大中型猪粪厌氧发酵沼气工程的管理技术

一、前言近七八年来,随着农村经济体制改革的深入,养猪业的集约化生产日趋发展。尤其是大中城市附近的郊县,结合菜篮子工程兴办了一批大中型鸡场和猪场,从而出现了大量禽畜粪便堆积,造成严重的环境污染。应用厌氧消化工艺建造大中型沼气集中供气工程,既能使粪便的污染得到控制,保护了生     

农村秸秆与粪便发酵产氢的研究

选取10种常见的农业有机废弃物:稻草、玉米秆、小麦秆、大麦秆、蚕豆秆、黄豆秆等秸秆以及猪粪、牛粪、鸡粪、马粪等粪便作为原料,采用批量发酵工艺,控制发酵料液的pH值在适宜范围内,进行厌氧发酵产氢的研究.试验结果表明,在厌氧条件下,采用批量发酵工艺,控制发酵温度为25℃左右,以农作物秸秆、畜禽粪便为原料,以沼气发酵后的厌氧活性污泥为天然产氢菌种的来源,以乳酸调控发酵料液pH值为4.5～5.5,可以获得洁净能源--氢气.     

CSTR反应器鸡粪厌氧消化中试启动研究

在中温(37℃)条件下,利用全混式厌氧(CSTR)反应器进行鸡粪废水厌氧消化启动的实验室模拟,将试验分为4个阶段(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ),逐级增加进料负荷量,研究分析各阶段影响因素。结果表明:CSTR反应器能够正常启动鸡粪废水厌氧消化,当试验各阶段(Ⅰ∶Ⅱ∶Ⅲ∶Ⅳ)进料比为1∶2∶2.67∶3.33时,相应的最高产气速率之比约为1∶1.76∶2.04∶2.46;在进料COD为25 496 mg/L,HRT为31 d时,氨氮最高浓度为2 122 mg/L左右,COD去除率为(57.5±1.93)%,每日甲烷产量(单位质量VS)为(301±6)mL/g。试验4 d后,CSTR反应器产生的沼气中CH4含量稳定在61.8%～70.1%。     

搅拌对麦秸厌氧消化性能影响的试验研究

研究了搅拌对麦秸厌氧消化性能的影响。考察了4种搅拌频率对厌氧消化日产气量、单位TS和VS变化、pH值和氨氮等参数的影响。结果表明:日产气量随着搅拌频率的增加有上升的趋势。不同搅拌情况下的pH值始终维持在7.4~7.5,搅拌对pH值影响不明显。氨氮随消化时间的增加产生累积,搅拌越频繁,累积越明显,搅拌频率为每1 h搅拌一次时厌氧消化效果最好。此研究结果将为大中型秸秆沼气工程提供设计依据。     

秸秆预处理白腐菌株的筛选及其对厌氧发酵的影响

农作物秸秆含有大量难降解的木质素,难于直接被厌氧微生物利用,降低了农作物秸秆的厌氧消化效率。该研究从8株白腐菌中筛选出1株产漆酶活力高的白腐菌株B-18,优化了该菌株的培养条件,确定适宜菌株B-18产漆酶的培养基为2%秸秆粉、2%蛋白胨、0.3%KH2PO4,0.15%MgSO4·7H2O,VB1 0.01g/L,1 000 mL蒸馏水、pH为5.0。利用该培养基进行B-18菌株培养,培养液中的漆酶活力单位为2.89 U。利用该菌株的液体培养物进行秸秆预处理,可促进秸秆中木质素的降解,这种作用加快了秸秆的厌氧发酵进程,可使秸秆产气时间提前4 d,产气量提高11.36%,容积产气率达到1.168 mL/(mL·d),原料产气率达到506.3 mL/g。该研究的进行对促进我国秸秆的沼气资源化利用具有重要的意义。     

利用沼气技术治理大中型畜禽场污染

利用厌氧消化技术处理禽畜场有机废弃物是对废弃物进行减量化、资源化和无害化处理的一项重要措施。 沼气工程的环境效益体现在输入部分和输出部分两个方面,在输入部分,通过对畜禽粪便进行厌氧消化,减少了污染,承担了社会成本,应当得到一定的补偿。在输出部分,用沼气发电可以替代常规电力,减少有害气体排放,同样应该得到支持和鼓励。     

好氧预处理对沈阳市城市生物有机垃圾厌氧消化的影响

以沈阳市生物有机垃圾和秸秆（质量比10：1）为原料,先对物料进行为期一周的好氧堆肥,然后进行50d的中温（37℃）厌氧消化;为进行实验对照,未处理的原料直接进行厌氧消化。实验结果表明：消化初期,预处理物料的pH值高于未处理的物料;两者所产沼气的甲烷平均含量相同,均为65．2％（v／v）;在厌氧消化的前30d内．预处理物料的产气速度比未处理物料的产气速度快了近10％;两者的挥发性有机物生物降解率非常相似,预处理约为59．6％,未处理为60％。     

光助Fenton氧化垃圾渗滤液中腐殖质研究

利用统计学方法对光助Fenton氧化垃圾渗滤液中高浓度腐殖质的影响因素进行探讨和分析.通过Plackett-Burman实验设计筛选出FeSO4·7H2O的投加量、H2O2/FeSO4·7H20比值和初始pH值为主要影响因素,并经过响应面分析优化了这3个因素.通过Design-Expert软件得到1个2次响应曲面模型,并找到了最佳的FeSO4·7H2O、H2O2/FeSO4·7H2O比值和pH值分别为0.013mol/L、4.60、4.45,从而TOC的去除率也达到最大(89.85%).     

印染废水膜后浓水的深度处理工艺研究

采用Fenton法+反硝化生物滤(DN)池的深度处理工艺处理印染废水膜后(RO)浓水,考察了H2O2加药量、FeSO4.7H2O加药量、初始pH值和反应时间对Fenton法去除COD的影响,以及C/N、水力停留时间(HRT)对DN池去除NO3--N的影响.研究结果表明:在初始pH值为4,FeSO4·7H2O和H2O2的投加量分别为450mg/L、90mg/L,反应时间为1.5h时,COD去除率达到62％,出水COD71mg/L,色度15倍;DN池在C/N为8,HRT为2h时,出水NO3--N降低至0.52mg/L,NO3--N去除率达到96.8％.RO浓水经上述工艺处理后出水水质稳定达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)表2限值.     

不同接种物对微生物燃料电池利用氨氮产电的影响

文章以厌氧污泥和河底沉积物分别启动单室微生物燃料电池MFC,并通过改变氨氮浓度以及外电阻大小考察其对于MFC产电和氨氮去除的影响。结果表明,不同接种物启动的MFC对氨氮浓度的耐受性不同,厌氧污泥MFC在氨氮浓度为488.2 mg/L时最大输出功率Pmax为454.6 mW/m2,而沉积物MFC的Pmax为309.6mW/m2,出现在氨氮浓度为127.5 mg/L时;小电阻有利于氨氮的去除,但会限制MFC的产电,当外电阻从1 000Ω降低到10Ω时,厌氧污泥MFC氨氮去除率从46.1%提高到71.9%,沉积物MFC则从41.0%提高到了69.3%,并且厌氧污泥接种的MFC氨氮去除率与电阻的线性关系要优于沉积物MFC。     

分光光度法测定环境水中的微量锌

研究了三元络合物Zn-SCN--RhB的高灵敏度显色反应体系,建立了光度法测定环境水中微量Zn（Ⅱ）的新方法。结果表明,在盐酸介质中,Zn-SCN--RhB络合物的表观摩尔吸光系数ε=2.1×104L.mol-1.cm-1,Zn（Ⅱ）的质量浓度在0μg/10 mL～5μg/10 mL范围内服从比尔定律,Zn2＋、SCN-和RhB＋三者的络合比为1∶4∶5。具有较高的灵敏度和较好的选择性,试验体系稳定,操作简单快速,可直接应用于环境水中微量锌的测定。     

废甲醇催化剂综合利用技术进展

甲醇的产能在所有化工产品中仅次于乙烯和合成氨,每年产生的废甲醇催化剂数量巨大。合成甲醇催化剂经历了锌铬高压催化剂、铜基催化剂、合金催化剂及其他非铜基催化剂3个发展阶段,目前在工业中应用的主要为铜基催化剂,此类废催化剂的回收主要围绕Cu和Zn的分离及回收展开。回收工艺可分为酸浸、氨浸和酸浸-电解工艺。废催化剂预处理的关键是在800～1000℃进行焙烧,其目的一是去除有机物,二是脱硫,三是使其中的氧化铝或Cr2O3转化为酸难溶的晶型,四是使金属铜或氧化亚铜转化为氧化铜。预处理后的废催化剂可通过H2SO4酸浸-Zn还原法回收活性ZnO和CuSO4·5H2O,通过H2SO4酸浸-SO32-还原法回收活性ZnO和CuCl,通过HNO3酸浸-Zn还原法制备硝酸盐,通过H2SO4-NHO3联合酸浸法制备胆矾和铝铵矾;通过NH4＋铬合氨浸回收CuCl和活性ZnO,通过NH4＋-NH3复合氨浸回收Cu2O和ZnO;通过H2SO4酸浸-电解回收单质Cu。此外,还可以被制成微肥或作为脱硫剂使用。     

基于Ni/Al2O3整体式催化剂的生物质气化合成气甲烷化研究

以生物质气化模拟合成气H2/CO/N2为原料气,以堇青石蜂窝陶瓷为基体制备Ni/Al2O3整体式催化剂,通过扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、程序升温反应法(TPR)、热重分析(TG)等表征分析手段,考察催化剂制备方法(浸渍法和溶胶-凝胶法)、温度(250~550℃)及空速GHSV(6000~14000 mL/(g·h))对催化剂甲烷化性能的影响。结果表明:浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂(DIP-Ni/Al2O3)与溶胶-凝胶法制备的Ni/Al2O3催化剂(SGNi/Al2O3)相比,前者甲烷化性能较好。在H2、CO、N2物质的量之比为3∶1∶1且空速为10000 mL/(g·h)条件下,浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂在400℃时甲烷化性能最佳,且该条件下CO转化率为98.6%,CH4选择性为90.9%。当H2、CO、N2物质的量之比为3∶1∶1且温度为400℃时,在实验空速范围内,浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂CO转化率和CH4选择性均基本稳定在90%,甲烷化性能较好。     

非平衡等离子体辅助燃料重整的实验研究

基于介质阻挡放电（DBD）催化燃料蒸汽重整试验平台,系统地研究了水蒸气与甲烷物质的量比n（H2O）／n（CH4）、壁面温度、停留时间、输入功率及频率等对甲烷蒸汽重整过程中的有效碳回收率、甲烷转化率及其产物选择性等的影响．结果表明：当停留时间为0．29S时,有效碳回收率为96％,随着停留时间的增加,有效碳回收率线性下降;增加停留时间及增大n（H2O）／n（CH4）和输入功率有利于甲烷转化;停留时间为0．59S时,不同操作条件下甲烷转化率在20％以上,H2选择性在20％左右,Q＋C。选择性在209／6左右,CO选择性在4％左右,有C4以上高碳烃生成．     

实现CO2零排放的煤气化制甲醇创新工艺

粉煤气化制生产甲醇的合成气（CO＋H2）,其H2／CO（物质的量比）为0．42,而合成甲醇的H2／CO应为2。所推荐的创新工艺,通过配入水电解制的H2,使合成气巾的H2／CO达到2,从而免除了传统煤制甲醇工艺中把多余的CO同水蒸气转换成H2＋CO2,传统工艺不但浪费了资源,还造成CO2大量排放。有人曾实验用CO作水电解介质制氢,使1m^2的H2的耗电量从4．76kW·h降到1．667kW·h,所推荐的创新工艺可利用高CO含量的部分煤气作水电解介质循环制氢配入合成气中,使其H2/CO达到2,这样煤气中的CO还可增产1倍的甲醇。所用的壳牌粉煤纯氧气化工艺,通过改造使气化压力从4MPa提高到6～6．5MPa,就可实现等压合成甲醇,从而可省去合成气压缩机,简化工艺流程．节省能耗和投资。建议国家进行投资,在四川沪州地区开发建设煤气化配水电解制氢联合制合成气用于生产2×（60×10^4t／a）甲醇的示范装置,然后完善推广。     

DBD放电中温度特性与OH促进NO氧化过程光谱诊断

利用光谱诊断方法深入研究了介质阻挡放电（DBD）中气体分子温度分布,OH自由基促进NO分子氧化过程的光谱特性,获得了NO（A^2∑^＋→X^2П,0—3,1—4）、N2（C^3Пu→B^3Пg,0—0）和OH（A^2∑^＋→X^2П,0—0）的高分辨率发射光谱。通过拟舍得到NO（A^2∑^＋→X^2П）转动带253—260nm的谱线,将其与实验谱线进行比较,获得了DBD放电区域的气体分子温度;发现在放电通道内气体分子温度分布较为均衡,但靠近内电极气体分子温度约为330K,略高于介质附近的310K。研究了N2与NO谱线强度的一维分布,发现在放电通道中间位置处谱线强度最高,从中间往内外电极方向谱线强度均逐渐降低。随着交流电压的升高,NO与OH谱线强度均升高,高能电子能有效地激发OH与NO基团。随着相对湿度从20％升高到100％,NO谱线强度降低约93％;随着NO浓度升高,OH谱线强度呈现下降的趋势,NO浓度从200mL／m^3升高到600mL／m^3时,OH谱线强度下降约27％。说明OH基团对NO氧化过程中起到重要作用。     

相变储热材料Na2SO4·10H2O的过冷和相分离研究

Na2SO4.10H2O具有较高的相变潜热、良好的导热性能以及合适的相变温度,是比较理想的相变储热材料,具有广阔的应用前景。Na2SO4.10H2O存在过冷和相分离两个致命点亟需解决,有效克服过冷和相分离现象将大大提高无机水合盐的储热性能,延长使用寿命。本文对前人关于过冷和相分离现象的解决方案进行综述,在此基础上提出新的有效解决方案。     

碱源对MCM-22分子筛合成的影响

研究了氧化铝在碱性环境中的溶解热力学,在n(SiO2)/n(Al2O3)=60、n(H2O)/n(SiO2)=24.5、n(HMI)/n(SiO2)=0.1的条件下,分别以NaOH、KOH和Ba(OH)2为碱源合成分子筛。以NaOH为碱源、当n(Na+)/n(Al2O3)的比值小于0.049时,合成产物为无定型物;当该比值大于等于0.049、小于等于0.123时,合成产物为MCM-22分子筛;而当该比值等于0.245时,合成产物转化为ZSM-35分子筛。以KOH为碱源时,在研究的范围内,即n(K+)/n(SiO2)的比值在0.0031～0.0873范围内时,合成产物均为无定型物。以Ba(OH)2为碱源,当n(Ba2+)/n(SiO2)的比值小于等于0.0031时,合成产物为无定型物;当该比值大于等于0.0062、小于等于0.0488时,合成产物均为Ba-ZSM-35分子筛,且结晶度随该比值的升高而逐渐降低。在一定条件下,Na+的存在对MCM-22分子筛的合成是必不可少的。     

底吹氩钢包表面流速与液面波动的物理模拟

针对国内某厂150 t双孔底吹氩钢包,根据相似原理建立几何比例为1：3的水力学模型,进行钢包表面流速及液面波动行为的模拟研究,得出了不同吹氩流量下,不同吹氩位置的钢包表面流速,平均及瞬时波高的变化规律.结果表明：原型钢包内,两吹气流股造成整个液面的波动情况不均匀,靠近包壁一侧扰动更剧烈,更容易形成卷渣,钢水临界韦伯数为6.039,相应表面流速为0.420m.s-1,液面平均波高达到最大值为0.303 cm.方案1/3R＋0.64R-180°和0.5R＋0.5R-135°下,开始发生卷渣的钢水临界韦伯数分别为4.646和7.484,相应表面流速为0.368 m.s-1和0.468 m.s-1.钢液表面流速随着吹气量的增加呈上升趋势,但并不是线性关系.     

竖炉球团低温烟气余热的利用研究

对大冶球团厂两台竖炉（8 m2和10 m2）炉顶烟气温度为120℃、烟气总量120 050 Nm3·h-1的余热资源进行了利用研究,通过热管换热器换热后为职工澡堂提供热量,同时在确定了烟气余热利用方案后进行热平衡分析计算和经济、环境效益分析。计算结果表明：低温烟气余热可以产生的热水流量为6.93 kg·s-1,每小时为澡堂生产25 t 50℃的热水,经济效益大约为20万元？年-1;每天可节约的热能为2.52×107 kJ,折合标准煤860 kg,每年可节约成本15万元。