Emergency shutdown of fluidized bed reaction systems

With several industrial applications of fluidized bed technology recently commercialized worldwide, it becomes essential to develop safe operation methods for fluidized bed reaction systems (FBRSs) to prevent any influence on their process values, which lead to accidents. To preventing any disaster or malfunction in an FBRS, an emergency shutdown system (ESD) is initiated, closing the reaction system in case of any abnormality by effectively isolating the flammable gas. However, an ESD is also prone to the “inactivation problem,” in which in the case of failure it initiates the emergency shutdown, even when the operating conditions of the reaction system are abnormal. It is also vulnerable to a “malfunction problem,” where the emergency shutdown is performed even when the operating conditions of the reaction system are normal. In this study, these problems were solved by investigating a reaction system through the monitoring of appropriate parameters and setting up of trigger levels, which reflect the uniqueness of an FBRS using an ESD. The parameters were identified by analyzing the scenario leading to an accident. The trigger levels were determined as the points at which the loss is smaller in the presence of an ESD, as compared to the value of the loss function in the presence or absence of an ESD. Furthermore, the ESD design model was applied as a case study in the ammoxidation process of propylene. The results showed that an ESD can prevent an approximately 8 billion yen of loss due to accidents in plant operations, against an investment of 200 million yen.     

ABR反应器的碱度变化及调控研究

研究了折流厌氧反应器(ABR)运行中碱度的变化情况及其与ABR各格室中VFA、pH和COD变化之间的关系.结果表明,碱度沿程变化与反应器的VFA浓度变化密切相关,碱度和pH值的最低点出现在VFA浓度最高点.碱度条件是通过pH值影响系统的运行.ABR沿程碱度和pH值变化都存在一个先降低后上升的过程.碱度控制一般以保证ABR沿程最低pH值不低于6.0为准,6.5以上为佳.进水碱度的下限与反应器的进水浓度密切相关.在低负荷COD条件下[3.7 kg/(m³·d)],保持ABR运行良好的最低碱度为800 mg/L.     

喷淋环栅式除尘脱硫反应器的数学模拟

研制了一种由内外圈构成的喷淋环栅式除尘脱硫反应装置,气、液两相在内外圈之间通向运动,紊流冲激环栅时接触传质。基于溶质渗透理论,提出了以内塔穿孔速率V,液气比L/G,吸收浆液pH值为参数的脱硫效率模型。对比某电厂工况条件下测得的一系列实验数据,显示出该模型与实际情况具有良好的一致性,表明该模型可以用来作为工程设计、最优化技术和推测工业数据的理论参考工具。     

煤制乙二醇废水预处理装置的工业化调试

针对煤制乙二醇废水含高浓度硝酸盐氮的特点,设计了缺氧膨胀床(AEB)反应器预处理装置,并进行了工业化启动和调试运行,考察了其在反硝化连续流运行条件下的处理效果及工艺参数变化。结果表明,AEB反应器启动后,填料层生物膜挂膜快速且生长稳定。反应器在工业化调试阶段运行稳定,COD和TN的去除率和去除负荷较为稳定。在受到来水冲击后,AEB反应器处理效果稳定,出水可在短期内恢复正常。该技术的系统操控参数范围较广,易于工业化操控运行,在煤制乙二醇废水和其他含高浓度硝酸盐氮废水的处理中具有较大的推广价值。     

超临界水氧化处理高浓度丙烯酸废水

采用超临界水氧化（SCWO）技术在连续蒸发壁式反应器内处理高浓度丙烯酸废水。实验结果表明：SCWO能有效地处理丙烯酸废水,废水COD和TOC去除率分别达到99％左右,且反应时间短;反应温度、反应压力和氧化剂加入量的增加有利于COD和TOC去除率的提高。实验得出的废水处理最佳工艺条件：反应温度693K、反应压力24～26MPa、氧化剂加入量1．0～1．5倍。对反应器出口试样进行色谱-质谱联用分析结果表明,小分子醇、醚类以及CO2和CO是主要的液相产物和气相产物。针对腐蚀和盐沉积问题,提出了预防措施。     

含碳纳米TiO2光催化降解甲醇

采用管式光催化反应器,在石英玻璃管壁上涂镀含碳纳米TiO2薄膜,研究含碳纳米TiO2对甲醇气体的光催化降解性能。实验结果表明：随气体流量增加,甲醇降解率呈线性降低;在气体流量为200mL／min、相对湿度为40％、甲醇初始质量浓度为90～170mg／m^3的较佳条件下,甲醇降解率维持在80％以上,最高达85％;在甲醇初始质量浓度为150mg／m^3、气体流餐为200mL／min、相对湿度为40％的条件下,德国Degusa—P25光催化剂对甲醇的平均降解率为89％,含碳纳米TiO2对甲醇的平均降解率为82％,最人降解率为85％。     

采用两段SBR工艺处理石化废水

采用两段序批式活性污泥反应器（SBR）工艺处理高浓度石化废水,考察了DO、MLSS、反应温度对废水处理效果的影响。实验结果表明,两段SBR系统中有机物降解存在着不同的作用机理,第一段主要以去除易降解有机物为主,第二段主要以去除难降解有机物为主。在进水COD为4000mg／L、SBR1中DO为4～5mg／L、MLSS为5000mg／L,SBR2中DO为2～4mg／L、MLSS为3000mg／L、反应温度约为20℃的条件下,废水COD去除率达90％以上。     

厌氧氨氧化微生物颗粒化及其脱氮性能的研究

利用厌氧颗粒污泥作为种泥,启动SBR反应器,旨在培养厌氧氨氧化颗粒污泥以及研究其脱氮性能.结果表明,水力停留时间(HRT)是富集厌氧氨氧化微生物的1个重要控制因素,以HRT为30 d,第58 d时,SBR反应器就出现厌氧氨氧化现象,与此同时,颗粒污泥由灰黑色变为棕褐色,粒径减小.到第90 d时,成功培养出厌氧氨氧化颗粒污泥,NH⁺₄-N和NO^-₂-N同时被去除,最大去除速率分别达到14.6 g/(m³·d)和6.67 g/(m³·d).从第110　d开始,逐步降低HRT,以提高基质负荷促进厌氧氨氧化菌生长.到目前t＝156　d,HRT降到5　d,氨氮和亚硝酸氮的去除率分别达到60.6%和62.5%,亚硝酸氮/氨氮的比率为1.12.污泥也由棕褐色变为红棕色,形成红棕色的具有高厌氧氨氧化活性颗粒污泥,总氮负荷达到34.3 g/(m³·d).     

丙酸的加入对厌氧-低氧同时生物除磷脱氮系统的影响

2个实验室规模的序批式反应器（SBRs）在厌氧-低氧（0.15～0.45 mg·L^-1）条件下运行,以比较丙酸的加入对同时生物除磷脱氮系统的影响.结果表明,无论是丙酸与乙酸的混合酸（碳摩尔比为1.5/1）作为碳源（SBR1）,还是乙酸作为单独碳源（SBR2）,系统都发生同步硝化反硝化和磷的去除（SNDPR）,并且氨氮被全部氧化,系统中没有亚硝酸盐的大量累积.与SBR2相比,SBR1中厌氧阶段磷释放量少,聚羟基戊酸（PHV）合成量高,好氧末磷剩余量少,硝态氮累积少,因此SBR1中总氮和总磷的去除率（分别为68%和95%）比SBR2（分别为51%和92%）高,加入丙酸有助于SNDPR系统保持较好的除磷、脱氮效果.     

生物膜法污水处理工艺中微生物量的对比研究

采用生物膜法污水处理工艺,对深圳布吉秀峰工业城污水进行现场中试研究.出水中有机物BOD₅,COD_Cr及悬浮物去除率一般在80%以上,曝气生物滤池工艺中的污泥质量浓度2倍于生物接触氧化工艺,曝气生物滤池中的原生动物及后生动物密度比生物接触氧化工艺高出1～2个数量级.试验中曝气生物滤池的去除效果比生物接触氧化工艺稍好,从反应器中污泥质量浓度(ρ(MLSS))及原生动物、后生动物数量的比较进一步证实这一结论.