底泥陶粒曝气生物滤池处理生活污水的试验研究

为探究底泥陶粒滤料和市售陶粒滤料对曝气生物滤池( BAF)效能的影响,构建了底泥陶粒曝气生物滤 池(SSC-BAF)和市售陶粒曝气生物滤池(CTC-BAF)对比试验体系,考察了 BAF 启动挂膜、不同水力停留时间对生活 污水中 COD、NH3-N、TP 去除效果的影响。 结果表明,底泥陶粒表面粗糙,孔隙性较好,比表面积较大,生物附着性较 强,适于作微生物的载体。 微生物在底泥陶粒滤料上挂膜成功仅需 12 d,且 SSC-BAF 对 COD、NH3-N、TP 的去除率比 CTC-BAF 分别提高了 9. 19、7. 55、11. 42 个百分点。 水力停留时间对 BAF 系统去除 COD、TP 有较大影响,对 NH3-N 的 去除影响较小。 当水力停留时间为 22 h 时,SSC-BAF 对 COD、NH3-N、TP 的去除效果均优于 CTC-BAF,平均去除率分 别为 77. 24%、71. 21%、73. 92%。 以河道底泥为原料制备的陶粒可用作 BAF 滤料,底泥陶粒滤料对 BAF 效能的提升 更显著。     

凹凸棒曝气生物滤池挂膜启动特性研究

利用凹凸棒复合滤料为填料,研究曝气生物滤池对微污染水源水预处理的挂膜启动特性.研究结果表明:凹凸棒曝气生物滤池25天左右挂膜成功,CODMn和NH3-N去除率分别可达30%和65%,NH3-N的去除率可以作为曝气生物滤池挂膜成功的标志;能谱分析结果显示滤料表面碳含量为12.1%,8.86%来源于滤抖吸附的有机物,3.24%来源于滤科表面附着的微生物,能谱分析法是一种评价生物量的有效辅助工具.     

煤矸石陶粒滤料制备及在生物滤池中应用研究

利用煤矸石作为主要原料,制备了生物滤池陶粒滤料。将滤料用于曝气生物滤池反应器,结果表明：煤矸石陶粒滤料挂膜快、易于反冲洗,对水中有机物和NH3-N的去除效果良好：在启动后的第6天,COD的除去率就达90.36%;第9天,NH3-N的去除率达到81.63%。反冲洗24h后,COD的去除率恢复正常;96h后,NH3-N去除率恢复正常。当停留时间为2h、气水比为2.5、pH值为8～9时,NH3-N的除去率最高;当停留时间为2.5h、气水比为2.5时,COD的除去率最高。     

一种新型曝气生物滤池填料的研究

以硅藻土、沸石粉、可膨胀石墨为原料,制备出一种用于曝气生物滤池新型复合生物填料。硅藻土、沸石粉、磷酸、去离子水、氢氧化铝与可膨胀石墨的质量配比为1∶0.54∶1.70∶1.15∶2.69∶0.008。将自制的复合生物填料和市售粉煤灰填料进行对比研究,主要考察两种填料的堆积密度、在曝气生物滤池中挂膜效果及对化学需氧量(COD)降低率和悬浮物(SS)去除率的影响。结果表明:新型填料堆积密度为0.641 g/cm³,市售陶粒填料的堆积密度为0.716 g/cm3。在室温下,溶解氧质量浓度为4～5 mg/L,p H值为7～8的条件下进行挂膜试验,自制的新型复合生物填料的挂膜时间为15 d,市售粉煤灰填料的挂膜时间为18 d;在水力停留时间(HRT)为1.2 h时,新型复合生物填料对COD的最大降低率为59.21%,对SS的最大去除率为92.18%;市售陶粒填料对COD的最大降低率为56.33%,对SS的最大去除率为86.47%。     

粉煤灰陶粒滤料的制备及在生物滤池中的应用研究

利用粉煤灰作为主要原料,制备生物滤池陶粒滤料。将该滤料作为生物反应器的生物膜载体,处理城市生活污水。反应器运行期间,COD、氨氮的平均去除率为85.47%、66.95%。在停留时间1.25 h、气水比4.0的条件下,COD去除率最高,为95.02%;停留时间1.5 h,气水比2.0,废水pH值在8～9,氨氮的去除率均为最高,为79.02%。反冲洗12 h后,COD和氨氮的去除率恢复正常。     

钨尾砂生物陶粒的制备及性能研究

以江西大余下垄钨矿的尾砂为原料,炉渣、粉煤灰、粘土为辅料,采用焙烧法进行了制备多孔生物陶粒滤料的试验研究。结果表明,在钨尾砂、炉渣、粉煤灰、粘土的体积比为4∶1.5∶1.5∶1,焙烧温度为1 100 ℃条件下,制备出的生物陶粒粒子密度为1.61 g/cm³、堆积密度为1.10 g/cm³、比表面积为9.7 m²/g、酸可溶率为0.17%、碱可溶率为0.33%、筒压强度为8.1 MPa。用该生物陶粒处理COD_Cr为817 mg/L的实际污水,挂膜速度快,微生物附着量大,易反冲洗,20 d COD_Cr下降率达到93%以上。     

焦化废水污泥中苯系物降解优势混合菌群筛选驯化

前期实验中,纯菌种挂膜生物滴滤反应器去除甲苯长期运行过程中,电镜扫描照片可以看出填料表面及断面除原始挂膜菌种外,同时存在丝状菌、芽孢杆菌等。通过取焦化厂废水处理活性污泥作为菌源,按常规方法对细菌进行筛选、分离;以甲苯浓度为控制指标,研究优势混合菌群对苯系物的联合降解效果。     

炭膜用于煤矿瓦斯提纯的新技术构想

瓦斯是煤矿瓦斯爆炸、突出的重要原因,同时又是一种温室气体.近年来,人们对瓦斯的认识已经从灾害气体发展到能源气体.由于煤矿抽放气体和通风气体中瓦斯浓度低,而大多数瓦斯利用技术对瓦斯浓度都有着严格的要求,所以瓦斯净化提纯技术具有重大的意义.针对瓦斯提纯净化的重要性,提出一种新的方法来提纯瓦斯,即用炭膜来提纯低浓度的煤矿抽放气体和通风气体,通过对甲烷提纯技术、炭膜及其分离机理的研究,分析其用于提纯瓦斯的可行性.     

生物滤池用于石化废水的回用

测试活性炭、沸石、建筑陶粒以及工程陶粒等四种填料、体积1.23L的生物滤池性能.结果表明,装有工程陶粒的生物滤池其出水无论是COD、NH_3-N还是浊度都要低于其他填料.在水力停留时间1.5h.进水COD小于150mg/L时,两种陶粒出水COD均小于25mg/L,而沸石出水COD则达到50mg/L,活性炭出水,为29mg/L.当进水有机负荷为0.74kgCOD/(m~3*d)时,工程陶粒出水COD甚至降低到10mg/L以下.     

煤矿乏风瓦斯燃烧用催化剂研究进展

煤矿瓦斯是煤矿伴生气,其主要成分甲烷是全球第二大温室气体,温室效应是二氧化碳的21倍。煤矿瓦斯的直接排放将加剧温室效应及环境污染,因此近年来煤矿瓦斯的治理受到广泛关注。煤矿瓦斯中乏风瓦斯(甲烷浓度0. 1%～1. 0%)占比超过70%,该气体无法通过常规的燃烧方式处理和利用。催化燃烧作为一种脱除低浓度甲烷的高效方法,其不仅可以在较低的温度下实现甲烷的氧化,同时还可以减少甲烷处理过程中的NO_x和CO等污染物气体的排放,因此受到了人们的广泛关注。通过归纳近年来催化燃烧技术在催化剂研究方面的进展,重点阐述了催化剂制备方法对催化剂发展的影响,并且探讨了乏风瓦斯催化燃烧技术相关催化剂未来的发展方向。     

Studies on bio-oxidation of coal mine gas by a biofilter

A new biofilter technology was used to control the methane concentration in the coal mine. The results indicate that the biofilter achieves a steady methane removal capacity of 1 470 mg/(L·h) after 30 days start-up. More than 90% of the methane can be removed with an empty bed retention time (EBRT) of 5.6 min when the inlet concentration of methane (IMC) is lower than 70 mg/L (10%, V/V) and about 80% when IMC is at 105 mg/L (15%, V/V). The biofilter is still a reliable method to control methane concentration as an auxiliary means to boost coal mine production safety together with aggrandized ventilation and drainage technologies, even though the removal efficiency of methane is not very satisfactory with a high IMC (>10%) or a short EBRT (<3.8 min).     

差速式抽采瓦斯稀释混合器运行特性

针对煤矿抽采瓦斯混兑稀释通入热逆流氧化装置氧化处理的需要,采用漩涡强制混合的思路,设计了差速式抽采瓦斯稀释混合器。采用数值模拟方法研究了混合器后管道内CH4的浓度分布,并针对煤矿现场运行参数波动的实际情况,研究了内外管道速度比、入口CH4浓度等运行参数以及抽采瓦斯与空气流量调节系统对混合效果的影响。研究结果表明,混合器后CH4浓度从管路中心到壁面逐渐降低,CH4分布的均匀性逐渐提高;内外管道速度比越小,混合气体浓度分布就越均匀;抽采瓦斯浓度变大导致不均匀性系数增大,而采用抽采瓦斯及空气流量自动调节系统时抽采瓦斯浓度越高则不均匀性系数越小,采用抽采瓦斯及空气流量自动调节系统可确保差速式抽采瓦斯稀释混合器有效促进CH4均匀分布。     

Methane accumulation in non-ventilated blind coal roadways

The authors propose a theoretical solution to the problem on the air displacement by methane in blind coal roadways when their ventilation is ceased. Dependences of methane ingress rate into a coal roadway and time for methane concentration to reach maximum admissible level in the roadway on coal gas content, methane filtration factor, coal’s open and closed porosity, roadway advance, conveyor speed, size of broken coal lumps and other geotechnical factors are established.     

颗粒过滤器除尘效率的实验研究与数学建模

为开发煤热解工艺的高温荒煤气脱尘技术,在错流式固定床颗粒过滤实验平台上测试了表观气速、粉尘浓度、过滤介质粒度和床层厚度等关键参数对除尘器除尘效率的影响。结果表明,粉尘浓度在10.0~96.8 g/m~3范围内增大且颗粒床表层过滤作用显著时,除尘器效率先增大后减小;大粒径瓷球对应的除尘效率较低,但压降降低显著;床层厚度增大,过滤器的除尘效率和压降均增大。过滤器运行初始状态,床层过滤过程属于深层过滤,随粉尘在床层内沉积,迎流面表层过滤作用增强,可直接脱除45.0%~52.0%的粉尘。建立了描述错流式颗粒过滤过程的一维非稳态数学模型,使之可以预测过滤平台在不同操作条件下的净床除尘效率和粉尘沉积率。应用该模型,预测热解气气氛下过滤器(床层厚度0.6 m,填充6 mm瓷球)的净床除尘效率有所下降,为82.94%。     

煤体解吸甲烷规律及解吸后微结构特征研究

在新兴能源产业提质增效的迫切要求下,积极推进煤层气产业发展对于缓解目前国内能源现状具有重要意义。地层应力约束下煤储层吸附解吸瓦斯特征直接关系到瓦斯抽采作业的布置方式。基于此,对应力约束状态下煤体对甲烷的吸附和解吸特征进行了试验研究,同时对解吸甲烷后煤体内部结构特征进行了CT扫描测试和分析。结果表明：煤体对甲烷的吸附量与孔隙压力几乎呈线性关系,符合Langmuir模型|80℃是煤体解吸甲烷较为合理的温度点|解吸甲烷后煤体内部会形成较多孔隙,发育较多的次生裂隙,不同层位孔隙率在6.32%～9.38%之间,平均孔隙度可达7.4%|在不同类别孔隙中,孔径低于30μm的孔裂隙比例高达76.36%|总体上,煤体中孔径较小的孔裂隙结构是甲烷解吸、扩散以及运+移的主要通道。     

煤矿乏风瓦斯流入特性对填充床内置换热器取热的影响

在实验验证数学模型有效基础上,研究了气体流入特性对煤矿乏风氧化床内置换热器取热的影响,结果表明:填充床内置换热器取热率随床层入口气体质量流速均匀性指数的下降而减小,蜂窝陶瓷的存在导致气体流动单向导通、增大床层物理流速及辐射面积,使床层入口气体质量流速均匀性指数减幅相同时填充床内置换热器取热率减小幅度要比空床换热器大;床层入口气体平均质量流速不变时,内置热器取热率随床层入口气体温度均匀性变差而减小,温度分布不均同时引起流速分布不均,温度分布不均引起的取热率下降幅度要明显大于相同平均质量流速、温度下床层入口气体流速不均引起的取热率下降幅度;对于立式氧化床,各部分气体由于温度不同导致的浮力大小不同以及气体所受浮力由于进风方式不同导致的对流动影响差异,换热器取热率也随之发生变化,随着床层入口气体平均温度逐步升高,进风方式对取热率影响越来越明显。     

Methane release from actively yielding coal and its implications for yield zone determination

One measure of the capacity of coal pillars to support load is the proportion of material in them which can be classified as “yielded”. As a means of determining the extent of yielded material in a pillar, the relation between methane emission and yielding has been investigated through laboratory testing at the Denver Research Center, U.S. Bureau of Mines. Sample yielding, as defined by drops in axial load during uniaxial compression, was monitored coincident with methane concentration, axial deformation, acoustic emission, temperature and gas pressure. While acoustic emission gave an ambiguous measure of yielding, methane release correlated with significant drops in load. No increases in methane concentration were observed before yielding, so increases in methane emission may be correlated with structural yielding of the sample. A large permanent increase in concentration observed at final yielding indicates that a major proportion of gas is in the micropore and unconnected crack system of the coal. Thus, the release of this bound-up portion of gas provides a proportional measure of the degree of structural damage experienced by the coal.     

Methods and Models for Analyzing Methane Sorption Capacity of Coal Based on Its Physicochemical Characteristics

The authors study the influence of physicochemical parameters on methane adsorption capacity of coal and offer the analytical method for the methane adsorption capacity for three-phased condition of methane. It is found that in the depth interval to 300 m below surface, methane adsorption capacity measured in lab can exceed natural gas content of coal obtained from geological exploration data by 30%, and the change in the thermodynamic condition of coal–methane system brings irreversible physicochemical consequences in terms of the altered ratios of physical states of the main components. There is no linear connection between natural gas content of a coal bed and its methane adsorption capacity with respect to occurrence depth. The application of Big Data in treatment and interpretation of large data flows is described. The theoretical data predicted using the proposed method and the experimental data on methane content of Kuzbass coal agree.     

三轴应力下软煤和硬煤对不同气体的吸附变形特性

为了深入研究煤体与瓦斯相互作用的变形特性,利用自主研发的三轴应力下煤样吸附变形动态测试系统,开展三轴应力状态下CO2和CH4气体在软煤和硬煤中吸附量以及吸附变形的动态测试试验,建立了三轴应力下煤样吸附气体变形模型。试验结果表明:① 软煤和硬煤在三轴应力条件下对CO2和CH4气体的吸附曲线符合Langmuir方程。三轴应力状态下软煤的吸附能力远大于硬煤的吸附能力,且两种煤样对CH4的吸附量都小于CO2。② 在应力恒定状态下,软煤吸附气体后的变形大于硬煤吸附气体后的变形。③ 软煤与硬煤在三轴应力下的吸附变形动态演化过程可以划分为初始快速变形阶段、缓慢变形发展阶段和变形稳定阶段3个阶段。④ 三轴应力下煤样的变形量随着吸附量的增加而增大。     

构造煤的成因—属性分类

为了研究原生煤和构造煤的吸附扩散特性,采用甲烷吸附装置和解吸装置对2种煤样进行了实验。结果表明,构造煤的极限甲烷吸附量是原生煤的1.18倍,并且在相同甲烷吸附压力下构造煤的吸附能力强于原生煤。当甲烷吸附平衡压力为0.74 MPa和2 MPa时,构造煤的固定扩散系数分别是原生煤的7.3倍和4.5倍,表明构造煤的初始气体扩散能力远高于原生煤。2种煤样的时变扩散系数都随着解吸时间的推移先快速降低后趋于稳定。构造煤的扩散衰减系数在0.74 MPa和2 MPa气体平衡压力下分别达到了96.6%和95.8%,远大于原生煤的扩散衰减系数38.1%和45.7%。