针对某市餐厨垃圾的资源化处理工程,采用快速好氧堆肥工艺。设计采用双破碎+双分选方式进行原料预处理,实现杂质分选与粒径控制,采用隔油、气浮+膜分离提高油脂回收率。生产中的压榨液、渗滤液等废水采用二级生化、膜处理联合臭氧氧化加混凝沉淀后达标排放。生产过程中的污染气体与VOCs收集后,采用喷淋洗涤与生物滤池处理后达标排放。利用20%木屑和10%熟料进行物料调质,减少反应中的含氮气体排放,缩短堆肥反应周期,并结合经验与前期调试确定了含水量、通气量等主要反应条件。工艺运行稳定,堆肥产品的pH、养分与重金属含量等符合国家标准,整体处理成本约177.57元/t,有机肥料可实现成本回收22.14元/t。
某市建设的循环经济环保科技示范项目集生活垃圾焚烧、污泥干化、餐厨垃圾和粪便联合厌氧消化为一体,总体工艺设计从循环经济园区角度考虑,共用公辅设施、互为能源原料、工艺系统联通,实现多种垃圾的协同处置。其中餐厨和粪便处理采用"预处理+联合厌氧消化"工艺,利用焚烧系统蒸汽热源满足工艺需求,产生沼气作为辅助燃料回馈焚烧炉,厌氧产渣作为固体燃料与生活垃圾掺混处理,污水产物进入生活垃圾渗滤液处理系统。相较于单一处理模式的独立设厂,建设造价大为减少,运营成本明显降低,人力资源占用少,园区内处理避免不同处理厂间物料渣滓运输对环境造成危害,实现经济效益与环境保护共赢,契合国家垃圾分类及完善垃圾处理终端设施的政策要求和市场走向。
采用微生物燃料电池-膜生物反应器系统(MFC-MBR)对微电场作用下污泥性质进行分析。对MFC-MBR的产电性能和优化分析发现,在水力停留时间为36 h、曝气量为1.5 L/min的工况条件下,该系统在稳定输出电能的同时能够高效降解苯酚废水。MFC-MBR和C-MBR (空白对照膜生物反应器系统)在最佳工况条件下的长期运行结果表明,微电场的施加使得膜污染得到缓解。与C-MBR相比,MFC-MBR膜污染的缓解归因于污泥性质的改变,主要体现在Zeta电位绝对值降低、污泥平均粒径变大、SMP和LB-EPS质量分数降低。因此,在最佳运行条件下,通过对MBR施加微电场既能促进苯酚废水的降解,又能改变污泥性质、缓解膜污染。
采用溶胶-凝胶法合成了钴(Co)、氮(N)、碳(C)共掺杂的TiO2纳米复合光催化剂。并通过SEM、TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis和XPS等手段对样品的形貌、结构和带隙进行了表征。结果表明,Co、N、C共掺杂的TiO2可以在TiO2的带隙中形成杂质能级,缩短带隙能量(2.69 eV)。在Co、N、C共掺杂TiO2(Co/N-TiO2@C)和可见光照射30 min后,其对四环素(TC)的降解率为94.5%;照射60 min后,TC的降解率高达97.19%。在Co/N-TiO2@C和可见光存在下循环3次后,TC的降解率降低到70.19%,这是由于掺杂离子浸出导致催化剂活性降低。
采用等体积浸渍法制备了不同金属(La、Co、Ce、Cr)改性的M-Rh/FePO4催化剂,考察不同催化剂在1-辛烯氢甲酰化中的反应性能;利用XRD、H2-TPR、XPS等对催化剂进行表征。结果表明,不同改性剂对Rh/FePO4催化剂中金属Rh与载体FePO4改性效果不同,其中金属Cr的加入对Rh/FePO4催化性能的提高明显优于其他3种改性剂,同时,过多金属Cr的加入降低了催化性能。当金属Cr质量分数为0.1%时,可显著增强金属Rh与载体FePO4之间的相互作用,在1-辛烯氢甲酰化反应中表现出较好的催化性能,可获得99.4%的转化率和92.8%的醛收率。催化剂经5次循环反应后仍保持较好的活性和选择性,具有良好的循环稳定性。
以含PO43-配水为处理对象、CaCl2为沉淀剂,得到无载体时PO43-去除最佳条件;在最佳条件下,对比12种备选载体诱导HAP (Ca5OH (PO4)3)沉淀效果,选出最佳载体;考察不同来源最佳载体的诱导沉淀效果,分析了载体成分对诱导沉淀除PO43-、Ni2+、Pb2+效果的影响。结果表明,无载体时最佳沉淀条件为:pH为10.0、沉淀剂投加摩尔比为4∶1、平衡时间为80 min;添加10种载体后,反应平衡时间均显著减少,PO43-去除率均提高,其中白云石诱导沉淀效果最佳;白云石中CaO、MgO、SiO2、Al2O3含量与PO43-平衡去除率呈正相关,Fe2O3、Na2O、K2O含量与平衡去除率呈负相关,白云石诱导NiS、PbS沉淀与HAP有相似规律,以不同成分对平衡去除率影响程度为参数选择白云石,应选择其正相关成分影响程度大且含量高的白云石。
以抗生素中常见的磺胺增效剂甲氧苄啶(TMP)为目标污染物、葡萄籽提取液合成纳米铁铈(Fe/Ce-NPs)为催化剂,采用非均相类芬顿体系对甲氧苄啶的降解进行研究。利用SEM、FT-IR、XRD和XPS等对合成的催化剂进行表征。同时考察了反应温度、H2O2浓度、催化剂投加量、TMP初始质量浓度和溶液初始pH对降解甲氧苄啶的影响。结果表明,在TMP初始质量浓度为30 mg/L、Fe/Ce-NPs质量浓度为0.27 g/L、H2O2浓度为0.6 mol/L、35℃和pH 4.0的条件下反应50 min时,TMP的去除率可达100%。伪一级和伪二阶动力学模型均能有效拟合该类芬顿法对TMP的降解过程,但伪二级拟合效果更优,表明该反应过程以化学反应为主,且Ce3+/Ce4+催化还原体系以及CeO2的氧空位作用会促进Fe-NPs/H2O2降解TMP。
从某炼油厂柴油罐区污染土壤中分离筛选出优势柴油降解菌L12,并经过形态学观察、生理生化试验以及16S rDNA序列分析,鉴定为不动杆菌属(Acinetobacter.sp)。采用摇瓶实验研究了菌株L12对正十六烷的适宜降解条件,并考察了该菌对柴油的降解能力。结果表明,菌株L12最佳的培养初始pH为7、接种量为5%、摇床转速为150 r/min、培养温度为30℃,菌株可耐受正十六烷质量浓度高达5 000 mg/L。最优条件下培养7 d,该菌株对正十六烷的降解率高达90.33%,能将质量浓度为3 000 mg/L的柴油几乎完全降解,表明该菌具有良好的用于生物修复柴油污染土壤的潜力。
合成了1-丁基-2,3-二甲基咪唑咪唑盐([Bmmim][Im])等6种咪唑类离子液体,并测定了其pH和热分解温度,通过红外光谱(FT-IR)确定了离子液体的结构。将上述离子液体作为溶剂和催化剂分别应用于二苯基乙酮和2-氨基-3-吡啶甲醛的Friedlander反应,考察了底物的摩尔比、反应温度、反应时间等条件对2,3-二苯基-1,8-萘啶收率的影响。结果表明,在以[Bmmim][Im]为催化剂、反应温度为80℃、反应时间为24 h、离子液体用量为5 mL、二苯基乙酮和2-氨基-3-吡啶甲醛摩尔比为1∶0.6的条件下,产品收率可达89.71%,[Bmmim][Im]循环使用4次催化活性没有明显降低。
为研究咪唑类离子液体吸收甲苯的性能,考察了甲苯体积分数、吸收温度、N2进气速度和离子液体流量等对吸收甲苯性能的影响,并评价了离子液体的再生性能。结果表明,[Emim][Tf2N]、[Bmim][Tf2N]和[Omim][Tf2N]这3种离子液体对甲苯的吸收率均在90%以上,且阳离子碳链越长,对甲苯的吸收率越高,3种离子液体对甲苯的吸收率大小为:[Omim][Tf2N]>[Bmim][Tf2N]>[Emim][Tf2N]。甲苯体积分数为3 113 μL/L、N2进气速度为50 mL/min、离子液体流量为15 mL/min和吸收温度为20℃的条件下,离子液体对甲苯的吸收率最高。离子液体在140℃、5 066 Pa下干燥再生5次后性能基本稳定。
为了处理燃煤电厂排放的高氯脱硫废水、解决烟道气氯元素质量分数不足及选择性催化还原催化剂对Hg0氧化效率较低等问题,利用电解法降低脱硫废水中的氯离子质量分数,并将电解产物回喷入烟道内,提高Hg0氧化效率。研究了电流和氯离子初始质量浓度对脱硫废水中Cl-脱除量和阳极电解产物中Cl2所占比例的影响。考察了不同条件下的电解脱硫废水阳极液产物回喷到烟道内对SCR催化剂氧化Hg0的效率的影响。随着电流和氯离子初始质量浓度的增加,脱硫废水中的Cl-脱除量有所增加,阳极电解产物中Cl2所占比例也有增加的趋势。将不同电解脱硫废水阳极液产物回喷至燃煤烟气中,SCR催化剂对Hg0氧化效率明显提升。
针对水泥分解炉脱硝系统氨逃逸问题,提出了利用湿法脱硫系统实现水泥工业烟气氨排放达标的方法。通过在水泥窑尾脱硫系统进行试验,研究了湿法脱硫系统对气态NH3的脱除特性。结果表明,湿法脱硫系统浆液吸收作用能有效脱除烟气中的气态氨。液气比、脱硫浆液pH及浆液中氨氮浓度对尾气中氨逃逸影响较大。增大液气比有利于提高氨脱除效率,在液气比由4.3 L/m3提高到7.0 L/m3时,氨脱除效率由86.0%提高到92.5%;当浆液pH由5.8升高至6.4时,氨脱除效率由94%降低至67%;氨氮浓度由4.03×103 mg/L升高至4.06×103 mg/L时,氨脱除效率由91.9%降低至86.0%。
为了制备超细碳纳米管粉体,利用机械磨和气流磨对碳纳米管粉体进行超细粉碎,通过调控设备运行时分级机和引风机的转速,对不同运行参数下制备的超细碳纳米管的粒度、能耗、形貌特征进行测试与分析。研究发现,常温下气流磨分级机转速在2 100~7 200 r/min时,所制备的碳纳米管细粉粒度d50在10.127~2.540 μm;高温(200℃)下气流磨转速在4 800~6 000 r/min时,所制备的碳纳米管细粉粒度d50在5.061~2.831 μm。机械磨风量在339.757~688.903 m3/h时,所制备的碳纳米管细粉粒度d50在4.892~11.443 μm。当粉碎到相同粒度d50分别为5、10 μm时,机械磨的产能分别为气流磨的1.6、2.1倍,而气流磨的单位吨能耗分别为机械磨的3、3.9倍。机械磨粉碎后的碳纳米管颗粒粒度明显减小,大多呈规则形状;气流磨粉碎后的碳纳米管颗粒粒径相对于机械磨粉碎后的颗粒粒度明显减小,大多呈无规则形状。因此,在工业生产中,综合考虑粉碎的粒度、能耗和形貌特征,可以选择机械磨进行粉碎,通过选择恰当的运行参数,既能满足粒度要求,又能实现节能的目的。