城市干污泥热解气化

针对包头市南郊污水处理厂污水污泥,采用先热解后对热解残渣进行气化的方法探讨城市污泥的有效利用方式。污泥热解实验取升温速率（20~60℃·min-1）和终温（400~600℃）作为影响因素,得出各热解产物产率的变化规律。结果表明,污泥热解在终温为600℃时失重率达到57.53%,焦油产率在450℃达到峰值。污泥残渣的气化分别以水蒸气和CO2作为气化剂,探讨了800~1 000℃范围内的气化产品气组分变化规律。以水蒸气为气化剂时,污泥热解残渣的可制备富氢产品气,产品气中H2体积分数随着反应温度的增加而增加,1 000℃时H2含量可达68.83%,H2+CO含量达到81.36%,低位热值为9.18 MJ·Nm-3。以CO2作为气化剂时,产品气中富含CO,温度越高CO含量越高,1 000℃时到达最大值53.84%,产品气低位热值为7.25 MJ·Nm-3。     

2015年南京市SO2、NO2、CO和O3的污染特征分析

分析了2015年南京市二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）和臭氧（O3）的污染特征。南京市SO2、NO2、CO和O3的年均浓度分别为19.3 μg·m-3、50.2 μg·m-3、0.972 mg·m-3和114 μg·m-3;SO2和CO污染相对较轻,NO2和O3污染相对严重。SO2、CO和O3的日变化呈"单峰型",而NO2的呈"双峰型";SO2、NO2和CO浓度在冬季最高,夏季最低,而O3相反。秸秆焚烧产物的区域输送在夏收（6月）和秋收（11月）时节对南京市CO的贡献显著。各监测点及全市的气态污染物普遍表现出"反周末效应",指示外来污染源。     

沼液回流对秸秆与污泥混合中温厌氧消化的影响

为了提高秸秆与市政污泥混合厌氧消化的消化产率,以秸秆污泥混合物作为底物,在批次实验中研究不同沼液回流对中温（35 ℃）混合厌氧消化过程的影响。实验采用0% 、20%、30%、40%、50%和60%等6种不同的沼液回流量,分析不同沼液回流量下产气量、甲烷含量、发酵过程氨氮含量、sCOD、总挥发酸（VFAs）的变化情况。结果表明：50%的沼液回流产气量和甲烷产量均最大,分别是1 645 mL和797.5 mL,TS和VS去除率达到17.5%和47.8%,单位VS甲烷产量为613.45 mL·g-1,较未加沼液的发酵瓶提高了37.7%,且无VFAs积累。过高的沼液回流量提升了厌氧反应的氨氮浓度,对厌氧产气过程产生了抑制。50%沼液回流量可以作为秸秆污泥混合厌氧消化最佳回流量。     

流化床中煤与稻秆混烧污染物排放特性

在自主设计的流化床上开展煤与稻秆混烧的实验。通过对燃烧过程中烟气成分及飞灰含碳量的分析,研究了质量掺混比、燃烧温度、流化风速及二次风率对混烧的影响。实验结果表明,掺混稻秆有效改善了煤的燃烧特性,随着质量掺混比的增加,NOx、SO2及CO的排放浓度降低,飞灰含碳量降低。当掺混比由0%增加至30%、温度为850 ℃时,NOx排放浓度由506.25 mg·m-3降低至404.33 mg·m-3,SO2排放浓度由762.86 mg·m-3降低至522.86 mg·m-3。随着燃烧温度的增加,NOx与SO2排放浓度增加,而CO排放浓度和飞灰含碳量降低。随着流化速度的增加,NOx与SO2排放浓度增加,CO排放浓度和飞灰含碳量先降低后增加,并分别在流化速度0.234 m·s-1和0.26 m·s-1时达到最低。随着二次风率的增加,SO2排放浓度与飞灰含碳量降低,NOx排放浓度与CO排放浓度先减小后增加,均在20%二次风率时达到最低。     

污泥与香蕉秸秆混合厌氧发酵特性

为提高污泥、香蕉秸秆厌氧发酵的甲烷产率,采用批式实验,研究污泥与香蕉秸秆厌氧发酵及其协同特性。实验结果表明：污泥和香蕉秸秆实验组分别会出现氨抑制、酸抑制现象,影响厌氧发酵的进行,一段时间后都可以自行解除抑制恢复产气。热碱污泥、碱浴秸秆实验组均可以解除抑制作用,甲烷产率较预处理前分别提高43%、176%。混合物质发酵实验组的甲烷产率较热碱污泥、碱浴秸秆实验组分别提高了110%、30%,较污泥和香蕉秸秆实验组分别提高了200%、259%。说明污泥和香蕉秸秆混合厌氧发酵,可以提高甲烷产率。     

裹包青贮提高玉米秸秆厌氧消化效率的实验研究

秸秆是重要的沼气工程原料,秸秆预处理对其后续厌氧消化效率影响巨大。采用田间裹包青贮方法,设计3因素正交实验,考察了秸秆含水率、压缩比和添加剂对玉米秸秆发酵时间和厌氧消化产沼气的影响。结果表明:秸秆经过裹包青贮,发酵总时间(total fermentation time,TFT)减少1~2 d,累积产气量达到总产气量的90%所用时间(TFT90%)减少了40%~50%,消化效率明显提高;秸秆含水率对产气效果有明显影响,随着含水率增加,单位总固体(total solid,TS)累计产气量(cumulative biogas yields per TS,CBYT)和沼气日产率(biogas yields rate average day,BYR)由高到低排序为:35%~40%,40%~45%,30%~35%;秸秆压缩比对产气效果有明显影响,随着压缩比的增加,其对CBY和BYR的效应由高到低排序为:185、143与138 kg/m3;添加剂类型对产气效果亦有明显影响,在不同添加剂处理下,其对CBYT和BYR的效应由高到低排序为:尿素处理>甲酸处理>无添加剂处理;正交实验极差分析表明,对CBYT和BYR的影响排序为:含水率﹥压缩比﹥添加剂,其田间裹包青贮进行厌氧发酵的优化组合为:青贮秸秆含水率为35%~40%,压缩比为185 kg/m3,添加剂为营养型,青贮20 d,CBYT和BYR达到最大,分别为646.57 mL/g和173.25 mL/(d·g)。     

NaOH预处理对秸秆与蓝藻混合厌氧发酵产沼气的影响

以稻秸和蓝藻为原料,在实验室自制小型发酵装置内进行混合物料厌氧发酵实验,研究不同质量分数NaOH预处理对秸秆与蓝藻混合厌氧发酵产沼气的影响。结果表明,经过NaOH预处理后,稻秸组分被破坏,产气量较对照组有明显增加,发酵时间缩短。扫描电镜观察显示,经碱性预处理过的稻草秸秆孔隙度增大,机械组织暴露,酶解的有效比表面积增大,酶解速率加快。NaOH质量分数为6%的处理组产气效果最好,总产气量比对照组高出248%,且甲烷平均含量达到58.89%,预处理效果最为理想。     

煤气化炉渣研究现状及利用技术展望

煤气化技术的应用是我国能源战略的重要一环,但同时也会产生大量的煤气化炉渣,亟需研究可批量消纳的资源化利用技术。煤炭灰分中各种矿物相在气化炉内会随温度发生变化,通过对该变化的研究和总结,描述了煤炭灰分中各种矿物相在气化炉内的物化反应过程,并指出煤炭灰分对煤气化炉渣的最终形态特点具有决定性的影响;对煤气化炉渣中残碳的组成及其变化特点的研究表明,残碳对煤气化炉渣的最终利用途径具有重要影响;此外,通过分析煤气化炉渣利用技术研究现状,指出建材化利用技术和掺烧循环流化床原料技术是目前的主流途径;最后,展望了煤气化炉渣利用技术的发展方向,并提出了煤气化炉渣用于混凝土和水泥原料以及井下回填的技术途径。     

利用废弃物衍生燃料的热化学处理法制富含氢气合成气

为了探讨利用热化学方式从城市垃圾中制取富含氢气合成气过程的要素影响,解析氢气发生特性及其与主要影响要素之间的关系。在分析了城市生活垃圾组分特性的基础上,将其加工成组分均一的废弃物衍生燃料(refuse derived fuel,RDF),并在700、800和900℃等3个温度条件下,分别开展了RDF的热解、气化及水蒸汽气化等实验。研究表明,RDF的加工不但可有效降低垃圾含水率,还可将垃圾热值提高近1倍。温度和添加水蒸汽是从RDF中制取富含氢气合成气过程中的关键影响要素。其中,温度对氢气生成起到至关重要的决定作用,温度的提高对促进H2浓度的提高有利,同时,在气化过程中添加水蒸汽,可有效促进CO和H2等有价气体组分生成。在900℃的高温水蒸汽气化处理过程中,可获得H2浓度最高为34.13%的合成气。另外,800℃热解过程所产生的合成气热值最高,达到14 509 kJ/Nm3。     

烟草—红叶甜菜轮作对镉污染农田的修复潜力试验

植物修复重金属污染土壤具有环境友好、成本适中、可原位修复等优势。采集中、高重金属污染风险的农田土壤开展盆栽试验,探究烟草—红叶甜菜轮作模式对2种农田污染土壤中Pb、Zn、Cu、Cd的修复潜力。结果表明:烟草和红叶甜菜对2种农田污染土壤中Pb、Zn、Cu、Cd均有一定的富集能力,其中对Cd的富集能力最为显著;在高重金属污染风险土壤中,烟草成熟期下部叶的Cd浓度最高,达41.63 mg/kg,富集系数(BCF)和转运系数(TF)分别为17.06和17.42,红叶甜菜成熟期根部Cd浓度为7.55 mg/kg,BCF为3.85,高于地上部位;在中重金属污染风险土壤中,烟草成熟期下部叶的Cd浓度达34.59 mg/kg,BCF和TF分别为40.69和13.67,红叶甜菜成熟期根部Cd浓度为4.33 mg/kg,BCF为7.69;轮作试验结束后,中、高重金属污染风险土壤中Pb、Zn、Cu、Cd全量浓度分别下降了2.99%、3.55%、12.41%、57.64%和3.32%、1.63%、9.45%、24.59%,同时,土壤中Pb、Cu、Cd有效态浓度显著降低。烟草—红叶甜菜轮作模式在中、高重金属污染风险农田土壤修复中具有一定的应用潜力。