没有显著性影响.②相同用量的生物质炭施用条件下,与翻耕相比,免耕土壤CO₂累积排放量、SOC、ROC、DOC、MBC、水溶性Ca和Mg含量分别增加了34.2%~79.0%、8.9%~45.5%、28.2%~73.9%、40.4%~78.4%、0.2%~131.7%、8.7%~39.8%和0.3%~61.0%;土壤pH和SIC分别降低0.08~0.17个单位和2.4%~13.9%.综上所述,生物质炭添加增加了免耕和翻耕土壤总有机碳、活性有机碳、水溶性Ca和Mg的含量以及土壤CO₂累积排放量,但对土壤无机碳含量没有显著性的影响.     

麻疯树籽壳生物质炭的制备及对六价铬离子的吸附研究

以麻疯树籽壳为原料经磷酸活化后炭化处理制备了生物质炭吸附剂。以六价铬离子为目标对象,考察了磷酸浓度、活化时间、炭化温度、炭化时间等制备条件对生物质炭吸附六价铬离子的能力,并探讨了生物质炭的投加量、溶液pH值等工艺条件对六价铬离子吸附能力的影响。结果表明:在磷酸浓度为2 mol/L,活化18 h,600℃下炭化1.5 h时所制得的生物质炭在投加量为5 g/L、溶液pH值为3时对铬离子的吸附效果最佳,铬离子去除率为74.5%。     

Experimental study on MSW gasification and melting technology

In order to develop municipal solid waste (MSW) gasification and melting technology, two preliminary experiments and a principle integrated experiment were fulfilled respectively. The gasification characteristics of MSW are studied at 500-750℃ when equivalence ratio (ER) was 0.2-0.5 using a fluidized-bed gasifier. When temperature was 550-700℃ and ER was 0.2-0.4, low heat value (LHV) of syngas reaches 4000-12000 kJ/Nm3. The melting characteristics of fly ash were investigated at 1100-1460℃ using a fixed-bed furnace. It was proved that over 99.9% of dioxins could be decomposed and most heavy-metals could be solidified when temperature was 1100-1300℃. The principle integrated experiment was carried out in a fluidized-bed gasification and swirl-melting system. MSW was gasified efficiently at 550-650℃, swirl-melting furnace maintains at 1200-1300℃ stably and over 95% of fly ash could be caught by the swirl-melting furnace. The results provided much practical experience and basic data to develop MSW gasification and melting technology.     

生物质炭对农田土壤中抗生素消减和潜在风险的影响

本研究采用农业废弃物玉米轴、玉米秸秆和核桃壳分别于250、400和600℃下缺氧热解制备生物质炭,并通过土壤培养实验考察了生物质炭对灭菌和未灭菌农田土壤中四环素类、磺胺类和喹诺酮类抗生素消减和潜在风险的影响.对照和生物质炭处理组均是未灭菌土壤中抗生素的消减率通常高于灭菌土壤,这是因为灭菌土壤中的抗生素以非生物消减为主,而未灭菌土壤中同时存在抗生素的非生物消减和微生物降解.250℃制备的核桃壳生物质炭促进了灭菌和未灭菌土壤中抗生素的消减.灭菌和未灭菌土壤中抗生素表观分配系数（K_app）变化趋势均是喹诺酮类>四环素类>磺胺类.与灭菌土壤相比,未灭菌土壤中抗生素的K_app值通常较低,说明微生物可以促进土壤中抗生素从轻结合态甚至紧密结合态向着交换态或者水溶态转变.多数生物质炭降低了灭菌和未灭菌土壤中四环素类和喹诺酮类的K_app值,这将增大抗生素的迁移性和传播抗性基因的风险.     

La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂的制备及其对生物质热解特性的影响

采用共沉淀法制备了La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3纳米粉体,并通过XRD、SEM、TG-DTA等手段对所合成的样品进行了分析和表征.结果表明,采用碳酸铵作为共沉淀剂、聚乙二醇为分散剂,在600℃下煅烧6h可作为实验制备该催化剂粉体的最优条件.用实验室自制热解催化炉验证其对生物质热解的效果,实验结果表明,采用La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂,生物质热解过程中焦油产量降低了12.4%,气体产率提高了14.0%,气体产物中一氧化碳、甲烷含量分别从33.8%和15.1%提高到了38.5%和18.4%,燃气的品质大大提升.