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优质技术汇编第76期--国内外环保技术汇编来袭,准备好了吗?
国内外环保技术
【水处理技术】
技术亮点:依托自身深耕高级催化氧化技术的优势,优化了一套降解水中土臭素和2?甲基异莰醇的工艺流程及成套装置,能够实现对水中土臭素和2?甲基异莰醇的高效去除,水中土臭素和2?甲基异莰醇经过处理后充分矿化,臭氧投加量较少,氧化副产物的产生得以控制,氯化消毒副产物的问题得以避免,而且集成度高,占地面积较少,投资较为节约。该方法对原水的处理流程为:首先,含有土臭素和2?甲基异莰醇的原水和臭氧气体充分混合后,形成臭氧纳米气泡水;接着,臭氧纳米气泡水进入双场两相耦合反应区,经过特定波段和强度的紫外光辐照,经过特定频段和强度的超声波辐照,水中的土臭素和2?甲基异莰醇降解为醛酮类物质,醛酮类物质矿化成为水和二氧化碳,水中纳米气泡在超声波作用下溃灭合并为微毫米气泡;然后,微毫米气泡水进入两相分离区,在离心力、浮力和重力的作用下,气泡从水中迅速分离并消散在液面,尾气通过收集后进行处理,分离后的水向外流出。
技术亮点:随着日趋严格的环保要求,很多废水处理厂的工业废水处理线也要求提标至《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的准IV类水标准,且TN和SS达到一级A标准,更有甚者要求COD做到III类水标准。而不同工业废水水质差异很大,COD成分差异也很大,有时需要几种深度处理工艺的组合才能达到如此高的排放标准。例如某以精细化工废水为主的工业废水处理厂,常规生化处理无法去除其中的难降解部分COD,传统的高级氧化技术也难以将COD去除至排放限值,或者所需药剂量非常大以致于工程上很难实施。该厂最终选择了Fenton催化氧化和臭氧催化氧化的组合工艺,必要时还可辅以活性炭/焦吸附。
技术亮点:由管道溢流导致的水体污染是国际上的共性问题。然而,现有的研究缺乏对我国溢流污染的特性问题、控制策略和潜在的处理技术的深入剖析。因此,首先回顾了溢流污染导致的水体黑臭的成因;通过总结典型发达国家的发展历程,指出我国溢流污染面对的特性问题;剖析溢流污染中主要污染成分,总结国内外最新的溢流污染控制技术;提出我国溢流污染在技术革新上需要解决的瓶颈问题和亟待推进的研究方向。研究可对溢流污染控制技术在污染净化方面提供了扎实的基础和有力的指导。
技术亮点:微生物气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分,通常是指空气动力学直径在100 μm以内且含有微生物或来源于生物性物质的气溶胶,主要包括细菌、真菌、病毒、尘螨、花粉和细胞碎片等,其在公共卫生、大气环境、生态环境、气候变化、疾病检测及环境与健康等方面均有重要影响。微生物气溶胶主要来源于土壤、植被、水体等面源和动物、人类、医院、养殖场、垃圾填埋场、堆肥厂和污水厂等点源,传播过程中沉积在物体表面上的微生物气溶胶可以在外界环境(如刮风、降雨过程等)和人类活动(如车辆行驶等)的扰动作用下二次扬起,随风传播到很远的距离。此外,微生物气溶胶中含有的某些活性物质可以导致人类过敏反应或流行疾病传播。整体而言,微生物气溶胶具有来源多相性、种类多样性、传播三维性、沉积再生性、活力易变性、感染广泛性以及影响因素综合性等特点。
技术亮点:本工程采用“预处理系统(格栅+调节池)+厌氧系统(UASB+中沉池)+MBR系统(两级A/O+外置管式超滤)+纳滤系统”工艺处理生态循环产业园混合工业污水,处理效果良好且稳定,出水各项指标达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)表2要求,此工艺可应用于类似生态循环产业园混合污水处理实践中。本工程实现渗滤液、餐厨沼液、动物无害化污水、污泥压滤液无害化、减量化处理,具有巨大的环境效益。生态循环产业园混合废水协同处置模式与各类型污水单独建厂处置相比,降低了土建和设备投资,吨水处理成本降低,具有明显的经济效益。
【大气·VOC治理技术】
技术亮点:针对国内锅炉烟气脱硝尿素直喷运行过程中存在的问题,从物耗、尿素分解率、副产物等方面进行分析,对当前成熟的尿素烟气直喷技术和尿素水解技术路线进行比较,形成尿素直喷节能改造的最佳技术路线。现场运行实践表明,采用尿素催化水解技术对尿素直喷进行改造,脱硝系统制氨可靠性得到大幅提高,优化了物耗、尿素利用率、对锅炉内钢管的影响等指标,节能改造的投资回收期为1~2 a。尿素直喷催化水解改造投产以来,投运最早的已运行超过2 a,由于有2套尿素制氨系统互为备用,脱硝系统供氨可靠性得到大幅提高,降低了氨逃逸,提高了尿素利用率,节省了运行成本,使得系统改造的投资回收期为1~2 a。尿素直喷的催化水解技术改造,社会、经济效益显著。
技术亮点:针对7.63 m焦炉机侧除尘两大主要问题进行了计算、模拟、分析,通过使用最新的经验公式计算后,得出风机选型风量应不低于134 491.35 m3/h,远高于现在使用的 80 000 m3/h 风量风机。使用有限元分析发现,厂区横风不仅使除尘口吸入了大量空气,还使烟气迅速扩散,严重降低了机侧除尘的除尘效率,同时通过不同横风速度发现,横风的速度与除尘效率成反比。分析探讨后,建议机侧除尘改造时,加大除尘系统的总风量,并且在推焦车与焦炉之间的两侧区域加设挡风装置,减少横风对除尘的影响,从而提升除尘效率,打造无烟焦炉。
技术亮点:本文针对新疆某发电厂无法达到国家和新疆地方环保部门“超低排放”要求,在现有处理设施基础上,对该厂2×330MW超临界压力燃煤机组进行超低排放改造。#1和#2两机组均采用选择性催化还原法(SCR)脱硝工艺,新增备用层催化剂,且#1机组进行空预器改造;除尘超低排放改造#1机组采用现有电除尘恢复性检修+高频电源+预留相变凝聚器+湿式静电除尘装置改造;#2机组在原有除尘装置基础上配套高频电源,同时改造电控技术。烟气脱硫超低排放改造#1和#2机两机组均采用双塔双循环方案。经对改造工程进行综合评价,颗粒物、SO2、NOX排放浓度达到限制要求。
技术亮点:氨法脱硫工艺利用氨水将烟气中的 SO2回收,生产有一定销售市场的硫酸铵化肥,实现资源的循环利用,且副产品硫酸铵的销售收入可冲抵部分运行成本,经济、环境与社会效益突出。该工艺适应性强,可在生产负荷 50% ~ 110% 的范围内保持脱硫效率在 98. 5% 以上,通过对塔内循环、可控氧化率、旋流凝并、气液均布等技术环节进行优化改进,可彻底解决气溶胶与氨逃逸的问题,实现 SO2与颗粒物的持续稳定超低排放。在实际运行中,需要根据烟气组分、气量等实际情况进行调整,以获得最优的处理效果。
技术亮点:将钢铁厂排放的含有CO2的废气转化为化学制品原料,促进行业间的合作,以减少跨行业的CO2排放,并考虑从清洁能源生产中设计炼铁生产工艺等,这是一个重组,包括化学、能源领域的大型框架。SCU(智能碳使用)是包括CCU、还原铁利用、碳循环等在内新的碳利用统称。可再生能源、水电解制氢属于其他领域,与钢铁分离,但是如果没有它,就无法实现脱碳炼铁。依赖于碳元素的现行工艺是将碳元素作为还原材料,形成从炼铁工序产生的能量供应下游工序的能源系统,具有独立的完整性,但由此也带来制约。氢制铁是还原材料、能源本身的转换。必须引起注意的是,炼铁工序没有能量供应功能,氢气和电力被消耗,并且下游工序能源的使用方式也会发生变化。虽然会在更大的框架下思考,但自由度会增加。CCU对于与化学相联系的碳循环的想法也是有用的,如将转化为化学制品过程中产生的合成还原材料等中间物质向钢铁工艺回流等,可能会有多种发展。
【噪声·振动治理技术】
技术亮点:随着我国航空运输业的不断发展,飞机噪声污染问题已经成为限制民航发展的主要问题之一。调查统计了天津机场2018年实际航空业务量和规划航空业务量,利用INM模型计算飞机噪声并绘制等值线图,根据计算结果分析飞机噪声对周边环境的污染情况。计算结果表明,受航空业务量增加和第三跑道建设的影响,天津机场周边受飞机噪声影响的面积和人数显著增加。结合国际民航组织(ICAO)针对飞机噪声控制提出的“平衡做法”,研究天津机场可以采用的噪声污染防治措施,主要包括减少噪声源、土地使用的合理规划和管理、采用减噪飞行程序。
技术亮点:吸声材料吸声、穿孔板吸声、阻抗复合吸声等被动吸声方法无法根据噪声频率的改变而对其吸声系数进行相应调整。为解决此问题,提出通过向消声器内部引入定量气流来调节吸声系数的主动吸声方法。首先通过一个驱动装置对穿孔板背后空腔的容积进行调整,使穿孔板先达到共振状态,然后在穿孔板背后的空腔内引入定量的气流,使引入的气流与排气气流在穿孔板背后的空腔内形成复合流场,在复合流场中,声波与气流的相互作用会产生非定常的脱落涡环现象,引起能量的转换和改变消声器内壁的阻抗性质,从而改变消声器的吸声系数。实验结果表明:提出的方法可在噪声频率不断改变的情况下有效地对吸声系数进行相应调整,使吸声系数始终维持在最大值。
技术亮点:针对布置在楼上且集中布置的干式铁芯电抗器正常运行时对结构楼板及设备自身的振动影响问题,采用数值模拟结合现场实测的方法,分别研究采取结构性措施和主动隔振的实际减振效率。具体研究过程为:采用大质量法进行振动输入以确定电抗器振动荷载,并使用实测数据进行验证,将数值模拟结果和测试结果校核对比后,确认数值模型及振动荷载输入具有很好的准确性和适用性。然后将该模型应用于实际工程项目,研究加厚楼板、增加隔墙和立柱、加密次梁等结构性振动控制措施及采用钢质弹簧进行主动隔振的实际减振效率。分析结果表明,钢质弹簧隔振装置的实际减振效率最好,增加隔墙和立柱、加密次梁也具有较好的减振效率,加厚楼板的减振效率一般,在此基础上结合实际工程经验给类似工程项目提出了相应的设计建议。
技术亮点:高速动车组在运营过程中依赖抗蛇行减振器维持车体横向振动的平稳性,为提高不同工况下车辆运行平稳性,需要对抗蛇行减振器结构参数进行多目标优化。首先建立包含抗蛇行减振器液压数值模型与CRH3车辆动力学模型的UM-SIMUlink联合仿真模型,分析抗蛇行减振器结构参数对车辆平稳性的影响,随后基于车轮磨耗对轮轨接触几何的影响设计两种工况,基于UM-ISIGHT联合仿真采用NSGA-Ⅱ算法对抗蛇行减振器结构参数进行多目标优化。结果表明:抗蛇行减振器常通孔径、卸荷孔径和活塞杆直径对车辆平稳性有不同程度的影响。车速较低时,增大常通孔径有利于车辆平稳运行;车速较高时;随着直径增大,常通孔、卸荷孔和活塞杆直径分别使车辆平稳性呈现“劣-优-劣”、“优-劣-稳定”和轴对称下降的变化趋势。对抗蛇行减振器常通孔径和卸荷孔径进行多目标优化后,高速、高等效锥度条件下车辆平稳性提高20.72%,优化效果显著。
技术亮点:对地铁钢轨振动特性和支座反力的探究是研究地铁引起环境振动的关键。为研究整体道床式轨道的振动特性,基于二维车辆-轨道耦合动力学数值分析法和三维有限元法对不同车速、不同轨道不平顺激励工况下的钢轨垂向振动加速度、振动速度、钢轨位移、支座反力和时域轮轨力进行仿真计算。结果表明:车速一定时,由同种方法计算得到的不同轨道不平顺激励下钢轨最大的垂向位移、支座反力在数值上的差异在5%以内;同种轨道不平顺谱激励下,钢轨最大的垂向振动加速度、振动速度、垂向位移、支座反力以及时域轮轨力波动范围随车速增大而增大;在钢轨最大的垂向振动速度、垂向位移和支座反力方面,基于二维数值分析模型的计算结果大于三维有限元模型的计算结果。根据两种方法计算所得的最大支座反力分别占单个车轮静载的40.46%和37.44%;同一车速工况下,钢轨最大的垂向振动加速度、垂向速度、垂向位移、最大支座反力以及时域轮轨力的最大变化范围均在美国五级谱激励条件下取得。
【固废处理、土壤修复技术】
技术亮点:虽然铜渣在建筑、功能材料等领域的应用研究取得了显著成效,但也存在一些不足之处需要进一步研究。例如,利用铜渣制备混凝土时,需要对铜渣的活性进行激发,但物理激发因经济因素导致效果有限,而化学激发不能应用于大规模工程;铜渣制备出的微晶玻璃产品质量不稳定、成品率低、色调单一,不能满足市场需求;铜渣成分复杂且差异较大,严重影响水泥混凝土、微晶玻璃的性能可控性。本文综述了不同炼铜工艺所产生的铜渣的物相特征及物理性质,分析了利用选矿及物理化学方法提取铜渣中铜、铁有价金属过程存在的问题,介绍了铜渣直接用于水泥、混凝土、沥青路面等建筑材料以及微晶玻璃、矿渣棉、磨料等功能材料方面的应用研究现状,剖析了铜渣在制备建筑、功能材料方面的清洁工艺中存在的问题和缺陷,并展望了其应用与研究方向。
技术亮点:煤矸石作为煤炭开采过程中产生的主要固体废物,长期以来一直是环境治理的重点问题。煤矸石的堆放不仅占据大量土地,而且由于其成分中含有硫化物、重金属等有害物质,会对空气、水体、土壤造成严重污染。随着环境保护意识的增强和绿色可持续发展的需求,煤矸石的综合利用成为了研究的热点。因此,本研究的目的在于深入探讨煤矸石引发的环境问题,系统分析其在空气、水体、土壤等方面的影响。同时,将重点关注煤矸石综合利用的现状。通过这些研究,旨在为煤矸石的环境管理和资源化利用提供科学依据和实践指导,助力实现环境保护与经济发展的双赢。
技术亮点:随着工业化进程的不断发展,危险废物的数量逐年增加,如何进行有效的处理和处置成为了一个严峻的问题。危废焚烧处置作为一种重要的处理方式,具有高效、节能、无害化等优点,但同时也存在一些难点,如设备高昂、运行成本高等。因此,本文针对危废焚烧处置存在的难点,提出了一些可行的解决办法,如采用先进的净化设备、优化运行管理等措施。这些解决办法能够有效地提高危废焚烧处置的效率和安全性,为实现危废无害化处理提供了可行的方案。当然,危废的处理和处置是一个长期而艰巨的任务,需要不断探索创新,为环境保护事业做出更大的贡献。
技术亮点:磷渣是电热法生产黄磷排出的工业固废。目前,磷渣在水泥混凝土行业尚未得到良好的应用,其作为前驱体制备地质聚合物是实现资源化利用的重要途径。该文论述了磷渣在地质聚合物材料中的应用,主要从磷渣基地质聚合物体系的激发剂种类、力学性能、耐久性及目前的研究进展等四个方面进行综述,综合分析了磷渣在磷渣基地质聚合物应用方面的局限性,指出未来的研究方向。盛广宏等研究了磷渣在水泥工业中作为混合材料的应用,指出了磷渣作为水泥混合材料对普通硅酸盐水泥性能的改善状况,以及作为混合材料带来的水泥早期强度低和缓凝现象。时术兆等研究了不同掺量的磷渣对硅酸盐水泥凝结时间和强度的影响。结果表明:改性磷渣等量取代水泥后,凝结时间随磷渣掺量的增加而增加。史才军等人的研究发现,磷渣在碱性环境下有着显著的水化作用,且表现出较好的胶凝性能。使用碱激发剂来激发磷渣活性,制备碱激发磷渣胶凝材料(无水泥熟料),可充分实现磷渣的资源化利用,使资源、能 源、环境等问题得到有效缓解。
技术亮点:为解决煤矸石大量堆积造成的环境污染问题,基于“无废城市”建设理念和经验提出了煤矸石“无废”化目标。在分析我国煤矸石产生、分布及理化性质的基础上,从煤炭清洁高效利用和减污降碳2个方面论述实现煤矸石“无废”化的必要性,阐述实现我国煤矸石“无废”化的政策基础、技术现状和存在的问题。建议我国在建设绿色生态煤矿、提高煤矸石综合利用水平、研发煤矸石综合利用技术、制定煤矸石综合利用产品标准4个方面开展工作;加快实现以井下采选充一体化、矿井充填、采坑以及塌陷区回填生态修复为核心的煤矸石综合利用技术工业化应用;构建“发电-有用(价)组分回收或利用-高性能建材或农业应用或矿井充填”的资源化利用产业链,实现煤矸石中多组分梯级分质高值化利用,以保障我国煤矸石“无废”化目标顺利实现。