餐厨垃圾湿式厌氧消化最优有机负荷及失稳指标

为探究餐厨垃圾湿式厌氧消化最佳有机负荷及失稳预警指标,在(36±1) ℃单相连续搅拌条件下进行有机负荷(OLR)梯度实验。通过理论及数学分析确定90%含水率餐厨垃圾湿式厌氧消化的最佳OLR和失稳指标。当OLR（以VS计）为2.94 g?(L?d)-1时,挥发性固体去除率、甲烷产率、容积沼气产率分别为78%、0.58 L?g-1VS、2.99 L?(L?d)-1,此时厌氧反应器达到最佳运行状态。一定浓度的游离氨(FAN)会抑制微生物活性,触发挥发性脂肪酸(VFA)的积累,造成容积沼气产率降低,第36天,当OLR增至3.21 g?(L?d)-1时,FAN浓度升至区域峰值207 mg?L-1,但随后骤降35.9%（39 d）,分别造成VFA和挥发性脂肪酸浓度与碳酸氢盐碱度的比值(VFA/TA)从第37天的1 897 mg?L-1、0.22升高至第47天的4 755 mg?L-1、0.73,系统进入抑制稳定状态,最终导致容积沼气产率从第47天的2.66 L?(L?d)-1降至第48天的1.88 L?(L?d)-1,系统恶化。协同分析表明,当VFA和VFA/TA分别达到2 500 mg?L-1和0.35并出现持续上升的现象时,能提前7～8 d对90%含水率餐厨垃圾湿式厌氧消化系统的失稳提出预警。     

油脂含量和有机负荷对餐厨垃圾干式厌氧消化的影响

为了研究进料油脂含量(5%~25%)和有机负荷(40~60 kg VS/m3)对餐厨垃圾中温干式厌氧消化的共同影响,采用软件Design-Expert 8.0.6设计进料参数,以容积产甲烷率作为响应值,对14组序批式实验的结果进行回归分析,并建立容积产甲烷率与油脂含量和有机负荷间的回归方程。结果表明,当有机负荷为40 kg VS/m3时,甲烷产率随油脂含量的增加而增大;当有机负荷为50 kg VS/m3时,甲烷产率随油脂含量的增加先增大后减小;当有机负荷为60 kg VS/m3时甲烷产率随油脂含量的增加而减小。序批式实验中进料的最佳油脂含量和有机负荷分别为18.7%和42.9 kg VS/m3,对应响应面的理论容积产甲烷率最大值为32.74 L CH4/L。研究结论可以应用到实际工程中,为餐厨垃圾干式厌氧消化技术的推广提供一定的理论基础。     

城市污泥用作无土草坪基质

根据混料设计{3,2}单形格子理论设计,研究了蛭石、污泥堆肥与珍珠岩的不同配比混合基质对碱茅草生长的影响。分别从基质理化性状、碱茅草生长生理指标、草坪综合质量和草坪生产周期等方面分析了各基质的优劣。研究表明:蛭石与堆肥混合基质(T4),珍珠岩与堆肥混合基质(T6),蛭石、珍珠岩和堆肥混合基质(CK1)具有良好的理化性状,其养分充足,容重和pH值适宜,可促进株高增长,提高叶绿素含量。与大田(CK2)相比,T6、CK1游离脯氨酸含量明显较高(PP>0.05)。综合评价草坪草质量以CK1最高,T4次之。通过建立基质配比与碱茅草生产周期的关系模型模拟优化共得5 151套基质配比方案,其中生产周期最短为19 d,包含388套方案,体积分数范围分别为:49%≤x1(蛭石)≤87%,13%≤x2(污泥堆肥)≤31%,0≤x3(珍珠岩)≤29%;因此,将城市污泥堆肥用作无土草坪基质是一种非常经济有效的污泥资源化途径。     

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。     

不同粒径垃圾焚烧底渣的特性和PAHs含量及毒性浸出

研究了不同粒径垃圾焚烧底渣的质量分布、物质成分(XRF)、晶体结构(XRD)、PAHs含量、酸反应特性、PAHs含量以及在2种浸出液中的毒性浸出情况。在比较国内外相关研究的基础上,实验得出垃圾焚烧底渣主要分布在粒径大于0.28 mm范围内,相比一些地区的研究结果要偏细;主要的物质成分为SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O和K2O,而主要的晶体结构则分别为CaCO3、SiO2、Ca(OH)2和Mg0.3Ca0.97CO3,都与其他地区的研究结果基本相同;PAHs含量为0.043 4~0.247 mg/kg,与一些研究欧洲地区底渣中PAHs的含量的结果基本相近,且PAHs同类物的含量也随着底渣粒径的减小而增大;同时,实验还得出底渣中8种重金属在2种浸出液中的浸出浓度都未超出危险废物浸出毒性鉴别标准值(GB 5085.3-2007),但当底渣粒径大于0.6 mm时,其对环境中酸性物质的缓冲能力变弱。通过比较国外的一些研究结果,得出如将底渣作为建材利用时,需采用相应防范措施以防止其所含的重金属对周围土壤和水体的影响。希望能为进一步认识、处理和利用垃圾焚烧底渣提供一定的理论参考。     

SMAD-BBR组合工艺在高浓度洗涤废水处理中的应用

针对当前化工行业洗涤废水COD高、毒性强、表面活性剂多导致难处理难降解的问题,以青岛市某化工厂生产车间的设备清洗废水为对象,在实验室小试的基础上,设计并建立了处理规模为2.0 m³·d⁻¹的SMAD-BBR组合工艺系统用于处理该洗涤废水。经过4个月的现场调试运行,研究了SMAD-BBR组合工艺对洗涤废水的处理效果。结果表明：SMAD-BBR组合工艺能够有效地降解该化工厂的清洗废水,其中COD去除率为99.1%、NH₃-N去除率为95.6%、TP去除率为82.5%;在稳定运行期间水质波动较大时,出水仍能稳定达标,表明组合工艺具有较强的抗冲击负荷能力;通过增加BBR曝气区中的MLSS,从而提高了生物量,使洗涤废水在曝气处理时泡沫严重的情况得到了有效的解决;经计算,SMAD-BBR组合工艺处理洗涤废水,每年可为该化工厂节约140×10⁴元。通过分析可知,SMAD-BBR组合工艺在处理洗涤废水方面有良好的应用前景。     

电石炉烟气趋零排放技术方案研究

电石工业作为我国重要的基础化工行业,也是高耗能、高污染的行业。由于电石炉烟气自身的特点,使其净化难度大,大量烟气及粉尘带来了严重的环境问题。将电石炉高温烟气作为石灰煅烧的燃料,再将石灰窑产生的烟气用于焦炭干燥,然后将烘干后的废气引出,作为助燃空气直接用管道输送至自备电厂,在利用热烟气中的显热的同时,在锅炉中通过燃烧去除烟气中的大部分污染物,随后烟气进入污染物控制系统中,将其中的污染物去除后排放,可使电石大气污染物达到趋零排放。     

基于层次分析法的模糊综合评判在危险废物填埋场场址比选中的应用

以江苏省某市2个拟建危险废物填埋场址(E和F)为研究案例,通过综合比较2个拟建场址的地质条件、场地建设、环境保护和交通运输等影响因素,建立了基于层次分析法与模糊综合评判法相结合的优化选择方法;以层次分析法建立危险废物填埋场选址评价指标体系,构造判断矩阵,在确定各制约因素及子系统权重值的基础上,利用模糊综合评判法建立各指标因素相对应的隶属函数和模糊综合评判矩阵;评判矩阵与指标权重结合,计算出各场址相应的综合适宜性评价得分,参照危险废物填埋场适宜性等级标准,最终选出最佳场地。结果表明：场址E的综合适宜性评分为96.3,为最佳场地;场址F的综合适宜性评分为86.8,为适宜场地。     

石墨炉原子吸收分光光度法测定固体废物中的钡

研究了石墨炉原子吸收分光光度法测定固体废物中钡的方法。确定了石墨管类型、最佳升温程序和酸消解体系等的测定条件,并通过实际样品检测验证了方法的可行性。结果表明,采用热解涂层石墨管,当溶液钡浓度在0~50.0 μg/L,最佳灰化温度为1 000 ℃,最佳灰化时间为8.0 s,最佳原子化温度为2 600 ℃,最佳原子化时间为2.8 s时,钡浓度与吸光度呈良好的线性关系,相关系数为0.999 1,方法检出限为2.7 mg/kg,相对标准偏差为2.7%~5.4%,实际样品的加标回收率为89.5%~94.5%。     

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。