基于Aspen Plus的MSW气化熔融工艺全流程模拟研究

城市固体废物(MSW)气化熔融工艺能够减少二噁英的生成和熔融固化重金属,是一种清洁高效的固体废物处理方式。已有研究多针对MSW的热解特性以及污染物的生成与排放,而对气化熔融工艺系统模块之间的影响和各反应器间物质流、能量流的联动变化过程研究不足。利用Aspen Plus模拟平台,基于吉布斯自由能最小化原理,对MSW气化熔融工艺进行了全流程模拟研究,分析了垃圾干燥温度、垃圾含水率、气化温度、气化介质以及灰熔点对工艺流程节点参数、物质流和能量流的影响,并提出了优化的工艺流程和运行参数。结果表明:在垃圾热解模拟时,垃圾含水率为9%,通过烟气循环能达到能量自给;在相同条件下,以水蒸气作为气化介质的气化效率最高,且在气化温度为850℃,水蒸气当量比为50%时,达到最佳工艺效果;当气化后产生的焦炭在熔融炉内燃烧刚满足灰熔点温度时,灰熔点的升高使气化剂比例、气化气有效气体摩尔流量和碳转化率不断降低。不同工况下的物质流、能量流的变化对实际工程具有指导意义。

水泥窑协同处置MSW环境负荷与性能耦合评价

基于中国某水泥厂2022~2023年生产数据及近3年国家/行业统计数据进行生命周期评价,核算水泥窑协同处置城市生活垃圾(MSW)生产不同品种水泥的环境负荷;联合数据质量指标评估和蒙特卡洛模拟来综合评估最终结果的不确定度.与常规工艺相比,水泥窑协同处置工艺生产每吨熟料的综合环境负荷降幅为7.82%;4种水泥中,P·O 52.5水泥的综合环境负荷最大,但其单位强度的环境负荷相对较小.综合考虑,采用水泥窑协同处置工艺生产P·C 42.5水泥与采用常规工艺生产P·O 42.5水泥相比,其综合环境负荷降幅为16.87%.

MSW介质含水率与介电常数的关系模型试验研究

时域反射测量(TDR)利用水的介电常数与岩土介质介电常数差异较大的特点,由电磁波反射波形分析得到岩土介质的介电常数和电导率,并通过经验关系换算获得含水率。目前,在岩土工程领域采用TDR测试含水率的研究及应用多局限于土介质,很少有关于城市固体废弃物(MSW)方面的研究。采用一种基于表面反射法原理研制的四针式TDR传感器,通过室内标定试验建立MSW介质含水率与其介电常数的经验关系模型,该模型考虑了介质孔隙率的影响,基于该模型的TDR测试结果与烘干法测试结果的误差不超过±5%。

基于灰色系统的城市生活垃圾产生量预测研究

探究“无废城市”建设下城市生活垃圾产生量影响因素有助于指导城市制定有效的治理方案。基于灰色系统,以11个国内“无废城市”建设试点城市为对象,采用灰色关联分析法研究城市生活垃圾产生量的相关影响因素,并通过灰色预测模型预测城市未来9年的生活垃圾产生量。结果表明:1)城市的经济发展水平对生活垃圾产生量的影响最大,其相关影响因素的影响程度表现为地区生产总值>社会消费品零售总额>第三产业占比>人均GDP。2)GM(1,1)模型预测10个试点城市生活垃圾产生量的结果表明,2023—2030年重庆市和深圳市的生活垃圾产生量年增长率基本保持不变,威海市、盘锦市、三亚市等8个城市的生活垃圾产生量年增长率逐年降低,以铜陵市的降低幅度最大,绍兴市最小。3)加入5个相关影响因素的GM(1,N)模型预测6个试点城市生活垃圾产生量表明,2023—2030年盘锦市和重庆市的生活垃圾产生量年增长率呈下降趋势,深圳市、许昌市、三亚市、徐州市的年增长率逐年上升,增长幅度最大的是深圳市,最小的是徐州市。研究结果可为“无废城市”建设背景下城市的固废管理提供有效策略支撑。

回转窑内MSW轴向传输和扩散的数学模型和仿真

本文发展了随机颗粒轨道模型并用来预测ＭＳＷ在回转窑内轴向传输和扩散现象，即停留时间分布。模型创新性在于：（１）首次采用颗粒受力矢量分析而非Ｓａｅｍａｎ倡导的几何分析来确定窑内单历程中颗粒的滚落轨迹；（２）充分考虑了ＭＳＷ在回转窑内分离现象，引入参数来表达颗粒滚落过程的随机分布函数。模型计算值和试验结果取得良好的一致，可以为回转式热解或焚烧炉的设计和运行提供依据。

城市固体废物(MSW)热解特性及其动力学研究

利用热重-差热分析仪对城市固体废物（MSW）中厨余物、废纸、废塑料、废木料和废织物等典型有机组份进行了热分析研究。试验载气为高纯氮气．加热速率为10K／min．终温为773K。通过对热重（TG）、差热（DTA）和微分热重（DTG）曲线的深入分析，得出了MSW中几种典型有机组份的热解反应动力学参数，并提出了相应的热解机理。

热−力耦合作用下垃圾土体积变形特性和模型研究

城市生活垃圾填埋场因有机质降解产热导致其内部温度长期高于环境温度,引发工程运维问题。垃圾土温控三轴试验结果发现,温度变化引起的垃圾土体积应变与应力水平有关,且弹性体积应变占比较大,影响以塑性体积应变为硬化参数的弹塑性本构模型研究。在前期试验基础上,采用GDS温控应力路径三轴仪,研究了排水条件下温度对垃圾土中黏土体积变形特性和压缩特性的影响,并与相同条件下垃圾土体积变形特性进行比较,揭示了温度变化对垃圾土体积变形特性的影响机制。基于垃圾土温控三轴试验结果,推导了垃圾土热弹塑性压缩指数λT和热弹性压缩指数κT的确定方法;采用等效应力原则,假设温度变化引起的弹塑性体积应变等于某一等效应力增量引起的弹塑性体积应变,建立了垃圾土在热−力耦合作用下的体变计算模型,并对模型进行了验证分析。研究结果表明,孔隙比是影响垃圾土温度体积应变的主要因素;垃圾土的λT和κT随初始固结应力的增加而减小,比黏土高一个数量级;选取常温下相应固结应力水平的回弹指数κ和压缩指数λ比例值(κ/λ)能够较好地模拟热−力耦合作用下垃圾土的体积变形特性。

不同缓冲剂调节pH值影响MSW反应器运行的对比

反应器填埋场很大程度上缩短了城市固体废物(MSW)的稳定化时间。渗滤液循环是实现反应器的有效途径不同渗滤液pH值条件下反应器的运行效率是不同的。本文采用两种缓冲剂,熟石灰和粉煤灰对渗滤液pH值进行调节,讨论它们对渗滤液回灌、废物稳定化的影响。同时,本文也分析了两种调节方法的区别。实验证明了调节后的环境有利于固体废物中有机污染物的去除,对金属离子和盐类没有明显去除作用。两种调节方案都是简单、经济可行的。

基于土水特征曲线预测城市固体废弃物(MSW)非饱和渗透系数研究

基于对人工配制的城市固体废弃物(MSW)的土水特征试验,研究了不同有机含量、不同孔隙比下MSW的非饱和渗透系数,得到了MSW非饱和渗透系数随有机含量和孔隙比变化的定量关系式。研究结果表明在双对数坐标系下,MSW的气相和液相非饱和渗透系数和吸力几乎为线性关系;对于相同的吸力作用,孔隙比越大,其液相和气相非饱和渗透系数也越大;总体上液相非饱和渗透系数的变化范围为10-11～10-5 cm/s,气相非饱和渗透系数的变化范围为10-5～10-2 cm/s。与有机含量的变化相比,孔隙比的变化对MSW非饱和渗透特性的影响较为明显。公式验证表明,利用该方法预测已知成分和孔隙比的MSW的非饱和渗透系数是可行的。

城市固体废物(MSW)填埋场中单元覆盖层防渗研究进展

根据世界各国的经验,在未来相当长的时期内,填埋仍将是城市固体废物(MSW)的主要处置方式,但MSW渗滤液的产生及处理不仅加大了填埋场的建设及运行成本,而且也增大了发生二次污染的风险。MSW填埋结构中的单元覆盖层具有防止降水入渗、减少(或消除)渗滤液数量的重要作用,而这种作用能否充分发挥则取决于其渗透性能,因此,单元覆盖层的防渗研究具有重要的实用价值。文章重点介绍了该领域研究已取得的进展,包括阳离子、阴离子、pH及氧化物等对饱和土体渗透性的影响、非饱和土体胀缩行为与渗透性变化的描述及饱和、非饱和土体隔水性能优化等;提出了该领域研究中存在的问题及未来发展方向。

β-内酰胺类药物及与复方黄连注射液联合使用对金黄色葡萄球菌MSW的影响

目的测定β-内酰胺类药物单用及与复方黄连注射液联合使用对金黄色葡萄球菌ATCC29213的MIC和MPC,探讨β-内酰胺类与复方黄连注射液联合使用对耐药突变选择窗(MSW)的影响,为临床优化抗菌药物给药方案,限制耐药突变体选择性扩增提供一条新思路。方法采用MH琼脂二倍稀释法测定阿莫西林和头孢噻呋、复方黄连注射液单独用药和联合用药的最低抑菌浓度(MIC)、抑制99%接种细菌生长的最低抑菌浓度(MIC99)、防突变浓度(MPC)。结果阿莫西林单独使用时的SI(MPC/MIC99)值为15.2,与16MIC的复方黄连注射液联合使用后,SI降低至5.1,为其单独用药的1/3;头孢噻呋单独使用时其SI值为16.1,与16MIC的复方黄连注射液联合使用后,SI降低至4.2,为单独用药的1/4。结论β-内酰胺类药物和复方黄连注射液联合用药可以明显缩小MSW。

基于可视化大尺寸快速升温热重分析装置的混合固废热解和燃烧特性的实验研究

城市固体废弃物(municipal solid waste,MSW)的燃烧依次经历干燥和热解、挥发分燃烧、焦炭燃烧三个阶段,描述样品热解、燃烧动力学特性的主要参数包括样品质量、温度、尺寸和点火特性等。实际固废焚烧处理过程的主要特征包括升温速率高(400 K/min以上)、样品尺寸大、组分复杂和样品体积收缩等。然而,常规用于测量固废热解、燃烧的实验设备如TGA、macro TGA和沉降炉等存在升温速率或样品尺寸受限、难以同时获取样品的质量和温度及图像信息等缺陷。为此,搭建了可视化大尺寸快速升温热重分析装置,测量了打印纸、PET塑料、松木和厨余垃圾及其混合样品在慢速升温(10 K/min,15 K/min,25 K/min)和快速升温(约500 K/min)工况下热解和燃烧的质量、温度和图像信息。结果表明:升温速率对混合样品的热解和燃烧动力学特性影响较大。慢速升温模式下,混合样品燃烧DTG曲线呈现多峰特征,且这些峰的出现时间与其四种组分的燃烧DTG曲线峰值具有对应关系;快速升温模式下,混合样品各组分的热解区间趋于重叠,燃烧DTG曲线的峰减少为一个。温度和图像信息表明,15 K/min慢速升温模式下,混合样品内部和表面的点火时间基本一致,点火时样品中心温度为191℃,燃烧发生在样品表面。快速升温模式下,升温开始后样品表面可以立即观察到挥发分的燃烧火焰,随后燃烧逐步向样品内部扩展。随着燃烧的进行,样品尺寸持续收缩,直至燃尽。

欧盟MSW管理与有机废物厌氧产沼技术

本文介绍了EU(EuropeanUnion)各国MSW(MunicipalSolidWaste)综合管理和生物能源的现状和发展,着重介绍了有机垃圾厌氧产沼工艺、技术及其应用,提出了我国生物能源技术发展及可腐有机废物管理与处置建议。

基于系统动力学的城市生活垃圾减量化研究--以合肥市为例

垃圾分类处理与资源化利用是一个系统工程,需要各方协同发力、精准施策、久久为功。运用系统动力学构建合肥市城市生活垃圾产生系统动力学模型,采用VENSIM软件对2022—2030年合肥市城市生活垃圾产生量进行模拟预测,结果显示,合肥市城市生活垃圾产生量呈长期增长趋势,到2030年将达244.88万吨。为实现城市生活垃圾减量化,将垃圾处理费收费标准、居民垃圾分类意愿、垃圾回收价格分别引入和同时引入调控方案进行仿真测试,结果显示,同时提高垃圾处理费收费标准、居民垃圾分类意愿和垃圾回收价格的综合调控方案能使生活垃圾产生量降至最低,是最有效的调控方案。基于研究结论,提出三个方面的对策建议:推进生活垃圾收费制度落地见效,细化垃圾分类投放奖惩措施;加强对再生资源回收市场收运主体的管理培训,调控再生资源回收价格;建立政府主导、多方参与机制,充分发挥各主体的作用。

水分对MSW热解产气特性的影响及解决途径

城市生活垃圾(MSW)的固定床热解实验表明,水分引起气体热含量降低,导致MSW的热解靠自身产气的热量难以进行.提出预干燥和掺煤热解两条有效解决途径,并指出MSW掺15%的煤混合热解,可以达到与干燥MSW热解气体相近的热解产气效果.

国内高校MSW《高级社会工作实务》课程教学模式研究——基于12所大学的调研

当前我国MSW《高级社会工作实务》课程教学主要包括六种教学模式:讲授式、探究式、体验/参与式、案例式、现象分析式、自学-辅导式。调研发现,当前课程教学存在三方面的主要问题:讲授式教学模式理论与实践脱节的问题;案例教学模式案例的遴选与设计问题;体验/参与式教学模式的角色定位与专业伦理问题。针对这些问题,本研究提出要整合多种教学模式,增强教学效果;教学模式的选择要考虑教师的驾驭能力和学生的接受能力;要时时评估教学效果,及时修正教学模式;要加大案例教学和体验/参与式教学模式在教学过程中的比重;要吸收和借鉴相关学科领域教学模式的好经验、好做法,提升学生综合运用专业知识的能力和水平。

MSW干式厌氧发酵过程中颗粒度影响研究

不同颗粒度干式厌氧发酵处理生物废弃物,对发酵过程有着重要影响,试验表明:不同颗粒度对pH值变化影响较大,较小颗粒度发酵初期下降较快,较大颗粒度pH值变化不显著,而ORP差异比较明显,颗粒度越小,ORP下降越快;蛋白质和还原糖在匀浆状态下初期含量很高,而中后期无太大差异;纤维素酶在高破碎的情况下具有很强的活性,中后期减弱,而果胶酶活力在处理1中初期上升较快,随后变化不显著;VS和COD cr的去除率为处理2效果最好;从产气总量和产气速率比较,处理2为最佳,所产甲烷含量也为最高。

利用生活垃圾焚烧飞灰制备膨胀胶凝材料的试验研究

为实现生活垃圾焚烧飞灰在建材领域的大规模资源化利用,研究了飞灰掺量、水灰比以及外加剂对飞灰-水泥膨胀胶凝体系性能的影响,并对水化产物进行微观分析。结果表明:随着垃圾焚烧飞灰掺量的增加,飞灰-水泥料浆扩展度减小,凝结时间延长,抗压强度持续降低,膨胀率呈先增大后减小的趋势,且当飞灰掺量为60%时取得最大值;随着水灰比的增大,料浆扩展度、凝结时间及膨胀率均增加,水灰比取0.37~0.40较为合理。飞灰中的Al和氮化铝(AlN)与水反应生成气体导致胶凝材料产生膨胀,NaOH增加了溶液碱性,促使生成更多的气泡,提高了胶凝材料的膨胀性能;CaCl_(2)促进了飞灰-水泥胶凝体系的水化反应,生成“云朵”状C—S(A)—H凝胶,凝胶微孔隙中填充簇状水化氯铝酸钙晶体,使得固化体结构更加密实,固化体抗压强度得以提高,同时极大地减小了重金属浸出及二噁英浓度。

MSW卫生填埋处理的问题与分析

指出MSW的传统处理方法非但不能实现能源和资源的回收利用,而且本身也会造成严重的空气、水体以及土壤污染,分析了国内外MSW堆放、填埋等代表性工艺中存在的高浓度有机渗滤液的收集与处理、填埋气的回收利用等问题,并就我国MSW填埋场的良性运营提出了建议。

系统视角下MSW实习督导“整合联动”模式的实证研究——以东北地区S大学为例

夯实专业知识储备、提升实务操作技能是社会工作专业人才培养的两个重要取向,社会工作专业硕士人才培养更是突出学生的实操能力。专业实习是MSW研究生获得实操能力的关键环节,而实习中的督导环节又是其实操能力提升的关键所在,是否安排实习督导以及实习督导的业务能力与被督导者实操能力的提升呈正向关联。我国内地的社会工作硕士实习督导制度处于起步阶段,在发展过程中面临诸多困扰,尤其是在社会工作发展相对滞后的东北地区高校,社会工作督导人才严重缺乏,而MSW人才培养存在督导缺位、督导系统割裂等问题,直接制约了MSW研究生实务能力的培养和提升。系统理论视角下,针对实习督导系统要素之间关系断裂、督导系统功能缺失等问题,分析实习督导缺位对MSW研究生专业成长的直接影响以及对其从业信心、专业身份认同的间接影响,提出加强系统内核心要素的能量传输,构建MSW研究生、高校及实习机构三个系统要素间有机"联动"的MSW实习督导"整合联动模式",以期提升MSW研究生专业实习效果,培养满足社会需求的高级社会工作专业人才。