生活垃圾破碎成型一体化处理系统设计

为提高生活垃圾轻量化处理效率,研究设计了将破碎与成型功能集于一体的生活垃圾处理系统。介绍了该系统的结构、功能、工作原理和流程、主要设计参数及样机的测试效果。

微泡反应器强化臭氧氧化处理酸性红18

采用微泡反应器强化臭氧氧化处理酸性红18(AR 18),考察了在微泡反应器中压力、液相温度、进口臭氧质量浓度、初始pH值以及染料初始质量浓度对AR 18染料废水脱色及矿化率(TOC去除率)的影响。结果表明:反应器压力对染料废水脱色及矿化影响较小;温度和初始pH值对废水脱色影响较小,但温度及适当初始pH值(2—10)增加有利于染料矿化;进口臭氧质量浓度的增加,有利于废水脱色及矿化。同时还将该微泡反应体系与传统鼓泡反应器进行对比研究,结果表明:微泡反应器中脱色及矿化效果都远高于鼓泡反应器,微泡反应器中废水完全脱色缩短了约12 min以上,氧化处理35 min后,微泡反应器中矿化率高达鼓泡反应器的3倍以上。

新型酞菁催化剂的制备及降解染料性能

大规模降解中性条件下的染料废水是染料废水处理的难点之一。设计、制备了新型羟基取代酞菁钴(CoTHPc)催化剂,对结构进行了表征。使用Siesta软件模拟了Co THPc与酸性红G(AR1)结合的能量变化,并以氨基酞菁钴(Co TAPc)为参照。结果表明:中性条件下Co THPc对AR1的吸附能力优于Co TAPc,Co TAPc与AR1的结合能力在氢氧根离子协助下大幅提升。研究了不同pH、温度、氧化剂浓度、自由基抑制剂等条件对Co THPc/H_2O_2体系性能的影响。实验结果显示:Co THPc最佳催化条件为p H=7.0、T=343 K、20 mmol/(LH_2O_2),Co TAPc最佳催化条件为pH=10、T=354 K、50 mmol/(L H_2O_2),与计算结果相符。CoTHPc/H_2O_2为非羟基自由基催化机理。综上所述:CoTHPc/H_2O_2催化体系能够在中性条件下发挥催化功能,对降解成分复杂的印染废水具有较好的应用前景。

微泡强化臭氧传质及其对产生羟基自由基的影响

为提高臭氧在水中的传质效率,设计了微泡反应器强化臭氧传质,考察了在该反应器中不同压力、温度、臭氧进口浓度及流量对液相中臭氧浓度以及羟基自由基产生的影响。结果表明,液相中臭氧浓度受压力影响较小,反应器压力增加可使液相中羟基自由基产生量增大;进口臭氧浓度及流量的增加,可使液相中臭氧浓度以及羟基自由基产生量增大;液相温度升高导致液相中臭氧浓度降低,但可以提高液相中羟基自由基产生量。同时还将该微泡反应体系与传统鼓泡反应器进行对比研究,结果表明,微泡反应器能有效地提高传质效率,液相中臭氧浓度达到稳定状态时约为14 mg/L,比鼓泡反应器高约10%。微泡加压反应器中羟基自由基产生效果更好,臭氧通入5 min,微泡反应器中羟基自由基浓度高达121.45×10^(-6)mol/L,比鼓泡反应器提高了约11倍,且微泡反应器中废水脱色及矿化效率都高于传统鼓泡反应器。

O_3-Ca(OH)_2体系处理苯酚废水

研究了苯酚在新型臭氧氧化体系O_3-Ca(OH)_2体系中的降解与矿化效果。实验结果表明:苯酚及TOC的去除率都随着Ca(OH)_2用量(小于2 g/L)、进气臭氧质量浓度(小于75 mg/L)、进气流量(小于3.0 L/min)的增大以及初始苯酚质量浓度的减小而增加,但受反应压力和液相温度的影响较小;当Ca(OH)_2用量大于3 g/L时,苯酚和TOC的去除率在30 min和55 min时分别达到了100%左右;Ca^(2+)的存在实现了羟基自由基清除剂CO_3^(2-)的实时分离去除,从而强化了臭氧氧化过程中苯酚的降解与矿化。这表明,O_3-Ca(OH)_2体系是一种处理难降解有机废水的高效臭氧氧化新体系。

水力喷射空气旋流器吹脱处理挥发性有机物废水

采用超重力气液传质设备水力喷射空气旋流器(WSA)对乙苯模拟的VOC废水进行吹脱处理,考察了废水初始浓度、进口气速、射流流速、废水温度等因素对处理过程传质效率的影响。结果表明,进口气速越大、废水温度越高,VOC吹脱去除传质效率越高;射流流速加大,VOC的吹脱处理效率先增大后保持不变;废水初始浓度对VOC的吹脱去除效率影响较小。初始浓度为45 mg/L的VOC废水,采用WSA吹脱处理3 min后,VOC的去除率可高达99%以上,气液传质效率是曝气柱等传统设备的2倍以上。

污水污泥催化热解制油研究进展

随着城市污水污泥产量的不断增加,污泥的处置问题日益突出,其资源化的利用成为研究重点.在污泥的处置方法中,热解技术能彻底处理污泥、减少气体污染和固化重金属,实现资源回收,具有较好的发展前景.但单一污泥热解,存在热解油粘度高热值低,含有大量氮氧化合物等弊端,而添加催化剂可降低热解油粘度提高热值,并抑制氮氧化合物产生,改善热解油品质.针对污泥热解的工艺流程,综述其催化剂:金属氧化物、矿物质、分子筛材料和半焦等对污泥催化热解制油的影响.同时对污水污泥处置方法的发展进行了展望.

TG-FTIR研究污泥掺混废轮胎共热解特性

采用热重-红外联用(TG-FTIR)分析污泥与废轮胎混合热解特性。研究发现,污泥与废轮胎混合热解可弥补单污泥热解存在的不足;随着废轮胎掺混比例增加,热解特性指数逐渐增加(由8.54E-14增加到2.24E-12)。利用Coats-Redfern法研究热解反应动力学发现,在第一阶段(168~600℃),不同混合比例的样品热解过程适合的反应级数不同;在第二阶段(600~1 200℃),所有样品的热解均符合3级反应规律。FTIR分析表明,热解主要生成H_2O、CO_2、CO和CH_4等物质;其中CO在750℃之后的析出主要是由CO_2与焦炭的反应产生。

城市生活垃圾焚烧飞灰与电解锰渣烧制陶粒

为减少城市生活垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)与电解锰渣中的重金属对环境的危害,考察了利用两者辅以粉煤灰烧制陶粒的可行性。通过单因素实验确定原材料最佳配比以及最宜烧制工艺条件,并对焙烧后陶粒的微观形貌以及重金属浸出浓度进行分析。结果表明:随着飞灰掺量的增加,陶粒的颗粒强度与堆积密度降低,1 h吸水率升高;确定最佳原料配比为飞灰掺量12%、电解锰渣掺量43%、粉煤灰掺量45%;确定最宜烧制工艺条件为预热温度600℃、焙烧温度1140℃。在最佳条件下,烧制陶粒的颗粒强度为769 N,堆积密度为687 kg·m^(-3),1 h吸水率为6.44%。通过微观结构观察,陶粒表面致密呈釉化,内部呈现多孔隙结构。陶粒中重金属浸出浓度均低于国家标准。此陶粒的使用可为飞灰与电解锰渣资源化利用提供参考。

介质阻挡放电脱除NOx的实验研究

为探究介质阻挡放电(DBD)低温等离子体对汽车排气中NOx净化的影响,以N2、NO、O2为模拟气源,建立介质阻挡放电低温等离子体实验平台,分别进行了介质阻挡放电去除N2+NO、N2+NO+O2两种混合气体中NOx的实验研究;分析了NO、NO2在不同初始浓度、输入电压、气体流量、O2含量等条件对实验的影响及部分反应机理。实验结果表明:2种气体净化效率均随输入电压的增加而增加,最后趋于水平;随NO初始浓度的增大而减小;NO随O2含量的增大而减小;NO2在低电压下随O2含量的增大而增大,随着电压的增高NO2净化效率随O2含量的增大呈现先减小后增大的趋势。

含油污泥与生物质混合燃烧特性

采用热重分析仪对含油污泥与生物质(玉米秸秆、稻草、木屑)混合样品燃烧特性及动力学进行了研究。随混合样品中生物质添加比例的不断增加(10%~50%),初始燃烧温度也在不断升高,燃烧特征指数变化趋势同添加生物质的种类有关。通过对混合样品燃料特性及燃烧动力学分析可以得到,向含油污泥中添加50%稻草明显提升混合燃料燃烧特性且反应更容易进行。为含油污泥与生物质混合燃烧提供了理论依据和数据支撑。

可连续进料的三段式管式回转炉结构设计

为了实现固体废弃物的轻量化、资源化、无害化处理,设计了一种可连续进料的三段式管式回转炉。该回转炉具备连续进出料功能,弥补了普通管式炉的不足,反应特性和密封性能较好。

含油污泥与玉米秸秆共热解协同特性

利用热重-傅里叶变换红外分析仪(TG-FTIR)对含油污泥与玉米秸秆共热解特性进行了研究,分析了各温度段的协同效应。TG分析表明,共热解主要呈现3个阶段:挥发分的析出(210～520℃)、碳酸盐的分解(600～780℃)、长链难分解重质油的热裂解和半焦的气化(900～1100℃),且在不同热解阶段呈现出不同的协同效应。热解动力学分析表明,含油污泥与玉米秸秆共热解后,第1阶段的活化能有所增高,而第2、3阶段的活化能大幅降低。FTIR分析表明,第1、2阶段,共热解与单一物料热解的产物种类基本一致,而在第3阶段,共热解使含油污泥热解产物甲基化合物发生分解和转化。含油污泥与玉米秸秆共热解可促进CO_2、CO、CH_4和C=O化合物的析出,其中添加玉米秸秆质量分数为10%时,对CO_2、CO和CH_4析出的促进作用最强,添加30%时则对C=O化合物的析出更为有利。