浅水湖泊升流循环复氧装置的研制与性能

本研究为浅水型湖泊“黑水团”暴发后的应急复氧研制出三套升流循环复氧装置。三种装置均采用气弹释放循环复氧流复氧,分别为Ⅰ封闭曝气型、Ⅱ敞口曝气型、Ⅲ敞填料曝气型装置。小试结果显示Klas指标Ⅲ型比Ⅰ型、Ⅱ型分别高出179%、51%;Q_c指标Ⅲ型比Ⅰ型、Ⅱ型分别高出167%、50%;ε指标Ⅲ型比Ⅰ型、Ⅱ型分别高出176%、51%;Ⅲ型装置功率因子E比Ⅰ型、Ⅱ型分别高出29%、50%。中试于太湖边沉藻池中采用模拟“黑水团”的沉藻池水进行实验,中试型Ⅲ型多面球形填料装置可使水深1.8 m,面积200 m²模拟黑臭水体边缘溶氧28 h内恢复到1.69 mg·L^-1,供氧效率达到26%,并对水中COD_Cr、氨氮等的降解具有良好的作用。该设备初步证明可用于类似太湖黑臭团暴发时水体的应急治理领域。     

改进型气升式内环流硝化反应器氧传递特性的研究

在废水处理领域,气升式内环流硝化反应器有着较好的应用前景;但其氧传递性能有待进一步改善.通过调整导流筒直径以及导流筒内静态混合元件的个数,试验了反应器结构对氧传递特性的影响.研究发现,当导流筒直径取5.5 cm,并在导流筒内安装13个静态混合元件时, 这种改进型硝化反应器的氧传递能力显著提高.在表观气速为5.05～ 23.80cm(s(1的条件下, 测得氧传递系数为0.151～ 0.778 min(1,充氧能力为7.84 ～ 42.80 g O2(h(1,容积供氧能力为2.00 ～ 10.93 kg O2·m(3(d(1,氧转移效率为39.2% ～ 48.1%,氧转移动力效率为3.2 ～ 4.0 kg O2( (kW(h) (1.相对于普通气升式内环流硝化反应器,改进型内环流硝化反应器的氧传递系数、充氧能力、氧转移效率和氧转移动力效率都提高72.5%.根据Higbie渗透模型和Kolmogoroff各向同性理论,建立了氧传递系数与相关参数的关联式,预测值与试验结果相吻合,两者的相对误差为9.15%.     

用于人工湿地的渗管跌水复氧技术研究

针对人工湿地的增氧需求,项目开发设计了渗管跌水设备进行布水的周期滴滤式人工湿地,研究了不同初始DO值、渗水速率、跌水高度对其复氧效果的影响。结果表明随着渗水速率降低、复氧量快速增加,渗管表面渗水形态由表面连续型向分散液滴型过渡、其氧传质系数由流态表面更新率主导型转变为暴露时间主导型。渗管布管密度为0. 05～0. 12 m/m~2即可满足湿地供氧要求,布管成本为0. 04～0. 10元/m~2,最佳渗水速率1. 5 L·min~(-1)·m~(-1)时,最大复氧量为6. 28 mg/L,渗管跌水的复氧动力效率最高可达4. 02 kgO_2/k W·h。     

氧化镁基MgAl_2O_4复相陶瓷的制备与性能

研究了Mg O-Mg Al2O4复相陶瓷的组分变化及添加剂对烧结性能、力学性能以及热性能的影响。结果表明:当Al2O3含量为20%时,Mg O-Mg Al2O4复相陶瓷与固体氧化物燃料电池阳极支撑材料Ni O/YSZ的热膨胀系数一致;复合添加剂Ca O/Si O2可提高材料的烧结性能、力学性能以及热性能,但其添加量对各性能的影响有所不同:当Ca O/Si O2含量为2%时,气孔率最低,抗弯强度最高;当Ca O/Si O2含量为8%时,抗热震指数达到最高值;添加剂的含量对材料的热膨胀系数没有明显影响。选取Al2O3含量为20%、Ca O/Si O2添加量为6%的复相陶瓷与Ni O/YSZ粘接成实验组合构件,该组合件经600℃热震温差20次空冷循环,结合状态和强度无明显变化。     

强化复氧人工湿地对有机磷去除效果研究

内部引入穿孔导管强化人工湿地复氧效果,并将其与传统湿地系统对有机磷(OP)去除效果进行对比。结果表明,微生物存在可显著提高湿地系统对有机酸盐转化无机磷酸盐的能力,并可通过同化作用去除一部分TP。引入穿孔导管后,人工湿地基质内部通气状况得到改善,基质附着微生物量增加,人工湿地对TP的去除率提高,OP向无机磷(IP)转化的时间缩短;装置对TP的去除率从5.2%提高至9.11%,运行9 h时OP去除率高达97.32%,比传统人工湿地提高约9%;人工湿地设计深度32 cm时便可将进水中OP全部转化为IP,设计深度比传统人工湿地减少10 cm以上;沿竖向深度的不同基质层均具有较高的OP去除强度,OP去除强度平均高达38.43 mg/(kg·d)。     

加压循环流化床富氧燃烧中试研究

二氧化碳捕集和封存技术(CCUS)是减少温室气体排放,实现全球环境可持续发展的有效技术手段。加压富氧燃烧技术是一种低成本CCUS技术。循环流化床燃烧技术(CFB)是目前商业化程度最好的清洁煤燃烧技术之一,加压循环流化床富氧燃烧耦合了加压富氧燃烧和循环流化床燃烧的诸多优点,具有很强的工业应用前景。但加压循环流化床富氧燃烧系统结构复杂,燃烧工况的切换和烟气再循环导致其在启动、控制、运行等方面面临巨大挑战。目前对于加压循环流化床富氧燃烧的研究大多处于理论建模、机理研究和小试试验阶段。为了更深入地探究加压循环流化床富氧燃烧的启动和运行方法,中国科学院工程热物理研究所在MW级加压循环流化床富氧燃烧中试试验平台上进行了中试研究,实现了加压富氧燃烧的稳定运行,获得了中试尺度加压富氧燃烧运行模式,以及启动和运行过程中温度、压力、给煤量和风量的变化曲线。加压富氧燃烧工况运行中整体O₂体积分数为29%,压力为0.30 MPa,功率为0.84 MW,尾部烟气中CO₂体积分数达91%,可较好地实现CO₂产品的捕集和压缩纯化。中试尺度加压富氧燃烧启动和运行的主要流程为:启动阶段-常压O₂/N₂燃烧阶段-常压富氧燃烧-加压富氧燃烧阶段,各阶段切换平稳。     

北京大学先锋科技有限公司5套制氧装置实现工业化

北大先锋科技有限公司用自己研制的 PU- 8型分子筛 ,于 2 0 0 0年 1 0月在北京市科技园区进行了5 0 Nm3/h的两塔流程中试并获得了预期的效果后 ,2 0 0 1年分别有 5套装置前后实现工业化 :北京有 1套 1 0 Nm3/h,青海 2套 3 0 Nm3/h,河南新乡 1 0 0 0 Nm3/h,湖南衡阳 1 3 0 0 Nm3/h。前 3套因规模为常压解吸 ,用于医用及小工业装置 ;后 2套为真空解吸 ,用于工业用氧。投资比国内现有分子筛制氧技术降低约 1 0 % ,电耗为 0 .3 5 k Wh/m3(93 %纯度 ) ,降低了 1 0 %多北京大学先锋科技有限公司5套制氧装置实现工业化@张文效…     

高强度好氧生物反应器用于制药废水处理研究

高强度好氧生物反应器采用射流曝气强制溶氧,一体化结构设计,占地面积小。采用高强度好氧生物反应器对制药废水进行处理,试验结果表明,该系统曝气充氧能力达到0.31kg[O2]/h,容积负荷可以达到22kg[COD]/(m3.d),进水COD的质量浓度为8000mg/L左右时,COD去除率达到75%,运行稳定,污泥产量少。     

生物膜法A2/O2焦化废水处理系统中好氧反应器工艺特性

以焦化厂废水处理系统气浮设备出水为水源,在中试规模上研究了生物膜法A2/O2系统中好氧反应器的工艺特性和效果.研究结果表明,系统进水COD为1 000～2 200 mg/L,NH3-N质量浓度为200~400mg/L,水解酸化反应器HRT为20 h,缺氧反应器HRT为24 h,一级好氧反应器和二级好氧反应器HRT均为48 h,二级好氧反应器硝化液回流比为3,一级好氧反应器COD容积负荷为0.40 ks/(m3·d),二级好氧反应器COD容积负荷<0.07 kg/(m3.d).NH3-N容积负荷为0.022 kg/(m3·d)时,生物膜法A2/O2系统处理出水COD和NH3-N浓度可以同时达到<污水综合排放标准>(GB 8978-1996)中的一级排放标准.     

铁基凹凸棒载氧体制备及煤化学链燃烧性能研究

以Fe(NO3)3·9H2O、Fe2O3和Fe3O4为前驱体,凹凸棒(ATP)为惰性载体制备了系列Fe2O3/ATP载氧体。在流化床反应器内,以水蒸气作为气化-流化介质,900℃为还原温度,研究了载氧体与神木煤的反应活性及循环反应性能,同时考察了载氧体的抗磨损性能。实验结果表明:以Fe(NO3)3·9H2O为前驱体制备的Fe4ATP6(N)载氧体具有很高的反应活性和抗磨损能力。对其进行的10次还原/氧化循环实验表明:尾气中CO2平均含量先下降后升高,但都保持在95%以上,停留时间t95从14.8 min增加到16.1 min。SEM分析表明随着循环反应的进行载氧体表面小颗粒变成大颗粒,发生轻微烧结。     

重叠步骤对真空变压吸附制氧性能的影响

建立了一套半工业性两塔真空变压吸附制氧试验装置,提出了2种循环操作时序,循环一的特征在于具有同时逆向抽真空与清洗、同时逆向抽真空与均压升2个重叠步骤;循环二具有同时逆向抽真空与清洗、同时进气升压与均压升2个重叠步骤.试验结果显示,采用13LiX沸石分子筛,2种循环流程获得体积分数为92.1%的氧气时,回收率分别达到58.9%和64.8%,氧气产率分别为80.9 m3/(h·t)和86.3 m3/(h·t).在较低压比的情况下,2种不同循环流程均能获得较好的制氧性能,吸附塔的最高吸附绝对压力分别约为148 kPa和149 kPa,最高压比分别为3.44和3.39.     

A/O2/移动床生物膜反应器组合工艺处理炼油废水的中试研究

采用厌氧-好氧-好氧-移动床生物膜反应器(A/O2/MBBR)组合工艺对炼油废水处理进行了中试研究,考察中试装置对炼油废水中的CODCr、氨氮的去除情况及系统的耐冲击负荷能力.研究结果表明,A/O2/MBBR组合工艺出水水质明显优于A/O2工艺出水,MBBR可以提高A/O2工艺的容积负荷率和处理效率,具有处理效率高、停留时间短、抗冲击负荷能力强的特点.     

基于新型化学链燃烧工艺的Cu基载氧体循环寿命

采用机械混合法制备了Cu-Ni/Al2O3载氧体,并基于新型化学链燃烧工艺对其循环性能进行测试. 结果表明,Cu-Ni/Al2O3的初期反应性能良好,但随循环次数增加氧化率迅速降低,从初期的91.0%降至循环120次时的27.7%,而还原率则衰减轻微,循环120次仍维持在86.8%. 载氧体循环性能的衰减主要是颗粒粉化和粉化后细微颗粒团聚引起的,重新造粒可使其循环性能恢复到接近初期水平.     

复合氧化沟在联合曝气下氧传递研究

为改善污水处理厂Carrousel氧化沟运行情况,从一种新的角度———氧的传递出发,建立氧的传递反应模型,通过清水充氧试验及正交试验,研究了在改良型Carrousel氧化沟小试装置中,投加悬浮生物填料及改变曝气方式后系统氧的传递效果。结果表明,填料投配率为30%时,系统的氧的传递系数KL,α最大;且将系统原倒伞曝气改为倒伞+微孔的联合曝气方式后,氧的传递效果大大增加。最终确定系统优化工况为:填料投配率30%,HRT=10 h,污泥龄为25 d,采用联合曝气(倒伞转速为58.5 r/min,微孔曝气体积流量为80 L/h),夜间间歇曝气。     

组合式生物膜装置对受污染河水净化的中试试验

以某市受污染城市内河河水为原水,对研发的规模60 m3/d组合式生物膜装置进行了中试研究。组合式生物膜装置由进水过滤单元、生物处理单元、回流单元和出水单元组成,采用势能复氧、通过区域分隔和回流,在减少装置运行能耗的基础上强化污染物净化效果。结果表明在中试的试验进水水质下,当多级好氧池水力停留时间（M-HRT）分别为17.5、26.25和35 min时,随着M-HRT的增加,组合式生物膜装置对COD、NH＋4-N的去除率也逐渐增加,对TN的去除率先增大后降低。与M-HRT为17.5 min相比,当M-HRT为26.25 min时其值分别增加了5.3%、9.7%和3.0%,而M-HRT为35 min时分别增加了6.7%、14.3%和1.7%。出现该现象一方面在于M-HRT增加,增大了多级好氧池循环流动的次数,促进了势能跌水复氧的效果,提高了好氧池的DO浓度,另一方面在于M-HRT增加,还增强水流的剪切作用,促进生物膜的生长,增加系统的生物量。     

上下向流BAF处理化肥厂工业废水的中试研究

同时运行两套60L/h的曝气生物滤池(BAF)中试装置处理化肥厂工业废水.数据表明上向流工艺比下向流工艺有更好的COD和氨氮去除率.当COD负荷在3.49kg/(m3·d)时,上向流出水COD为45mg/L,去除率为89.5%;当氨氮负荷为0.4kg/(m3·d)时,上向流出水的氨氮为8mg/L,达到了循环冷却水回用指标.而相应的下向流出水COD和氨氮分别为123mg/L和15mg/L.     

超级煤泥重介质旋流器的中试和工业性试验

为检测新一代S-FHMC型超级煤泥重介质旋流器的工艺效果,对其进行了两次中试及工业性试验;中试结果显示:分选0.25～0.10 mm粒级两次试验的可能偏差E为0.078 kg/L、0.074 kg/L,说明分选下限已达0.1 mm;数量效率达到95%;处理能力提升60%以上;S-FHMC50型超级煤泥重介质旋流器在临涣选煤厂的工业性试验中,分选0.25～0.10 mm粒度可能偏差E值为0.075 kg/L,数量效率高达98.14%,处理能力480 m~3/h,较同直径的传统煤泥重介质旋流器提升70%以上。     

厌氧/好氧/缺氧(A/O/A)工艺处理焦化废水的试验研究

考察了厌氧/好氧/缺氧(A/O/A)工艺处理焦化废水对COD和NH3-N的去除效果。连续试验表明,焦化废水进水CODCr、NH3-N平均浓度分别为2 450 mg/L、121 mg/L,在经过系统稳定运行处理后出水浓度分别为115 mg/L、10.6 mg/L,去除率分别为95.3%、91.2%,达到了《污水综合排放标准》的二级标准。将厌氧池和缺氧池内的出气作为气源放回曝气池中,在缺氧环境下形成气升循环。好氧池为气提升三相循环流化床结构,不设沉淀池,MLSS高达10~12 g/L。     

分流磨矿矿浆提升磨矿Ⅲ系列产能的工业改造实践

某选矿厂一期磨浮装置共有两个系列,单系列实际磨矿处理能力为70t/h,达不到设计能力。二期磨浮装置设计能力为100t/h,实际处理能力可达到140t/h,但由于后续浮选槽容量限制,实际处理能力在100t/h左右。因此对二期磨矿装置进行了产能提升改造,处理能力提高到了130t/h,分流出30%二期富余的磨矿矿浆到一期浮选装置,结果表明,3个系列浮选装置运行平稳,精矿指标良好,同时磨矿Ⅲ系列产能提升了30%。     

气升式内循环蜂窝陶瓷反应器的氧传质特性

气升式内循环蜂窝陶瓷反应器(IAL-CHS)的氧传质性能测定结果表明,IAL-CHS反应器与普通气升式反应器相比氧传递能力更强,氧传质效果更好,氧转移效率更高。进行清水充氧试验分别采用0.006、0.018、0.025、0.05、0.10、0.15、0.20 m.3h-1的曝气强度,最初IAL-CHS反应器的氧传递系数(Kla)20与曝气强度呈正相关,在0.1m3.h-1的曝气强度下氧传质系数增至最大值,之后再提高曝气强度反应器的氧传递系数反而降低。然而反应器的氧转移效率EO2值始终随着曝气强度的升高而减少。