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多级环流曝气及厌氧——好氧耦合环流曝气污水生物处理技术
1 成果简介利用生物方法进行污水处理,已经经历了一个多世纪的发展。但是,在活性污泥法的应用中,仍然存在以下主要缺点:曝气池占地面积很大,曝气后气体排放造成二次污染;曝气过程中活性污泥、空气和污水三相混合不均匀,氧传递速率较慢,氧气利用率不高,使得曝气效率低;剩余污泥排放量大。本研究室基于多年来对环流反应器流体力学特性和工程应用的研究,提出了采用多级环流装置作为活性污泥曝气的新方式,并经过 10 多年的基础、应用以及工业化研究,形成了一套高效的活性污泥的处理污水的新工艺—多级环流曝气工艺。该工艺可改善氧的传质,增加氧的利用率,从而减少动力消耗;该工艺还可减少生物处理过程中剩余污泥的产量,减轻处理污泥的负担;同时,该工艺的生物处理构筑物占地面积显著减小,可节约投资。该工艺已经完成了 20 吨/天的工业中试,通过了专家鉴定;并在处理印 染污水等方面已经建成了工业应用装置,目前运行良好。 在多级环流曝气工艺的基础上,针对含有中低浓度难降解有机物的污水,本研究室又开发了厌氧-好氧耦合环流曝气污水生物处理技术,以提高难降解有机物的处理效率。通过在多级环流塔内的悬浮污泥中添加具有特殊孔隙结构和尺度的载体材料,利用氧的传递阻力在载体内部形成厌氧菌生存的环境,构成专性厌氧菌生长区。通过被动扩散和流体的冲刷作用,有机物可以扩散进入载体内部,并被厌氧菌降解,同时载体内部的厌氧降解产物也可进入流化床主体,实现厌氧生物降解和好氧生物降解的耦合。该工艺具有高效的好氧降解过程和厌氧降解过程, 且将厌氧和好像过程结合在一个装置中进行,高度集成化,设备投资小、处理效率高、占地面积小。该工艺已经在含酚废水、 PTA 废水、炼油废水方面已经开展了大量的工艺开发和工业模拟实验,取得了理想的处理效果。2 技术指标( 1) 多级环流曝气:溶解氧浓度可达到 6mg/L 以上,较廊道式曝气池,占地面积可减小 80% 以上,处理时间可缩短 50%以上。 ( 2) 厌氧-好氧耦合环流曝气: COD 的容积负荷可达到 7g/L∙d 以上,对 COD 浓度小于2500 mg/L 的含酚废水、 PTA 废水等废水, COD 去除率达到 95%以上。3 应用说明该技术主要针对各类石化、化工及其他含有难降解有机物废水的处理,小规模现场集成式污水处理(如机场、远郊住宅小区等)以及污水的点源治理。 多级环流曝气应用包括两种方式:① 以环流曝气塔式设备替换现有的曝气池、初沉池;② 在现有的深度在 4m 以上的廊道式曝气池进行改造。多级环流曝气塔为新型塔式曝气处理设备为专利设备,具有处理效率高,占地面积小等显著优势。 20 吨/天的工业中试结果(乙烯综合废水, COD 约为 1000 mg/L,)显示,和该厂现有的廊道式曝气池相比,占地面积可减小 80% 以上,处理时间可缩短 50%以上, 出口废水稳 COD 定在 60 mg/L 以内,特别适合于土地资源紧张、处理效率要求高的生产、生活部门。多级环流曝气塔顶部还有集成的泥水分离器,可将出水中的污泥分离,在污泥沉降良好的情况下,可直接排放,不需要初沉和二沉设备,使设备投资、能耗以及占地面积大幅度降低;即使对沉降性能不佳的污泥,也可达到初沉的作用,节省初沉设备和运行费用。 通过对现有的深度在 4m 以上的廊道式曝气池进行改造,也可实现多级环流曝气,方法是在曝气池内改造曝气系统,加装多级导流筒内构件。其改造简单,投资小,但对废水处理的效果有显著的提高。采用多级环流曝气后,曝气池内的溶解氧浓度提高 50% (可达到 6 mg/L以上)以上,悬浮污泥浓度提高 30%以上,在达到相同处理效果的前提下,水力停留时间可减小 50%以上,处理负荷提高 50%以上,特别适合于对现有装置增容的技术改造。由于溶解氧浓度高,剩余污泥的产量也显著降低。 厌氧-好氧耦合环流曝气工艺,通过在多级环流曝气塔中添加高孔隙率的聚合物填料,在填料内部形成的缺氧环境,可发生水解-酸化反应,通过水解-酸化将难降解有机物降解为挥发性脂肪酸,进一步由装置中主体的悬浮污泥进行好氧代谢,实现了厌氧—好氧生物降解的耦合,提高了难降解有机物的降解效率。工业模拟装置的研究表明,对 COD 浓度达到 3500mg/L 的含酚废水,采用厌氧-好氧耦合环流曝气工艺, 24h 内 COD 可降解至 100 mg/L 以下;对 COD 浓度达到 2500 mg/L 的 PTA 废水,采用厌氧-好氧耦合环流曝气工艺, 16 h 内 COD可降解至 100 mg/L 以下;对 COD 达到 2000 mg/L, BOD/COD<0.1 的炼油废水,采用厌氧-好氧耦合环流曝气工艺, 24 h 内 COD 可降解至 60 mg/L 以下。上述处理效果,均优于传统的 A/O 或者 A/A/O 续批式联合工艺,占地面积低于这些工艺的 1/8。4 合作方式商谈。
清华大学 2021-04-13
一种用于排泥水生物氧化除锰的曝气沉淀一体化反应装置
本实用新型公开了一种用于排泥水生物氧化除锰的曝气沉淀一体化反应装置,反应装置分为曝气区、缓冲区、填料区、沉淀区、底部污泥区和污泥斗区;另设有曝气机构和刮泥机构。本实用新型的优点在于由于形成的污泥是生物污泥与二氧化锰、氢氧化铁等无机物构成的混合絮体,可以快速将锰与铁氧化,也可以将有机物、氨氮、亚硝酸盐氮等还原性指标有效去除;系统为了维持高的污泥浓度需要污泥回流,适用于处理含锰含铁量较高的排泥水。为了保证化能自养菌的活性,进水中的有机物浓度不宜太高,本装置的工艺较为简单,完全利用曝气的生物氧化作用实现水
安徽建筑大学 2021-01-12
基于螺旋式电容-圆环式静电传感器的气固两相流检测装置及方法
技术结合了螺旋式电容传感器与圆环式静电传感器,通过螺旋式电容传感器的电容获得管内固相浓度,通过圆环式静电传感器检测管道中的颗粒与管道壁面以及颗粒之间的碰撞、摩擦、分离产生的静电噪声,采用互相关法快速获取固相流动速度;根据浓度与速度获取质量流量,实现对气固两相流的多参数测量。本发明是电容法与静电法的融合,发挥螺旋式电容传感器和圆环式静电传感器分别在浓度测量和速度测量方面的优势,简化了电极结构,提高了浓度、速度以及质量流量的检测精度和采样效率。
南京工业大学 2021-01-12
一种天然高乳化性油脂体粉末及其制备方法
本发明公开了一种天然高乳化性油脂体粉末及其制备方法。油脂体的制备方法包括如下步骤:(1)将原料玉米胚芽破碎;(2)将破碎后的玉米胚芽与水混合,在碱性条件下进行第一次浸提;(3)将浸提后的混合物料进行磨浆;(4)将磨浆后的混合物料进行第二次浸提;(5)将第二次浸提后的混合物料进行过滤,收集滤液;(6)将滤液进行离心,收集上层物料,即可得到所述油脂体。本发明方法提高了油脂体的得率,方法无毒简便,成本较低,适合工业化;通过添加外添蛋白和均质使得油脂体乳液具有良好的乳化稳定性和抗氧化性,粉体在室温下有良好的储藏性能,可作为植脂末更健康的替代品。
中国农业大学 2021-04-11
对映-贝壳杉烷四环二萜天然产物全合成
对映-贝壳杉烷类(ent-kaurane)二萜是一大类具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤等多种重要生物活性的四环二萜天然产物,目前已有超过1000成员被分离、鉴定出来。由于复杂的结构和潜在的生物活性,该类型天然产物吸引了合成化学家的广泛关注。国内外众多著名的有机化学家都对该类分子进行了合成研究,目前报道的合成方法大都需要多步构建其四环骨架,尤其是[3.2.1]双环骨架。北京大学雷晓光课题组近日在对映-贝壳杉烷类(ent-kaurane)天然产物的合成上取得了重要进展。他们发展了一种简洁高效地构建对映-贝壳杉烷类(ent-kaurane)四环骨架的方法:通过利用北京大学余志祥课题组前期发展的铑催化的Yu-[3+2+1]环加成反应构建6/6/6三环骨架,进而结合最新发展的钯介导的环烯化(cycloalkenylation)反应构建[3.2.1]双环骨架。底物普适性研究表明该两步策略可用于快速构建不同取代的对映-贝壳杉烷(ent-kaurane)骨架和对映-贝叶烷(ent-beyerane)骨架。基于该策略,他们分别以10步和8步完成了ent-1α-hydroxykauran-12-one 和12-oxo-9,11-dehydrokaurene 的无保护基高效全合成,并且以10步完成了12α-hydroxy-9,11-dehydrokaurene的全合成,并对其结构进行了修正。通过对反应前体的精细调控,该合成策略不仅能够应用于不同对映-贝壳杉烷类(ent-kaurane)天然产物的高效全合成,并有望应用于天然产物类似物的高效合成。该工作的完成也进一步阐明Yu-[3+2+1]反应在合成具有桥头四级碳的天然产物和药物分子的巨大优势。
北京大学 2021-04-11
枣皮(渣)天然抗菌活性成分生产及应用技术
一、成果简介 研究表明,枣皮(渣)中含有多种植物次生代谢产物如多酚、类黄酮素等,化学成分有儿茶素、表儿茶素 和香豆酸等以及基于这些单体的聚合物。这些天然存在的植物次生代谢物质在抗氧化、抑菌、抗病毒、抗癌变、预防心脑血管疾病等方面具有极强的生物活性,在农业生产、食品加工、医疗保健、功能食品开发等领域得到了越来越多的研究与应用。利用枣果实加工过程中的枣皮(渣)等下脚料,经碱溶液水解后获得枣皮碱水解物,再经一系列的酸碱度调节、去酯、萃取、浓缩,得枣
中国农业大学 2021-04-14
天然活性同系物的分子辨识分离新技术及应用
从分子辨识分离的基本科学原理和分子间多重相互作用入手,首创了天然活性同系物分子辨识萃取分离新方法,发明了弱极性甾类同系物分子辨识萃取分离关键技术、表面活性同系物相间分配可控的低乳化分子辨识分离关键技术 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 该成果从分子辨识分离的基本科学原理和分子间多重相互作用入手,首创了天然活性同系物分子辨识萃取分离新方法,发明了弱极性甾类同系物分子辨识萃取分离关键技术、表面活性同系物相间分配可控的低乳化分子辨识分离关键技术,在国际上率先实现24-去氢胆固醇的工业制备,形成了由分子辨识分离的理论基础,到核心技术创建和工业应用突破的完整体系。
浙江大学 2022-07-22
一种气液两相射流反应器以及气液两相射流反应系统
本实用新型公开了一种气液两相射流反应器,包括反应器筒体,在反应器筒体顶部设有液体喷射装置,液体喷射装置包括进液口和伸入反应器筒体内的缩径式喷嘴;在反应器筒体上部设有排气口;在反应器筒体的内壁设有多个挡板;在反应器筒体下部设有进气口和循环液进口,进气口与位于缩径式喷嘴下方的气体分布器连通;在反应器筒体底部设有排液口。本实用新型还公开了一种气液两相射流反应系统,包括气液两相射流反应器、蒸发器、闪蒸罐。本实用新型气液两相射流反应器系统,利用高速液体射流的剪切作来破碎气泡,实现气液两相的高效分散混合,具有流程简洁、反应器结构简单、气液混合效果好等优点,适用于甲醇羰基化生成醋酸或醋酸甲酯羰基化生产醋酐。
浙江大学 2021-04-13
碳气凝胶在海水淡化方面的应用
碳气凝胶因在同类气凝胶材料中具有良好的导电性(5~40s/cm),以及高比表面积 而使其成为一种新型的理想电极材料.目前国外的研究集中在将碳气凝胶应用于超级电 容器(双电层电容器)电极、气体扩散电极,燃料电化学电池的电极、可充电电池电极 等,同济大学在这方面的研究工作也已开展了近十年,取得了一定的成果。 研究的目标是用碳气凝胶作电极,试制海水淡化原理型装置,进行各项参数的优化 研究。本材料是典型的环保与能源材料,所以有利于保护环境与资源综合利用。研究成 果应用于海水淡化、新能源器件等领域。
同济大学 2021-04-11
合成气高选择性制取烯烃
烯烃作为化工领域的核心分子,是合成纤维橡胶塑料等重要材料的单体,属于一类重要的高附加值化工原料。工业上的烯烃主要来源于石脑油的裂解。近年来,随着石油资源的日益减少和C1化学的迅速发展,开发从合成气直接制备烯烃的反应路径来替代传统的石化路线具有十分重要的意义。 传统合成气转化路径中约50%CO转化成了CO2和CH4等温室气体副产物,碳原子利用效率低下,严重降低了该路径的能源和经济效益。如何高效降低该过程中CO2和CH4副产物的生成、提高特定燃料产品的选择性在国际能源化工界一直是巨大挑战。 武汉大学定明月教授团队通过将碳化铁纳米晶体包裹在疏水性无定形SiO2壳中,开发出一种具有优异疏水性的核-壳型FeMn@Si催化剂。通过给催化剂包裹一层“疏水铠甲”,从而实现了56%的高CO转化率和13%的低CO2选择性,烯烃收率高达36.6%。核层碳化铁活性相与壳层疏水基团的高效协同,将能拓展出一系列新型的复合催化剂,通过抑制高耗能的水煤气变换反应,大幅度降低合成气转化过程中的CO2排放,显著提高碳原子利用效率,有望实现合成气更高效、更经济制取烯烃、汽油、芳烃、航油等各种高附加值化学品。该研究成果发表在《Science》期刊上,同期《Science》期刊发表了亮点评论文章,高度评价了该工作,认为该工作对于实现“碳达峰、碳中和”目标提供了新的解决方案。 合成气在疏水性FeMn@Si催化剂上高效制取C2+烯烃
武汉大学 2021-05-12
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