城市污泥两段式催化热解制合成气研究

为了把城市污泥中温热解产生的挥发性产物转化为可直接利用的洁净可燃性气体或重要的化工原料合成气,采用两段式热解装置对城市污泥进行了催化热解实验研究,讨论了不同催化剂对城市污泥热解挥发性产物的催化裂解能力,结果表明:城市污泥在热解终温500℃,热解液产率最大,超过500℃,热解液产率减少,热解气增多,固相产率基本不变;城市污泥热解液的裂解温度需在900℃以上,产生的气体组分主要为H2、CO、CH4等小分子非冷凝性气体;Ni/分子筛复合催化剂对热解液转化为合成气的作用效果较好,合成气体(H2+CO)体积含量占气体总量的85%以上.

高效液相色谱法测定腈纶废水中的特征污染物

N,N-二甲基乙酰胺和丙烯腈为腈纶生产废水中的两种特征污染物,对二者的准确测定至关重要;文章优化了高效液相色谱法测定二者混合液的操作条件:流动相配比、流动相流速、柱温,实现了高效液相色谱法对DMAC和丙烯腈的完全分离。结果表明:色谱柱:Agilent Eclipse XDB-CN(5μm×4.6mm×150mm)不变的情况下,柱温为25℃;流动相,水∶甲醇为70∶30;流速为0.6mL/min时,二者的分离度达到5.45,能对二者进行有效的完全分离。

SBBR处理腈纶生产废水的实验研究

二甲基乙酰胺湿纺腈纶废水是含有难降解物质的化工废水,碳氮比低,水质波动大。采用序批式生物膜反应器对二甲基乙酰胺湿纺腈纶废水进行实验研究,结果表明：在工艺参数为曝气时间3 h,溶解氧4.5~5.5 mg/L,补充无机碳源碳酸氢钠0.5 mg/L,缺氧停留时间2 h的工况下,COD去处理率为75%,BOD为98%,TOC为70%,NH4＋-N为94%,TN为80%,DMAC达到99%。

双波长分光光度法测定含硝酸盐水样中二甲基乙酰胺

紫外分光光度法是目前水中N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）的常用分析方法。研究结果表明,硝酸盐对紫外分光光度法测定DMAC具有很强的干扰。本研究中提出一种双波长法用于消除水中硝酸盐的干扰作用,所采用的波长对为194.0nm和219.0nm。精密度实验及加标回收实验表明,方法的相对标准偏差在4%以内,回收率为95%~102%,可有效消除硝酸盐的干扰作用。

球状颗粒多孔介质喉道算法及应用

建立了一种球状颗粒多孔介质喉道算法。结合油田污水中悬浮物粒径特征,通过该算法筛选出合适的石英砂颗粒滤料粒径及占比,并人为调控石英砂颗粒滤料的平均喉道,以增强石英砂颗粒滤料对悬浮物的拦截卡堵功效,使油田污水处理工艺对悬浮物的去除率由62.33%提升到94.50%,二次过滤环节的悬浮物去除贡献率由10.86%提升至41.20%。

厌氧微生物对CO的降解转化特性研究

为评价生物法同步沼气提纯与合成气利用工艺的可行性,文章通过批实验考察了不同初始CO含量、气液传质速率和污泥形态条件下微生物对CO的降解转化特性。结果表明:CO被厌氧微生物完全降解转化所需的时间随其初始含量升高而延长,当CO初始含量分别为10%,20%和40%时,絮状污泥完全降解CO所需时间分别为3,7和15 d,颗粒污泥需2~3 d;不同气液传质速率对絮状污泥降解CO的影响不大,但能明显影响颗粒污泥降解转化CO,在相同初始CO含量(20%)条件下,颗粒污泥在高气液传质速率时对CO的最大降解速率比低气液传质速率时提高近2倍;颗粒污泥实验组中CO的最大降解速率比絮状污泥提高了约85%~90%,有望在后续同步沼气提纯与合成气利用工艺中得到应用。

EGSB能源回收污水预处理浓缩碳源水解液

传统的污水处理需要消耗大量的能耗换取清洁水,已是不可持续的处理方法。污水本身具有良好的资源化潜力,客观上污水中蕴含着大量有机物,转化为可利用资源。在双碳背景下,从污水中提取能源已成当前污水处理行业的热点。采用厌氧膨胀颗粒污泥反应器处理污水预处理浓缩碳源水解液,产生可利用的沼气。根据能源估算,当前污水厂进水低COD情况下,污水预浓缩碳源通过甲烷回收能量占污水处理能耗的61.8%,不能达到污水厂碳中和的目的;污水预浓缩碳源与餐厨垃圾协同厌氧消化,不仅能够实现污水厂碳中和,还可以向厂外输出额外的能量。市政污水预处理碳源浓缩-碳源水解-EGSB路线是完全可行的,是实现污水处理碳中和的重要途径,可为国家减污降碳协同增效贡献行业重要力量。

从“中国制造”到“中国创造” 环保装备重器—污泥喷雾干化—焚烧集成装备

随着城市化进程加快,我国城市污水处理量不断提高,污泥产量也逐年增长,但“重水轻泥”现象一直存在,污泥无害化处置率依然很低。据“水十条”目标,我国现有污泥处理处置设施应于2017年底前基本完成达标改造,地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上。然而,面对年产5000多万吨的污水污泥(以含水率80%计),我国污泥安全处理处置率却只有20%。

城市污泥与煤混合热解特性及动力学分析

为了污泥与煤混合热解的实验研究及工程化应用提供初步的数据及理论支持,利用热重分析仪讨论了污泥与煤混合热解的主要影响因素(加热速率、热解终温及混合比例)以及动力学参数。结果表明:加热速率对污泥热解影响较小;混合物热解终温与煤的热解终温基本一致;煤在污泥(干基)中的添加比例小于50%有利于挥发分的产出;通过热解特性及动力学参数分析,得出混合物比单一物料更易分解,且两者存在一定的协同效应;建立了污泥与煤不同混合比例在有机质主要热解区间内的经验动力学方程,经具体混合比例验证,经验动力学方程推导出的动力学参数及TG曲线与实际实验结果吻合较好。

水样中二甲基乙酰胺不同测定方法比较

水样中二甲基乙酰胺的测定方法主要有紫外分光光度法、双波长法、高效液相色谱法及气相色谱法。对前3种方法进行了探讨,结果表明:紫外分光光度法操作简单、使用广泛;双波长法能消除硝酸盐对二甲基乙酰胺测定的干扰;高效液相色谱法可对复杂水样中的二甲基乙酰胺进行测定,但仪器昂贵。3种方法各有特点,要根据具体所测的水样特征和实验条件选择合适的测定方法。

城市污泥热解中试系统集成一体化研究及运行效果评估

为了促进城市污泥热解工艺的工程化应用,组建了污泥热解系统、热解产物分离回收利用系统、废气净化排放系统于一体较完整的热解中试装置,在实现污泥有效处置的同时也实现了高值能源回收利用。中试工况优化,较好工况为：热解时间30-40 min,热解终温450-500℃,在此条件下,干化污泥（含水率5%）减量率为50%;热值为33.8 MJ/kg的热解油产率为17.1%左右。通过对中试运行效果的评估,得出热解油和热解气两者能量或污泥炭自身能量可供干化污泥热解本身所需能量,从而为推动污水污泥热解工艺的工程化利用提供了支持。

高级氧化-生化深度处理工业园区生化尾水

为了开发高效快速的污水深度处理工艺及设备,本研究对单一O3,O3/UV,O3/H_2O23种高级氧化工艺进行筛选和参数优化,从经济效益及反应效率的角度,O3/UV工艺较佳。选取O3/UV与曝气生物滤池(BAF)组合工艺对工业园区污水厂生化尾水进行处理,考察了臭氧投加量、臭氧接触时间、紫外灯功率等影响因素。结果表明,在臭氧投加量为15mg·L^(-1),臭氧接触时间4 min,紫外灯功率960 W,BAF水力负荷0.51 m·s-1,气水比3∶1的条件下,出水达到城镇污水厂一级A排放标准。

铁铜内电解处理二步湿法腈纶聚合单元废水

采用铁铜内电解法处理二步湿法腈纶聚合单元废水,考察了不同反应条件对COD去除率的影响。实验结果表明:最优条件为pH3、搅拌转速600 r/min、铁量为300 g、硫酸铜的量为10 g、反应时间90 min。在此情况下,COD去除率达到70%,出水B/C值由0.2提高到0.57。降解反应符合四级反应动力学方程。在有机物去除过程中,电解起到了关键作用。

O_3/UV降解含氮杂环化合物喹啉

本研究采用O_3/UV工艺降解喹啉溶液,系统地探讨了喹啉初始浓度、反应后置时间、初始pH、HCO_3^-浓度等因素对降解过程的影响.通过测定降解过程中的中间产物,分析了喹啉的降解机制及途径.结果表明随着喹啉初始浓度增加,反应表观速率常数和去除率都降低;pH(7~9)碱性条件时降解效果最好;HCO_3^-的存在明显降低了喹啉的去除率,加入100 mg·L^(-1)HCO_3^-喹啉去除率降低了42.01%;反应后置时间对喹啉的去除率及矿化率基本没有影响.喹啉的降解中间产物主要为8-羟基喹啉、5-羟基喹啉、2(1H)-喹啉酮、2-吡啶甲醛等,喹啉在O_3/UV体系中的降解途径主要由羟基自由基(·OH)、O_3氧化剂发生的加成反应、取代反应、亲电反应等.

管式O_3/UV-BAF处理印染生化尾水的中试实验

以印染污水生化处理出水为研究对象,组建了集管式臭氧/紫外(O_3/UV)反应系统、臭氧发生系统、气液分离系统、臭氧破坏系统和生物曝气滤池(BAF)系统为一体的中试集成设备。分别研究了各单元及O_3/UV-BAF一体化设备的运行效果。结果表明,COD范围为62.3～102.1 mg·L^(-1),平均值为83.2 mg·L^(-1)时的进水经过O_3/UV处理后,BOD5浓度可增加3倍以上,该处理单元可提高污水的生化性能;而单独BAF处理,COD去除率仅为22.5%,表明该污水生化性能较差(BOD5/COD=0.117)且出水COD浓度也不能达到排放标准;O_3/UV-BAF联合工艺对印染废水则呈现良好的处理,出水COD去除率达到46.93%,UV_(254)去除率为39.73%。此外,该联合工艺对色度、TN和TP也具有较好的去除效果,去除率分别为54%、34.52%和53.81%,均可达到排放标准。通过对O_3/UV-BAF一体化中试设备的评估,为管式O_3/UV高级氧化大规模工程应用提供技术支撑。

臭氧高级氧化法降解生化尾水中喹啉

采用O_3、O_3/UV、O_3/H_2O_23种工艺对喹啉的去除、矿化效果,生化性提高及降解规律等方面进行了对比分析,结果表明,单独H_2O_2、单独UV不能有效地降解喹啉;单独O_3、O_3/H_2O_2对喹啉有一定的去除效果,但两者差别不大;反应时间为6 min时,喹啉去除率分别为78.7%和79%,反应30 min时,喹啉的矿化率为33.4%和38.2%;O_3/UV工艺明显优于前2种,在6 min内,喹啉基本降解完全,30 min矿化率超过90%;3种工艺的降解过程都很好地满足伪一级动力学规律,O_3/UV的表观反应速率常数(0.7204 min^(-1))大于单独O_3(0.2832 min^(-1))和O_3/H_2O_2(0.29 min^(-1))工艺的表观反应速率常数;采用O_3/UV工艺处理实际工业园区生化尾水,6 min内喹啉降解完全,30 min时,COD去除率为88%,TOC的去除率达到89%,UV254的去除率为96%,出水指标达到《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》一级A标准。

UV/O_(3)/PS耦合工艺在含酚废水处理中的应用

针对目前高级氧化技术处理含酚废水存在O_(3)利用率低等缺点,为提高反应体系强氧化性物质的含量,强化水体中酚类物质的降解与矿化,提出了UV/O_(3)/PS耦合体系;在探究多种不同耦合体系的苯酚降解率和TOC去除率、反应影响因素和活性物质的基础上,进一步发掘该体系降解含酚废水的潜力与优势。结果表明:UV/O_(3)/PS体系在15 min内可将苯酚完全降解;相较于单一的UV/O_(3)法或UV/PS法,水中酚类的矿化率分别提高了47.36%和39.93%;通过对多种影响因素进行分析,确定了UV/O_(3)/PS体系中合适的O_(3)与PS投加量,并发现UV/O_(3)/PS体系对pH和HCO_(3)-适应范围较广,在难降解废水处理中具有广泛的应用价值;通过ESR分析发现耦合体系在UV的催化下产生的·OH和·SO_(4)^(-)比单一体系更多,具有促进作用。由此可知,UV/O_(3)/PS耦合工艺能在较广的适应范围内较好的降解酚类物质。该研究结果可为UV/O_(3)/PS耦合工艺对含酚废水的降解提供理论参考。

不同形态厌氧氨氧化菌处理磁分离出水脱氮性能及微生物群落结构变化分析

采用两种不同形态(固定生物膜和颗粒态)的厌氧氨氧化菌(AnAOB),考察了其对磁分离出水的脱氮性能、氮负荷的差异,同时从分子生物学的角度分析了微生物群落结构的变化.结果表明:采用自模拟污水,35℃恒温、不同水力停留时间(HRT)条件下,两个反应器对NH+4⁃N和NO-2⁃N的去除率均大于90%.此外,反应器内的微生物群落结构也发生改变,固定生物膜和颗粒反应器中Candidatus Kuenenia菌属消失,Candidatus_Brocadia、Candidatus_Jettenia成为体系厌氧氨氧化优势菌属,相对丰度分别上升至0.89%、0.63%(固定生物膜)和8.79%、2.92%(颗粒).采用磁分离出水,随着HRT的降低,两种形态的厌氧氨氧化菌对NH+4⁃N和NO-2⁃N去除率均在80%以上.反应器中厌氧氨氧化菌Candidatus_Brocadia、Candidatus_Jettenia的相对丰度明显下降,最终稳定维持在0.7%左右,并伴随异养菌的出现.

基于膜分离的原污水碳源浓缩与能量平衡分析

将污水中蕴含大量的有机物收集浓缩转化成甲烷等可利用能源,是污水资源化利用的重要方式。利用膜分离作用,将原污水的有机物直接收集浓缩,并探索最佳运行参数和操作策略。结果表明,截留有机物停留时间为3~4 d较合适,耗氧污染物(以COD计)回收率超过90%。能量平衡分析显示,通过回收有机物转化为甲烷能量为0.087 6 kW·h^(-1)·m^(-3),回收量占总能耗的33%。中孔纤维膜表面形成的吸附性滤饼层阻止有机物与膜紧密结合,提高了膜分离效率。进一步解析了膜污染控制机理,以探索提高耗氧污染物(以COD计)浓缩效率的优化方案。本研究结果可为污水碳源捕获方法的研究提供参考,对城市水务行业碳减排工作有积极意义。

餐厨垃圾分选有机废物热解动力学特性分析

针对餐厨垃圾生物处理过程中产生的有机废物,为了实现餐厨垃圾的资源化利用,使用热重分析仪对其典型组分:塑料、骨头及难降解生物质,进行了单独及混合热重(TG)特性研究。结果表明:难降解生物质(BRB)、骨头等生物质类物质失重温度较低,最大失重率温度分别为325和341℃,塑料的失重温度较高,最大失重率温度在475℃;通过对混合物料的热重曲线和动力学分析,在较低温度(<400℃),塑料和骨头对热解过程有一定的抑制作用,而在高温(>400℃)状态下,二者在热解过程中有协同作用;含有3种组分的实际物料在166~361℃条件下热解过程符合二维相界反应(函数为2(1-α)1/2);而在361~550℃热解符合三级动力学反应(函数为(1-α)3),在整个温度阶段(166~550℃)中的实际活化能低于模拟活化能(59.69<86.57 k J·mol-1),表明3种物料混合热解有协同作用。