常温下pH对短程硝化反硝化的影响

目的 解决对短程硝化过程影响因素pH值研究不充分及短程硝化过程中氮的缺失的问题.方法 在SBR反应器中用传统活性污泥作为种泥驯化污泥,以模拟生活污水为处理对象进行动态实验,考察pH值对系统短程硝化反硝化的影响及系统运行周期内总氮缺失原因.结果 pH＝8.5,6 h的氨氮转化速率为8.9 mg/(L·h),亚硝态氮积累率高达93%;亚硝酸盐氮积累率随反应时间逐渐降低,pH越低,下降越多,pH＝7.1时,从2 h的80%下降到6 h的75%;进水pH值越高,反硝化2 h时总氮的去除效率越高,pH＝8.5时,系统总氮的降解速率达到5.6 mg/(L·h);短程硝化过程中存在氮的缺失现象.结论 进水pH越高,氨氮降解速率、亚硝态氮积累率和总氮去除率越高,系统周期中氮的缺失主要是同步硝化反硝化作用的结果.     

萃取膜生物反应器去除地下水硝酸盐

地下水硝态氮(NO3--N)污染已成为世界性的环境问题,而且污染日趋严重,成为饮用水净化的难题之一.本研究采用中空纤维萃取膜生物反应器进行反硝化去除地下水中的硝酸盐,该反应器反硝化区与产品水分离、出水不受微生物污染,而且扩散速率快、硝酸盐去除速率快.试验装置设两级反应器,其中,一级反应器主要起预处理作用,去除地下水中溶解氧,为二级反应器内的反硝化细菌提供良好的生长环境.本试验整个系统硝态氮去除速率达到了3.36 g.m-2.d-1,相应的出水硝态氮浓度为9.76 mg.L-1,二级反应器硝态氮去除速率达到5.46 g.m-2.d-1,一级反应器硝态氮最大去除速率为0.4 g.m-2.d-1左右.     

反硝化条件下河流沉积层中苯降解的实验研究——硝态氮与亚硝态氮共存时

在"反硝化条件下沉积层中苯降解"尚存在争议及"亚硝态氮对苯降解具有抑制作用"的背景下,文中考察了反硝化条件下河流沉积层中苯降解的可能性,重点研究了亚硝态氮与硝态氮共存时,亚硝态氮对苯降解的影响.结果表明,实验过程中虽有亚硝态氮出现,反硝化条件下河流沉积层中苯仍可降解;亚硝态氮的存在不仅没有抑制苯降解,相反还具有促进作用;但促进作用的发挥与亚硝态氮浓度有关.当总氮(亚硝态氮与硝态氮浓度之和)初始浓度约为250 mg/L,亚硝态氮、硝态氮浓度分别约为160 mg/L与60 mg/L时,亚硝态氮对苯降解的促进效果最优;当硝态氮初始浓度约为21 mg/L时,亚贿态氮约为106 mg/L时对苯降解的促进效果最优.实验条件下,亚硝态氮浓度的减少速率及反应速率常数都大于硝态氮的,表明亚硝态氮优先于硝态氮作为电子受体而被使用.因而,利用亚硝态氮,尤其是硝态氮低浓度条件下,强化反硝化条件下河流沉积层中苯降解是可行的.     

进水碳氮比对UCT-MBR工艺运行效能及膜污染的影响

采用UCT型浸没式膜生物反应器处理合成市政污水,考查了ρ(COD)/ρ(TN)对该工艺在营养物去除效能及膜污染方面的影响.结果表明:UCT-MBR工艺抗冲击负荷能力强,ρ(COD)/ρ(TN)对COD去除效能几乎无影响,平均去除率保持在89.9%;在ρ(COD)/ρ(TN)为7.3时,TN和TP的去除率达到最高,分别为90.27%和92.4%.同时发现,ρ(COD)/ρ(TN)由3.2增加到7.3时通过同步硝化反硝化的脱氮率、缺氧除磷率分别由1.6%、7.94%提高到27.9%、44.91%.ρ(COD)/ρ(TN)的增加改变了脱氮途径,加速了膜污染速率.有机容积负荷的增加和溶解氧的降低是引起膜池通过同步硝化反硝化脱氮的主要原因,同时也影响着污泥的理化性质与代谢产物.由于胞外聚合物比污泥质量浓度和溶解性微生物产物的质量浓度在同步硝化反硝化的条件下增加,导致了污泥成分中颗粒与溶解性成分修正污染指数值均有所增加,从而使得污泥的可滤性恶化.在相同气水剪切力的背景下污泥粒径尺寸由于溶解氧的降低而略有下降.此外对附着在膜表面的生物膜的反硝化脱氮量与膜污染速率的相关性也进行了评估.     

两级移动床反应器的挂膜启动研究

通过对两级移动床反应器处理生活污水时各级的启动挂膜状况的研究,考察出水中主要污染物和反应器内生物量随时间的变化情况.结果表明:在温度为15±3℃,MBBR1 和MBBR2分别在21d和15d左右完成挂膜启动,两种载体上附着微生物生长稳定时生物膜质量浓度分别达到达1.3g/L和1.7 g/L.试验还显示,挂膜过程中,CODCr和氨氮的去除率的提高不是同步的,生物膜增长过程中,好氧异养菌的增殖速度较快,硝化菌的增殖速度较慢.     

碳氮比对生物反硝化中N_2O产量的影响

利用间歇式反应器(sequencing batch reactor,SBR),以乙醇作为外加碳源,考察不同化学需氧量(chemicaloxygen demand,COD)与氮的质量浓度的比值对全程和短程反硝化脱氮过程中N2O产量的影响.全程反硝化过程中,调节ρ(COD)/ρ(N)为1.56、2.83、4.56、6.01和10.0,短程反硝化中调节ρ(COD)/ρ(N)为1.51、2.45、3.33、4.13和9.7.结果表明,全程和短程反硝化的最佳ρ(COD)/ρ(N)分别为6.01和4.13,硝酸盐和亚硝酸盐完全被还原,反硝化过程中几乎没有N2O产生,1 g混合液悬浮固体(mixed liquor suspended solids,MLSS)每天还原的硝态氮和亚硝态氮分别可达0.077和0.089 g.在碳源充足的条件下,反硝化速率不再随着有机物的增加而增加.在低ρ(COD)/ρ(N)时,短程反硝化过程中N2O产量远大于全程反硝化过程,最高可达0.607 mg/L.在碳源不足时,亚硝酸盐对氧化亚氮还原酶(N2O reductase,N2OR)的抑制作用和ρ(COD)/ρ(N)不足是影响系统N2O产量增加的主要原因.     

芽孢杆菌活性污泥的好氧反硝化特性

为验证芽孢杆菌在活性污泥混合菌体系中的好氧反硝化效果,以添加芽孢杆菌纯菌的活性污泥(以下称芽孢杆菌活性污泥)为研究主体,经过培养驯化,发现在好氧条件下有较高的脱氮率.研究该污泥在不同氮源(硝酸钠和亚硝酸钠)、溶解氧质量浓度在0.6~2.5 mg/L条件下的好氧反硝化特性,并进行反应动力学分析.实验表明,芽孢杆菌活性污泥具有好氧反硝化特性,在好氧条件下只能还原亚硝态氮而不能还原硝态氮,好氧反硝化效果随着溶解氧质量浓度的升高而降低.在缺氧段芽孢杆菌活性污泥反硝化速率为12.45 mg/(g·h)(以亚硝态计),在好氧段最大好氧反硝化速率可达缺氧段的50%,并且随着溶解氧质量浓度的升高而降低.     

两级移动床反应器的挂膜启动研究

通过对两级移动床反应器处理生活污水时各级的启动挂膜状况的研究,考察出水中主要污染物和反应器内生物量随时间的变化情况。结果表明:在温度为15±3℃,MBBR1和MBBR2分别在21d和15d左右完成挂膜启动,两种载体上附着微生物生长稳定时生物膜质量浓度分别达到达1.3 g/L和1.7 g/L。试验还显示,挂膜过程中,CODCr和氨氮的去除率的提高不是同步的,生物膜增长过程中,好氧异养菌的增殖速度较快,硝化菌的增殖速度较慢。     

悬浮载体生物膜上苯酚的硝化抑制研究

采用悬浮载体序批式反应器,研究苯酚对硝化反应的抑制作用和温度、pH对抑制作用的影响.苯酚的启始质量浓度分别为0 mg/L,2 mg/L,5 mg/L,10 mg/L,15 mg/L和20 mg/L,研究表明,质量浓度越大,抑制作用越强.苯酚对硝化作用的抑制为可逆的、非竞争性抑制.微生物对苯酚有降解作用,当启始质量浓度不高于10 mg/L时,苯酚降解后,硝化活性可以完全恢复.悬浮载体生物膜比活性污泥具有更强的毒性忍耐能力.温度变化对苯酚的硝化抑制作用影响较大.温度升高,苯酚的降解加快,抑制时间缩短;同时,温度的增加也有利于提高硝化反应的速率.当pH减少时,苯酚的降解速度加快,硝化反应受到抑制的时间变短,但是较低的pH会导致硝化速率降低,在试验条件下,pH在7.5左右较为合适.     

晚期垃圾渗滤液两级UASB-A/O-SBR工艺短程深度脱氮

采用"两级上流式厌氧污泥床(UASB)-缺氧/好氧(A/O)-序批式反应器(SBR)工艺"对城市生活晚期垃圾渗滤液进行了深度处理.运行模式如下:首先在一级UASB(UASB1)中反硝化,UASBI出水中的亚硝态氮和硝态氮利用残余COD在二级UASB(UASB2)中被进一步去除,在A/O反应器中利用残余COD进行反硝化以及将NH4+-N硝化,在SBR中去除硝化产生的亚硝态氮、硝态氮.试验中首先采用原渗滤液进入处理系统(20d),然后采用原渗滤液与生活污水1∶1混合进入系统实现和维持稳定的短程硝化(60d),最后采用原渗滤液与A/O反应器出水1:1混合进入系统实现和维持稳定的短程硝化(60d).140d的试验结果表明:原渗滤液的总氮浓度为2 300 mg·L-1,氨氮浓度在2 000mg·L-1左右时,通过将原渗滤液与生活污水或A/O反应器出水1:1混合,可以在A/O反应器中实现稳定的短程硝化,其中亚硝态氮积累率为70%～88%.后续的SBR工艺,可彻底去除产生的亚硝态氮和硝态氮.最终出水的氨氮浓度不到2 mg·L-1,总氮浓度为18～20mg·L-1,系统氨氮和总氮去除率分别为99.7%和98%.     

预测生物质热解动力学参数的随机森林模型

基于大量已发表的生物质热解实验数据,采用数值方法拟合全局反应热解模型的动力学参数,建立生物质热解的训练和验证数据库,并利用随机森林算法研究生物质热解动力学参数与生物质种类和加热条件之间的非线性关系,发展预测生物质热解动力学参数的随机森林模型. 训练和验证的结果显示：随机森林模型能够较好地预测训练数据库中的生物质热解的动力学参数(R²>0.92),并能够准确预测验证数据库中的多种生物质的热解过程(R²>0.93). 此外,变量重要性分析结果显示：纤维素质量分数对于反应级数和活化能影响较大,木质素对于反应级数的影响最大. 加热条件对于活化能的影响可以忽略,但是对指前因子和反应级数的影响显著.     

木质生物质在能源方面的开发与利用

针对目前的能源形势,从木质生物质能的储存以及木质生物质能与化石能源产生污染的比较出发,提出了木质生物质在未来能源领域的应用潜力及应用前景。介绍了木质生物质的基本组成和化学组分,木质生物质作为能源的利用途径——直接燃烧、气化、液化和碳化等,以及在其利用技术方面的最新研究进展。旨在引起对木质生物质的能源潜力和木质生物质能转化技术的普遍关注,从而促进该技术的进一步发展。     

TK6生物质燃料结渣特性分析与判别

生物质与煤同为固体燃料,尽管组成成分存在明显的区别,但在气化、燃烧与成灰特性等方面有许多共性,本文在分析各种生物质燃料的灰渣组成成分及其对结渣倾向影响的基础上,主要研究了若干煤结渣判别指数和生物质结渣判别指数对判别生物质结渣特性的适用性,基于11种常见生物质燃料灰渣成分的分析,对各自的结渣特性进行了判别,并与以往文献的结渣试验结果进行了比较,建议了各种判别方法的适用程度,推荐了具有较高可靠性的生物质结渣判别方法。     

农作物秸秆加工生物质型煤的研究

生物质型煤具有煤、生物质单独所不具备的可固硫、不冒烟、高热值、高挥发性的综合特性.本文选用陕西彬长烟煤及当地生物质秸秆为原料,制备出纯生物质型煤并对该型煤进行物理性能检测,结果表明:纯生物质型煤抗压强度、跌落强度较高,但浸水强度和复干强度差;通过加入不同量淀粉及无机固化剂对型煤制备工艺进行改进,得到物理性能较好的生物质型煤,得出型煤中淀粉的最佳用量为10%、MgO最佳用量4.5%、MgCl2最佳用量为3.0%.     

三种生物质的热解动力学研究

为进一步研究生物质的热解动力学,在氮气气氛和不同的加热速率下对马尾松、棉杆和杉木试样进行了热分析实验.结果表明,由于生物质中矿物质对热解的催化作用,灰分含量越高,热解温区越低;用占生物质质量约10%的碳酸钠对生物质进行处理后,其热解温区也明显降低;用Ozawa-Flynn-Wall法计算的活化能随转化率的增加而增加,这是由于生物质中不同成分如半纤维素与纤维素等的热解特性不同所致;联合运用Satava法和Ozawa-Flynn-Wall法确定了低温区和高温区热解的最佳机理函数,发现Avrami-Ero-feev方程、Jander方程和Zhuralev,Lesokin and Tempelmen(Z-L-T)方程分别可以用来很好地描述不同温区的热解过程.热解机理是随机成核和随后生长或三维扩散.除了高温催化段以外,在其他温区用两种方法计算的活化能均很接近.     

生物质的多组分热裂解动力学模型

热重试验结果表明组分不同的生物质的差分失重曲线存在明显差异,用传统的单组分热裂解动力学模型不能解释此现象,结合生物质的组分建立相关的动力学模型来阐述这种差异.花梨木由于其较高的半纤维素质量分数使得纤维素和半纤维素的热失重峰出现明显分离,导致其差分失重曲线在到达失重率最大值前存在一个明显的"肩状峰", 而水曲柳和杉木的半纤维素质量分数相对较低使得差分失重曲线较为光滑.基于生物质的组分独立热分解的假设建立了多组分反应动力学模型,并依据花梨木的试验数据得到了优化后的纤维素、半纤维素和木质素的热裂解动力学参数.利用该模型对杉木和水曲柳的热失重行为进行模拟,得到了与试验结果较为吻合的计算结果.     

生物质热解油及乳化油特性的研究

为了拓宽生物油的应用领域,采用间歇式给料的鼓泡流化床对典型生物质(桦木屑、玉米秸秆和稻壳)的快速热解进行了试验,对生物油、柴油与稻壳油混合的乳化油进行了分析.结果表明:木屑生物油的产率最高,生物油的热值为16～18MJ/kg,其主要成分为酸类、酚类、呋喃类、醇类和烷烃类.针对生物油难于利用的特点,将生物油与柴油乳化混合,对其乳化比例和理化特性进行了研究,发现乳化油比生物油更稳定,乳化方法简单、可行.     

基于生物质发酵的硫化氢浓度检测系统

针对分析化学法检测气体成分存在无法连续测定和现场测定的缺陷,设计了一种利用三电极电化学传感器作为气敏元件的实时检测方案检测生物质发酵沼气中的硫化氢浓度。方案以MSP430F169单片机为核心,借助电化学传感器对硫化氢浓度信息进行采集、处理、显示和传输。系统达到了实际检测的精度需求,且测量具有高度的可重复性和线性度。此外,系统采用了中位值滤波和温度补偿算法,提高了系统的稳定性。     

中国生物质气化技术的研究和发展现状

生物质能是一种重要的可再生能源,利用生物质气化技术能实现CO2的归零排放，节约常规能源，符合可持续发展的要求.介绍了生物质气化的工艺特点和相关气化装置, 阐述了生物质气化领域的重点研究方向，分析了我国生物质气化技术的商业化现状并提出了参考建议.     

生物质组分热裂解动力学研究

为了更加深刻地了解生物质的热裂解机理，应用范氏组分分析法测定生物质各组分的质量分数，并对组分分离后的残渣进行热重分析，以得出组分在生物质热裂解中所起的作用.实验发现脂肪、蛋白质等萃取物热裂解行为类似于木质素，但反应速率较高.所有生物质中的纤维素热裂解行为表现一致，但不同生物质中的木质素因物理化学结构很不一致而导致了热裂解行为的差异，在动力学研究中不能使用木质素质量分数较大的样品替代其他种类生物质的木质素进行热裂解行为研究.