2种烟煤掺混干化污泥中温热解制气

以2种不同产地烟煤和某污水处理厂污水污泥作为研究对象,在实验室预处理,将两者按不同比例掺混后使用管式电阻炉进行中温热解实验,探讨了烟煤与干化污泥掺混热解产气特性。实验结果表明:烟煤掺混干化污泥热解,不改变两者热解产H_2、CO和CH_4的规律。在相同热解温度下,烟煤的掺混比例越高,产生H_2体积百分含量越大。对于CH_4,掺混物料产气峰值热解温度由800℃降低至700℃。混合物料中污泥掺混比例增加会增加CO含量。通过热重实验,随着物料中配入干化污泥质量比重增加,热解反应所需活化能减小。     

不干胶废弃物热解与燃烧动力学特性

采用热重分析方法对不干胶废弃物(PSAs)进行了热解和燃烧失重分析,并采用Doyle法拟合计算了PSAs热解和燃烧动力学参数。结果表明:当温度低于200℃或高于600℃,PSAs的热解和燃烧失重过程具有性;300~600℃时,PSAs热解过程具有3个失重峰,而其燃烧过程具有2个失重峰。动力学分析结果表明:PSAs的热解是由多阶段复杂的热裂解反应组成,其热解过程可用4个一级反应来描述,随着升温速率的提高热解阶段第1峰区表观活化能降低;而第2、3峰区以及半焦深度裂解阶段的第4峰区活化能逐渐升高;PSAs燃烧过程可用3个一级反应来描述,随着升温速率的提高,PSAs燃烧过程的表观活化能均逐渐降低,并且燃烧表观活化能均低于热解表观活化能。     

不同升温速率下城市污水污泥热解特性及动力学研究

利用差热-热重分析法和Coats-Redfern积分法,对杭州某污水处理厂污泥在不同升温速率下的热解特性及反应动力学特征进行研究。实验结果表明,热解温度从室温升至900℃时,污泥热解过程可分为4个失重阶段;升温速率对污泥热解转化率、挥发分析出温度以及最大失重率等热解特性参数都有显著影响。升温速率越高污泥最大失重率越大;而较低的升温速率延迟了污泥热解反应时间,导致污泥失重量相对较大。根据Coats-Redfern积分法计算结果,污泥在氮气氛围下的热解反应为二级反应模式。提高升温速率可显著增加污泥热解的表观活化能和频率因子。     

工业废水污泥的热解及升温速率对热解的影响

利用热重分析法对印染、中药和废水处理厂3种典型工业废水污泥进行了热解动力学实验研究。结果表明,工业污泥是一种高挥发分、低固定碳和低热值的劣质燃料。经过消化处理的污泥灰分含量较高,挥发分含量变小。热解过程中有3个失重速率较高的阶段,以挥发分的析出为主。升温速率对热解的最终失重率有重要影响。升温速率增加,热解更剧烈,但最终失重率的变化趋势与污泥种类有关;为使热解效果更好,不同种类的污泥应选择不同的升温速率。不同种类的污泥具有不同的热解特性,印染污泥挥发分析出阶段有2次热解。中药污泥活化能最小,印染污泥挥发分第2次热解的活化能比第1次大幅增加。     

生活垃圾和玉米秆混合热解动力学及产物分布

为探讨生活垃圾和玉米秆共热解过程中的协同关系和产物分布,采用热重分析仪对生活垃圾、玉米秆及其混合物进行了热解实验研究,并进行动力学计算。结果表明,混合热解可分为脱水、热解、炭化、焦催化气化4个阶段,前3个阶段与单独热解过程类似,第4个阶段与单独热解相比失重明显增加,表明混合热解过程中存在协同效应;混合物热解的实际活化能为28.492 k J/mol,低于单独热解及其混合物热解理论活化能,可见混合热解利于热解反应进行。为明晰混合热解对热解反应的促进作用,利用固定床热解实验,研究了混合比例对产物产率和热解气各组分产率的影响。结果表明,在不同混合比例下,固液实际产率低于理论值,而气体实际产率则比理论值高;混合物料热解气中H2、CH4、CO2产量均高于其理论值,而CO产量却相反,低于其理论值。     

船舶塑料垃圾热解特性及动力学分析

利用热重分析(TGA)研究船舶塑料垃圾在不同升温速率和不同气氛下的热解特性,并得到了热解动力学参数。结果表明,船舶塑料垃圾的热解过程主要有3个阶段,比一般塑料热解复杂;随着升温速率增大,最大热解速率和最大热解速率温度等热解特性参数也增大,反应变得更剧烈;N2/CO2比为4∶1时,热解反应进行得最完全,固体残留率最少。动力学分析表明,采用3个连续一级反应模型能很好地拟合实验数据;不同的升温速率和气氛比对反应各阶段活化能均有不同程度的影响。     

利用同步热分析仪研究碱解污泥的燃烧特性

利用TGA/DSC同步热分析仪对碱解污泥的燃烧特性和热动力学特性进行了分析和研究。结果表明,碱解污泥的失重过程主要有3个阶段;碱的加入使得污泥着火温度降低,燃烬温度升高;随着碱量增加,污泥第2阶段燃烧热增加,第3阶段燃烧热降低,总燃烧热降低;污泥第2失重阶段峰前活化能随着碱量增加而不断增加,峰后活化能不断降低。本研究为...     

初始温度对废轮胎热解的影响

以管式炉热解实验和热重分析为基础,研究了初始温度对废轮胎热解产率及气相产物特性影响。结果表明,初始温度对废轮胎的热解存在重要影响。热重分析结果表明,废轮胎的热解过程存在2个主要失重过程,第一失重温度区间为200～500℃,第二失重温度区间为650～800℃;升温速率仅改变了热解的最大失重速率,并未改变废轮胎最终热解失重率;可通过提高升温速率能够缩短热解反应时间。在初始温度低于100℃时,废轮胎在800℃时热解已基本结束;当终温为800℃、初始温度在100～550℃范围内时,随着初始温度的提高,固、气两相产物产率均提高,而液相产物产率降低;其中气相中H2、CO和CH4的含量高于初始温度小于100℃时的含量;分析认为,可以通过调节热解的初始温度调节废轮胎热解在不同热解阶段的时间分配,适当提高热解初始温度有利于提高整个热解过程中的时间利用效率、改变废轮胎热解产物的分布;废轮胎热解气化的最佳温度区间为500～800℃。     

不干胶废弃物热重分析

为了探索不干胶类包装废弃物的热解特性,采用热重分析手段分析了不同升温速率条件下不干胶类废弃物的失重特点,并且采用Ozawa法和KAS法比较分析不同转化率条件下的表观活化能分布.热重分析结果表明,不干胶类废弃物的热解主要分为3个阶段:第1阶段(室温～ 200℃)为不干胶类废弃物的干燥阶段,第2阶段(200 ～ 590℃)为热解的主要阶段,第3阶段(590 ～800℃)为热解半焦的深度热解阶段.升温速率对热解失重率有重要影响,Ozawa法和KAS法计算结果表明,2种方法计算的热解活化能比较接近,Ozawa法得到的活化能为349.9 kJ/mol,KAS法得到的活化能为336.9kJ/mol;并且不干胶类废弃物的热解表观活化能呈现出阶段性分布.     

不干胶废弃物热解焦燃烧特性

采用非等温热重分析和固定床热解实验研究了不干胶废弃物热解焦生成特性及热解焦燃烧特性,并计算了不同升温速率下热解焦的燃烧动力学参数。结果表明,不干胶废弃物热解焦产率随温度升高而逐渐降低,当热解终温在400~700℃时,热解焦产率在34.64%~22.03%之间;空气气氛下热解焦燃烧过程包括3个阶段:挥发分燃烧阶段(390~600℃)、混合燃烧阶段(390~600℃)和残炭燃烧与矿物分解阶段(650℃);升温速率对热解焦燃烧效果作用明显,升温速率越大,燃烧特性指数越高,燃烧稳定性越好;热解焦燃烧过程可以通过3个一级反应描述,当升温速率为40℃/min时热解焦燃烧各阶段表观活化能明显降低,表明升温速率提高有助于热解焦的燃烧反应活性,更有利于燃烧反应的进行。     

液氨预处理强化复合菌系WSC-6降解稻秆的性能

高效、经济的预处理技术对提高稻秆的生物降解效率,实现稻秆资源的工业化利用具有重要意义。为确定液氨对稻秆生物降解性的影响,以复合菌系WSC-接种液氨预处理的稻秆,研究其生物降解性能。结果表明,用液氨预处理后的稻秆作为碳源,由于营养结构的改变,复合菌系WSC-6需要经过3d的适应期进入对数增长期,氮源利用率和微生物浓度均显著高于未处理的对照组。复合菌系WSC-6对其生物降解性得到明显提高,7d后的稻秆失重率达到62．7％,纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别达到57．5％、85．6％和36．3％。液氨预处理对发酵系统的pH值影响不大,复合菌系WSC-对稻秆降解的pH值仍维持在6．5～8．6之间,有利于进行丁酸型发酵,这对后续利用乙酸高效生产沼气具有重要意义。     

微波预处理对秸秆厌氧消化影响的研究

以秸秆为研究对象,比较不同的微波强度预处理作用下对秸秆厌氧消化产气特性的影响,研究日产气量、pH值、甲烷气体浓度及生物降解率4个参数的变化趋势,结果表明:微波预处理对秸秆厌氧消化有明显效果,平均日产气量由未被预处理的6.21 mL/g VS上升到 8.16 mL/g VS,上升了31.33%,达到最大日产气量时间由原来的第12 d,提前至第2～第7 d不等,最大日产气量由原来的23.43 mL/g VS上升到43.49 mL/g VS;在360～900 W范围内,微波强度越大,反应的pH值下降越快,秸秆厌氧消化最大日产气量越提前;经过微波预处理的甲烷浓度平均浓度由原来的50%提高至62%左右,其生物能范围也由未处理前的17.58 MJ/m³提高至23.46 MJ/m³,物降解率由未预处理的44.12%,提高至71.55%。     

稻秆负荷与pH对稻秆厌氧发酵产酸系统启动过程的影响

为探讨稻秆负荷（即稻秆VS/污泥VSS）与发酵pH对稻秆厌氧发酵产酸系统启动过程产挥发性脂肪酸（VFAs）效果的影响,利用厌氧搅拌罐反应系统考察在不同的稻秆负荷（0.556、0.945、1.334和1.724 g/g）和不同的发酵pH（8.0、9.0和10.0）启动运行条件下的产酸性能,并分析了系统启动过程产酸与稻秆主要成分降解之间的关系。实验结果表明,VFAs浓度随稻秆负荷提高而增大,随发酵pH的升高而降低;发酵18 d时,发酵pH为9.0时,稻秆负荷1.334 g/g的产酸效果最好,VFAs浓度与稻秆产酸量分别为4 385.10 mg/L和2.19 gVFAs/g稻秆,此时半纤维素、纤维素和酸性洗涤木质素降解率分别为32.69%、22.53%和6.40%;稻秆负荷为0.945 g/g条件下,VFAs浓度在pH为8.0时达到最高值4 409.51 mg/L,此时稻秆降解量也最多,半纤维素、纤维素和酸性洗涤木质素降解率分别为28.60%、47.32%和22.69%。研究表明,稻秆负荷与发酵pH通过影响稻秆半纤维素、纤维素和木质素的降解影响稻秆厌氧发酵产酸的进程和效果。     

以粉煤灰和电石渣为催化剂的聚丙烯裂解模型研究

对粉煤灰和电石渣为催化剂的聚丙烯裂解进行模型研究.通过模型计算了裂解反应的表观活化能、频率因子、反应级数等.模型计算表明随着反应温度的升高反应速率增加,达到相同转化率所需反应时间减少.当剂塑比从0增加到30%时,聚丙烯裂解的活化能呈现降低的趋势,特别当剂塑比为30%时,其活化能降低约50%.说明粉煤灰和电石渣对聚丙烯裂解具有一定的催化效果.     

稀盐酸预处理对稻草厌氧消化的影响

为探明稀酸预处理对稻草厌氧消化的影响,采用不同浓度的稀盐酸溶液对稻草进行了浸泡预处理,并在完全混合厌氧消化条件下,研究了稻草厌氧发酵过程中的产气量、甲烷含量,发酵液中COD、pH值及挥发性脂肪酸(VFA)的变化情况.结果表明,增大稀盐酸溶液浓度会提高稻草厌氧消化反应的效果.分别经4%、8%和12%的稀盐酸溶液浸泡预处理...     

猪粪和羊粪与麦秆不同配比中温厌氧发酵研究

研究了猪粪和羊粪分别与麦秆不同配比中温(35℃)厌氧发酵对产气量、消化时间和最优C/N值的影响。结果表明,猪粪与麦秆在中温厌氧发酵时,所需的最优C/N值为21,且经141 d就可充分发酵,最大干物质累积产气量可达369.53 mL/g。羊粪与麦秆中温厌氧发酵时,所需的最优C/N值为24,且经96 d就可充分发酵,最大干物质累积产气量可达209 mL/g。猪粪秸秆中温厌氧发酵时易发生酸化,发酵前应通过预处理来减少酸化可能;而羊粪麦秆不易发生酸化。     

罐底含油泥热解动力学参数计算方法的优选

在化学反应设计中反应动力学是较重要的因素。为得到更合理的污泥热解动力学参数计算方法,利用热重分析仪,在氮气气氛下对罐底含油污泥的热解特性进行研究。根据热重实验数据,分别采用Coats-Redfern法、Kissinger法、FWO法和Popescu法计算污泥热解动力学参数,并获取罐底泥热解制油的主要阶段(第2阶段)的反应活化能E、频率因子A并分析各种方法反应机理。通过对比不同计算方法得到动力学参数及拟合曲线与实验曲线的相关性,确定了最佳罐底含油污泥热解动力学参数计算方法。研究表明,Popescu法得到罐底泥的热解过程符合Jander方程,活化能E为101.43 kJ/mol,与FWO法得到的91.20 kJ/mol相近,且预测曲线与实验曲线有较好的相关性(0.9816),说明Popescu法计算罐底泥热解动力学参数更合适。     

Residues of carbosulfan and its metabolites carbofuran and 3-hydroxy carbofuran in rice field ecosystem in China

The fate of carbosulfan (seed treatment dry powder) was studied in rice field ecosystem, and a simple and reliable analytical method was developed for determination of carbosulfan, carbofuran, and 3-hydroxyl carbofuran in brown rice, rice straw, paddy water, and soil. The target compounds were extracted using acetonitrile or dichloromethane, cleaned up on acidic alumina or florisil solid phase extraction (SPE) cartridge, and analyzed by gas chromatography. The average recoveries of carbosulfan, carbofuran and 3-hydroxy carbofuran in brown rice, rice straw, paddy water, and soil ranged from 72.71% to 105.07%, with relative standard deviations of 2.00–8.80%. The limits of quantitation (LOQs) of carbosulfan, carbofuran and 3-hydroxy carbofuran in the samples (brown rice, rice straw, paddy water and soil) were 0.011, 0.0091, 0.014, 0.010 mg kg^?1, 0.016, 0.019, 0.025, 0.013 mg kg^?1, and 0.031, 0.039, 0.035, 0.036 mg kg^?1, respectively. The trials results showed that the half-lives of carbosulfan, carbofuran and 3-hydroxy carbofuran in rice straw were 4.0, 2.6 days, 3.9, 6.0 days, and 5.8, 7.0 days in Zhejiang and Hunan, respectively. Carbosulfan, carbofuran and 3-hydroxy carbofuran were detected in soils. Carbosulfan and 3-hydroxy carbofuran were almost undetectable in paddy water. Carbofuran was detected in paddy water. The final residues of carbosulfan, carbofuran and 3-hydroxy carbofuran in brown rice were lower than 0.05 mg kg^?1, which were lower than 0.5 mg kg^?1 (MRL of carbosulfan) or 0.1 mg kg^?1 (MRL of carbofuran). Therefore, a dosage of 420 g active ingredient per 100 kg seed was recommended, which could be considered as safe to human beings and animals. These would contribute to provide the scientific basis of using this insecticide.     

Mycelial growth and solid-state fermentation of lignocellulosic waste by white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium under lead stress

Lignocellulosic biomass is an abundant renewable resource difficult to degrade. Its bioconversion plays important roles in carbon cycles in nature, which may be influenced by heavy metals in environment. Mycelial growth and the degradation of lignocellulosic waste by lignin-degrading fungus Phanerochaete chrysosporium under lead stress were studied. It was shown that P. chrysosporium could grow in liquid media with 400 mg L?1 Pb(II), and mycelial dry weight was reduced by 54% compared to the control. Yellow mycelia in irregular short-strip shape formed in Pb-containing media, whereas the control showed ivory-white regular mycelial pellets. Two possible responses to Pb stress were: dense hyphae, and secretion from mycelia to resist Pb. During solid-state fermentation of straw, fungal colonization capability under Pb stress was positively correlated with the removal efficiency of soluble-exchangeable Pb when its content was higher than 8.2 mg kg?1 dry mass. Carboxymethyl cellulase activity and cellulose degradation were inhibited at different Pb concentrations, whereas low Pb concentrations increased xylanase and ligninolytic enzyme activities and the hemicellulose and lignin degradation. Cluster analyses indicated that Pb had similar effects on the different microbial indexes related to lignin and hemicellulose degradation. The present findings will advance the understandings of lignocellulose degradation by fungi under Pb pollution, which could provide useful references for developing metal-polluted waste biotreatment technology.     

Effects of modified biochar on rhizosphere microecology of rice (Oryza sativa L.) grown in As-contaminated soil

Biochar was carbon-rich and generated by high-temperature pyrolysis of biomass under oxygen-limited conditions. Due to the limitations of surface functional groups and the weakness of surface activity in the field of environmental remediation, the raw biochar frequently was chemically modified to improve its properties with a new performance. In this study, a kind of high-efficiency and low-cost amino biochar modified by nano zero-valent iron (ABC/NZVI) was synthesized and applied to paddy soil contaminated with arsenic (As). Dynamic changes of soil properties, arsenic speciations and rhizosphere microbial communities have been investigated over the whole growth period of rice plants. Pot experiments revealed that the ABC/NZVI could decrease the arsenic concentration in rice straw by 47.9% and increase the content of nitrogen in rice straw by 47.2%. Proportion of Geobacter in soil with ABC/NZVI treatment increased by 175% in tillering period; while Nitrososphaera decreased by 61 and 20% in tillering and maturity, respectively, compared to that of control. ABC/NZVI promotes arsenic immobilization in rhizosphere soil and precipitation on root surface and reduces arsenic accumulation in rice. At the same time, ABC/NZVI would inhibit Nitrososphaera which is related to ammonia oxidation process, and it would have a promising potential as soil amendment to reduce nitrogen loss probably.