Development of heat transfer and evaporation model of LNG covered by Hi-Ex foam

Natural gas is a kind of clean, efficient green energy source, which is used widely. Liquefied natural gas (LNG) is produced by cooling natural gas to −161 °C, at which it becomes the liquid. Once LNG was released, fire or explosion would happen when ignition source existed nearby. The high expansion foam (Hi-Ex foam) is believed to quickly blanket on the top of LNG spillage pool and warm the LNG vapor to lower the vapor cloud density at the ground level and raising vapor buoyancy. To identify the physical structure after it contacted with LN₂ and to develop heat transfer model, the small-scale field test with liquid nitrogen (LN₂) was designed. In experiment, three layers including frozen ice layer, frozen Hi-Ex layer and soft layer of Hi-Ex foam were observed at the steady state. By characterizing physical structure of the foam, formulas for calculating the surface of single foam bubble and counting foam film thickness were deduced. The micro heat transfer and evaporation model between cryogenic liquid and Hi-Ex foam was established. Indicating the physical structure of the frozen ice layer, there were a certain number of icicles below it. The heat transfer and evaporation mathematical model between the frozen ice layer and LNG was derived. Combining models above with the heat transfer between LNG, ground and cofferdam, the heat transfer and evaporation mathematical model of LNG covered by Hi-Ex foam was developed eventually. Finally, LN₂ evaporation rate calculated by this model was compared with the measured evaporation rate. The calculated results are 1.2–2.1 times of experimental results, which were acceptable in engineering and proved the model was reliable.     

城市污水生物脱氮除磷的新理论与技术

评述了近年来城市污水生物脱氮除磷理论和功能微生物的研究进展,重点介绍了生物处理的新方法：短程硝化反硝化处理法、厌氧氨氧化处理法、同步硝化反硝化处理法、同步反硝化除磷脱氮法,并总结了各处理工艺的应用状况。对生物脱氮除磷微生物学和新的理论技术发展趋势做出了展望。     

SBR法处理低C/N污水的工程应用——以某基地污水处理站改造工程为例

低C/N污水的生化处理过程中,由于碳源不足,不能满足硝化和反硝化的要求,造成出水NH3-N超标。采用SBR工艺对某基地污水处理站厌氧处理后的低C/N污水进行改造,处理后出水COD去除率达到97%以上,NH3-N去除率达到93%以上。     

沸石联合微生物固定化去除微污染水体中氨氮的研究

将沸石联合经过驯化的活性污泥微生物固定化,通过静态实验.考察了不同粒径沸石及不同组分固定化方法对沸石联合微生物固定化去除氨氮的影响;通过动态实验,考察了沸石联合微生物固定化去除微污染水体中低浓度氨氮的机制.结果表明,活性污泥经过16 d的驯化,氨氮去除率为90%以上;沸石吸附氨氮为快速吸附,粒径<0.5 mm的沸石的吸附容量明显大于其他粒径的沸石;不同组分固定化小球对氨氮的去除效率不同,各组分均有贡献,吸附容量依次为:沸石固定化小球>沸石联合微生物固定化小球>微生物固定化小球;沸石联合微生物固定化去除微污染水体中低浓度氨氮可分为4个阶段,即沸石吸附阶段、吸附饱和及微生物适应阶段、硝化作用明显加强和沸石部分再生阶段、微生物作用良好和沸石进一步再生阶段,最终沸石吸附与生物再生处于良好的动态平衡中,氨氮去除率达到60%左右.     

沸石改性及其去除水中氨氮的实验研究

通过实验研究了沸石改性条件及其对水中氨氮吸附去除的影响。结果表明,加热改性与无机酸改性不能显著提高沸石对氨氮的吸附量。利用NaOH改性的最佳浓度为1 mol/L,此条件下对氨氮吸附量可提高到650.68 mg/kg,为天然沸石的2.82倍。利用无机盐改性时,对氨氮吸附效果最好的是NaCl改性沸石,其次为KCl改性沸石与CaCl₂改性沸石。随着NaCl溶液浓度和改性时间的增加,改性沸石对氨氮的吸附量显著增加,可达天然沸石的3～4倍;在NaCl浓度为150 g/L与改性时间为18 h条件下,改性沸石对氨氮吸附量可达887.35 mg/kg,为天然沸石的3.84倍。     

红萍净化水产养殖水体的研究

利用红萍(Azolla)对富营养化水产养殖水体进行净化研究。结果表明,红萍能显著增加水体中的DO,增氧幅度随流量在16.88%～70.46%之间变化,随着养殖水体流经的层数增多或者处理的时间延长,红萍对水体的增氧量加大,水中DO最终趋向一个常数值K;同时,红萍对水体中的NH₃-N和TP都有明显的去除效果,NH₃-N去除率随流量在9.86%～38.90%间波动,TP的去除率则随流量的变化在5.80%～38.43%之间波动。可见,红萍是净化水质的良好材料,能有效改善水产养殖水环境。利用红萍净化水体将为解决高密度集约化水产养殖的瓶颈提供新途径,实现水产养殖用水的封闭循环利用。     

反渗透处理稀土氨氮废水试验研究

根据稀土冶炼厂排放的碳铵沉淀洗涤废水的水质情况,采用NH4Cl和 NaCl模拟废水进行了反渗透可行性对比实验。模拟实验发现,在相同条件下反渗透对NaCl 较NH₄Cl 有着更高的去除率,而NH₄Cl 相对NaCl则有着更高的产水速率。实际废水试验结果表明,在恒定操作压力范围内回收率为65%的条件下,NH₄Cl浓度为2.85 g/L的碳铵沉淀洗涤废水经反渗透处理其NH₄Cl去除率为77.3%,可作为氨氮废水的预处理。对该废水处理成本进行了分析,得出其约为2.7元/m³,比相近浓度氨氮废水的氨吹脱处理成本节省约26%。     

生物法同时脱硫脱硝试验研究

采用轻质陶粒生物滴滤塔处理摸拟燃煤烟气中二氧化硫和氮氧化物的试验研究,探讨生物法同时脱硫脱硝的影响因素及生物降解宏观动力学。研究结果表明,生物法能有效同时去除烟气中的二氧化硫和氮氧化物,烟气同时脱硫脱硝效率分别可达99.9%和88.9%。为获得最佳烟气同时脱硫脱硝效果,二氧化硫和氮氧化物进气负荷应分别＜140 g/（m³·h）和20 g/（m³·h）,循环液pH=7～8,空床停留时间为30.28 s,喷淋密度为8.81 L/（m³·h）。     

花叶芦竹水平潜流人工湿地脱氮性能研究

采用花叶芦竹水平潜流人工湿地处理生活污水,对其脱氮性能进行研究。结果表明：在HRT＝5 d,对TOC,NH⁺₄-N,NO^-₂-N,NO^-₃-N和TN的去除效果分别达到92％、93％、84％、51％和88％,相应空白湿地的去除率分别为91％、85％、-232％、-203％和66％。大部分TOC在湿地的前端被去除。花叶芦竹可以直接吸收氮素,向湿地输送氧气,通过根系分泌物提供碳源。因此,花叶芦竹人工湿地具有很好的硝化反硝化能力,实现了良好的脱氮性能。     

N掺杂TiO_2光催化剂的制备及其H_2O_2改性的研究

以钛酸四丁酯为前驱物,采用水解沉淀法制备了N掺杂TiO_2光催化剂和H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂.实验表明,H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂的最佳制备条件为:氨水(质量分数28%)加入量20 mL,焙烧温度500 ℃,H_2O_2(质量分数30%)加入量2.0 mL.日光下,N掺杂TiO_2光催化剂及H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂在反应90 min时的活性红紫去除率达99%,它们对活性红紫的去除率远高于P_(25)TiO_2光催化剂.H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂中N质量分数比改性前明显提高,制备的两种催化剂中不仅含有N元素,同时还含有C和H元素.