第29卷第20期中国电机工程学报 V ol.29 No.20 Jul. 15, 2009 112 2009年7月15日 Proceedings of the CSEE ?2009 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013 (2009) 20-0112-07 中图分类号：TK 6 文献标志码：A 学科分类号：470·20 生物质气化–熔融碳酸盐燃料电池联合循环 发电系统性能研究 高杨，肖军，沈来宏 (东南大学热能工程研究所，江苏省南京市 210096) Performance Investigation of Biomass Gasification-Molten Carbonate Fuel Cell Combined Cycle Power Generation System GAO Yang, XIAO Jun, SHEN Lai-hong (Thermal Power Engineering Institute, Southeast University, Nanjing 210096, Jiangsu Province, China) ABSTRACT: The modeling of the combined cycle power generation system of molten carbonate fuel cell (MCFC) with biomass gasification was carried out. Hydrogen-rich gas from biomass gasification was used as fuel for MCFC, and fuel gas unutilized in MCFC was combusted together with biomass char to supply heat for gasification. Aspen Plus was used to build the system model and perform the simulation. Effects of internal reforming of fuel cell and operation pressure upon system performance were studied. The results show that the biomass gasification and MCFC combined cycle power generation system could obtain an efficiency of near or above 50%, which is about 10 percentage points higher compared with the traditional combination of biomass gasification with gas turbine. Internal reforming is unnecessary for the atmospheric system, however, it is favorable to improve the performance of the pressurized system. Pressurized operation could improve system performance, and the favorable pressure is between 0.8 and 1.2MPa. KEY WORDS: biomass gasification; fuel cell; combined cycle; simulation 摘要：将生物质气化与熔融碳酸盐燃料电池(m o l t e n carbonate fuel cell，MCFC)构建为新型的生物质能高效清洁利用联合循环发电技术，气化产生的富氢气体作为MCFC 的燃料，通过燃烧半焦以及MCFC中未利用的燃料为气化 基金项目：国家自然科学基金项目(50306002；20590367)；国家重点基础研究发展规划项目(2007CB210208)；新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-05-0470)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (50306002；20590367); The Special Funds for Major State Basic Research Projects of China(2007CB210208); Program for New Century Excellent Talents(NCET-05-0470)．反应提供热量，进行生物质气化–MCFC联合循环发电系统的模拟研究。运用Aspen Plus软件搭建系统模型并计算，研究了燃料电池内重整及系统工作压力对系统性能的影响。结果表明：生物质气化–MCFC联合循环发电技术具有较高的系统发电效率，可达50%，比常规生物质气化驱动燃气轮机技术高出10个百分点；对于常压系统无需采用内重整，而对于增压系统，采用内重整对系统性能有较大改善；提高系统工作压力可改善其整体性能，最佳工作压力在0.8~1.2MPa。 关键词：生物质气化；燃料电池；联合循环；模拟 0 引言 作为可再生能源的一种，生物质能的利用已受到国内外的高度重视[1-2]。近年来，生物质水蒸气气化引起了越来越多的关注，因与其他生物质转化技术相比其产物气中氢含量相对较高，而氢可以用于燃料电池这种清洁的电能生产新技术[3]。水蒸气气化反应较复杂[4]，但其有很多优点，如产物气热值较高、无需昂贵的氧气生产装置、减少了空气中氮气的稀释作用等。Rapagna等[5-6]研究人员进行了生物质气化实验，结果表明采用水蒸气作为介质时气化质量好，氢含量高。Courson[7]和Gil等[8]进行的研究得出了相似的结论。随着燃料电池技术的发展，将生物质气化与中高温燃料电池结合进行发电是今后可持续发展的高效洁净的电能生产方式之一。Lobachyov等人[9]对由Battelle Columbus气化炉、MCFC以及汽轮机组成的发电系统做了计算，比较了其与生物质气化–燃气轮机发电系统的效率、可行性以及过程要求等，得出生物质气化
第29卷第5期中国电机工程学报V ol.29 No.5 Feb.15, 2009 2009年2月15日 Proceedings of the CSEE ?2009 Chin.Soc.for Elec.Eng. 103 文章编号：0258-8013 (2009) 05-0103-06 中图分类号：TK 6 文献标志码：A 学科分类号：470?20 秸秆类生物质加压气化特性研究 肖军，沈来宏，邓霞，王泽明，仲晓黎 (东南大学热能工程研究所，江苏省南京市 210096) Study on Characteristics of Pressurized Biomass Gasification XIAO Jun, SHEN Lai-hong, DENG Xia, WANG Ze-ming, ZHONG Xiao-li (Thermoenergy Engineering Research Institute, Southeast University, Nanjing 210096, Jiangsu Province, China) ABSTRACT: Characteristics of pressurized steam gasification of biomass (wheat straw) were investigated by means of thermogravimetric analyzer and gas chromatographic analyzer (TG-GC). The effect of pressure on the kinetics of biomass gasification and gas composition of gasification production was discussed. The results show that the characteristics of pressurized steam gasification of biomass are different from that at the atmospheric pressure. Under the elevated pressure, the process of biomass gasification is controlled by both reaction kinetics and diffusion rate. Under the steam atmosphere, the process of biomass pyrolysis can be dealt with the first order reaction model, and gasification process can be dealt with a shrinking-core model. The apparent activation energy of pyrolysis and gasification increases with the gasification pressure. In addition, the supplement of steam is beneficial to biomass pyrolysis and gasification, and the apparent activation energy is smaller than that in the N2 atmosphere. Hydrogen content is the highest in the gas production of biomass gasification, and it reaches more than 50%. The result also shows that steam is a favorable agent for hydrogen production from biomass gasification, and the concentrations of CO2 and CH4 increase with gasification pressure, whereas CO decreases. KEY WORDS: biomass; pressurized gasification;thermo- gravimetric analysis; reaction kinetics; steam 摘要：采用热重分析与气相色谱分析(TG-GC)相结合的方法，开展了水蒸气气氛下生物质(麦秸)加压气化特性研究，探讨压力对反应动力学特性与气化产物的影响。实验结果表 基金项目：国家自然科学基金项目(50306002，20590367)；国家重点基础研究发展规划项目(2007CB210208)；新世纪人才支持计划项目(NCET-05-0470)。 Projects Supported by National Natural Science Foundation of China (50306002，20590367); Project Subsidized by the Special Funds for Major State Basic Research Projects of China(2007CB210208). 明生物质常压气化与加压气化特性有显著差异；加压条件下，麦秸的气化反应过程受化学反应动力学和扩散作用控制。麦秸水蒸气气氛下的热解阶段可视为一级反应，半焦气化阶段视为缩核反应；加压下热解、气化的表观活化能和频率因子均随反应压力的提高而增加。水蒸气对生物质热解气化具有活化作用，相比N2气下麦秸的表观活化能降低。此外，生物质水蒸气气化产物中H2浓度最大，达到50%以上，表明水蒸气是生物质气化制氢适宜的气化介质；随着气化压力的提高，CO2和CH4浓度增加，而CO浓度降低。 关键词：生物质；加压气化；热重分析；反应动力学；水蒸气 0 引言 生物质是一种可再生的清洁能源，利用生物质转化制取高品质气体燃料已成为研究者关注的热门课题之一。我国拥有丰富的生物质资源，其中农作物秸秆每年总量达6亿多吨，到2010年将达7.26亿t，相当于4~5亿t标煤，可开发和利用潜力巨大。为了减少生物质热解气化过程中焦油含量，提高气化产率，改善气体品质，开展生物质热解气化机理研究具有重要意义。 热重分析是生物质热解[1-3]、气化[4-13]特性研究的重要手段之一，国内外研究者采用热重分析方法对纯生物质、生物质半焦或煤与生物质混合物[2]常压下的热解、气化反应动力学和气化活性做了较广泛的研究。Mermoud等[4-5]与Senneca等[6-8]以制备的生物质半焦为反应物料，研究了不同气氛如空气、CO2下生物质半焦的气化性能。Haykiri-Acma等[9-13]以不同种类的纯生物质为对象，研究了蒸汽、空气、CO2以及混合气体的气化特性与反应动力学特性。付鹏[14]、蒋剑春[15]等以CaO等为催化剂，分别研究了不同气氛下的稻壳、木屑催化气化反应特性。 但是对生物质加压条件下的气化特性研究较
一、热解分类 根据反应温度和加热速率的不同，生物质热解工艺可分成慢速、常规、快速或闪速几种。慢速裂解工艺已经具有了几千年的历史，是一种以生成木炭为目的的炭化过程川，低温和长期的慢速裂解可以得到30%的焦炭产量;低于600℃的中等温度及中等反应速率(0.1-1℃)的常规热 裂解可制成相同比例的气体、液体和固体产品: 快速热裂解大致在10-200℃/S的升温速率，小于5秒的气相停留时间;闪速热裂解相比于快速热裂解的反应条件更为严格，气相停留时间通常小于1秒，升温速率要求大于1护'C/S.并以102-1护Vs的冷却速率对产物进行快速冷却。但是闪速热裂解和快速热裂解的操作条件并没有严格的区分，有些学者将闪速热裂解也归纳到快速热裂解一类中，两者都是以获得最大化液体产物收率为目的而开发。 事实上，现在人们在考虑生物质的热解机理时，常常假设生物质的三种主要组成物独立进行裂解。纤维素主要在325℃-375℃之间裂解，半纤维素主要在225℃-325℃之间发生裂解，而木质素则在250℃-500℃之间发生裂解(大多数木质素裂解发生在310℃-400℃之间)(shafizadch和Chin. 1977)。纤维素和半纤维素的裂解产生大多数的挥发物，而木质素裂解产生大多数的碳。 二、纤维素热解机理 1、纤维素结构 纤维素是由D-葡萄糖通过β(1-4)一糖苷键相连形成的高分子聚合物。不同的分子通过氢键形成大的聚集结构。目前的研究表明纤维素存在五种结晶变体，即纤维素I，Ⅱ，Ⅲ, IV和V。其中纤维素I是纤维素的天然存在形式。 纤维素是自然界中大量存在的天然高分子物质，是自然界分布最广、含量最多的一种多糖。纤维素是植物细胞壁的主要成分，它是由吡喃葡萄糖普通过0-1, 4-搪昔联结成的线性大分子，一般可用通式(C6HioO5)n表示, n称为聚合度，通常情况下在104左右. 纤维素是由β-D-葡萄糖为聚合单元构成的直状高聚物, 分子通式为(C6H10O5)n。它是具有饱和糖结构的典型碳水化合物，为生物质细胞壁的主组成部分。在高温作用下, 纤维素会发生一系列复杂的脱水、解聚、脱挥发分和结构重整等变化。纤素热解动力学涉及这一系列复杂变化中包含的各反应机理。但是, 由于热解过程中并行或者顺序发生的反应数目众多，实际上不可能、对工程应用来说没有必要建立一个考虑了所有这些反应的详尽的动力学模型. 因此, 该领域内的研究者关注的大多是谓的“准机理模型(pseudo－mechanistic model) ”, 在这一类模型中, 热解产物被笼统地划分为挥发分、固定碳等几大类. 总体上, 准机理模型有两种：单步全局模型和半全局动力学模型[]。 [ 7 ]余春江, 骆仲泱, 方梦祥, 廖燕芬, 王树荣, 岑可法；一种改进的纤维素热解动力学模型；浙江大学学报（工学板），2002：36，509-515 2、纤维素热解机理 由于纤维素在生物质原料中占据了几乎一半的含量，其热裂解行为在很大程度上体现出生物质整体的热裂解规律，纤维素具有最为简单的结构且在不同的材质中其结构和化学特性变化最小，因而当前研究基本上都从纤维素的热解行为入手开展工作。 纤维素热解动力学模型体现了纤维素热解化学反应的本征过程，是整个热解模型的核心部分。动力学模型的可靠性对于颗粒热解模型是否能正确反映真实过程至关重要。 2.1源于对纤维素燃烧过程的研究 纤维素热裂解机理的探索，最早源于对纤维素燃烧过程的研究，通过纤维素燃烧试验，Broido发现纤维素在低温加热条件下，经由吸热反应一部分纤维素转化为脱水纤维素。热裂解
毕业论文 学院：材料科学与工程学院 专业年级：08级高分子二班 题目：花生壳生物质热解特征研究 指导教师：杨素文博士 评阅教师： 2012年5月
摘要 生物质能是重要的可再生资源之一，而热解是未来最有前景的生物质利用方式之一。通过对生物质的热解动力学研究，可以获得热解反应动力学参数，对于判断热解反应机理和影响因素以及优化反应条件具有重要意义。利用热分析仪，在氮气气氛下，采用不同升温速率对花生壳热解行为进行了研究。通过热重分析实验了解生物质受热过程中的基本变化规律及其影响因素，结果表明，随升温速率的增大，达到最高热解速率时所对应的温度也越高，且升温速率越高热解越快，达到相同热解程度所需的时间越短。通过热重曲线研究花生壳的热解动力学，求出动力学参数。 关键词：生物质, 热解、热重分析，动力学 ABSTRACT Biomass energy is one of most important renewable energies. Paralysis is one of most promising methods of biomass utilization in the future. Study on biomass paralysis kinetics which can obtain paralysis kinetic parameters is of great important significance toward judging paralysis mechanism and influence factors and optimizing reaction
第六章废水生物处理的基本概念和生化反应动力学207、微生物新陈代谢的本质是什么？它包括了哪些内容？ 208、什么是生物酶及其酶促反应？ 209、在生化反应过程中酶所起的作用是什么？酶具有哪些特征？ 210、微生物的呼吸作用有哪几种类型？各有什么特点？ 211、试述好氧呼吸和厌氧呼吸的本质。 212、微生物生长曲线的研究在废水生物处理中的指导意义是什么？ 213、微生物内源呼吸的本质是什么？ 214、影响微生物生长的环境因素有哪些？各如何影响？ 215、ATP在生物反应过程中所起的作用是什么？ 216、试推导M-M方程式。 217、证明当μ＝μm/2时，Ks＝[S]0。 218、试根据能量代谢作用解释为何厌氧生物处理过程中所产生的剩余污泥量要比好氧生物处理少？ 219、试推导一级反应、二级反应的速率常数表达式。 220、何谓反应的半衰期？写出一级反应和二级反应的半衰期公式并对它们进行比较说明。 221、试分别推导完全混合间歇反应器、连续流完全混合反应器、串联运行的连续流完全混合反应器和推流式反应器的反应时间与出水中基质浓度间的关系表达式。 222、某城市污水日流量为5000 m3/d，进水BOD5为200 mg/L，要求经处理后出水中的BOD5浓度≤20 mg/l。假定反应为一级反应，速率常数为K＝0.75d－1 。试比较下列反应器系统所需的总容积。 （1）单个完全混合反应器（CSTR）； （2）两个串联运行的完全混合反应器（CSTR）； （3）四个串联运行的完全混合反应器（CSTR）； （4）推流式反应器（PF）。 223、测定反应器中液体质点停留时间的方法有哪些？试举例说明之。 224、何谓反应器的停留时间分布函数？ 225、反应器中的水流扩散度可用什么指标加以描述？理想的推流式反应器和理想法的
生物质热解 通过生物质能转换技术可高效地利用生物质能源，生产各种清洁能源和化工产品，从而减少人类对于化石能源的依赖，减轻化石能源消费给环境造成的污染。目前，世界各国尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，以保护本国的矿物能源资源，为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。 生物质热解是指生物质在没有氧化剂(空气、氧气、水蒸气等)存在或只提供有限氧的条件下，加热到逾500?，通过热化学反应将生物质大分子物质(木质素、纤维素和半纤维素)分解成较小分子的燃料物质(固态炭、可燃气、生物油)的热化学转化技术方法。生物质热解的燃料能源转化率可达95.5%，最大限度的将生物质能量转化为能源产品，物尽其用，而热解也是燃烧和气化必不可少的初始阶段。 1 热解技术原理 1.1 热解原理 从化学反应的角度对其进行分析，生物质在热解过程中发生了复杂的热化学反应，包括分子键断裂、异构化和小分子聚合等反应。木材、林业废弃物和农作物废弃物等的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。热重分析结果表明，纤维素在52?时开始热解，随着温度的升高，热解反应速度加快，到350,370?时，分解为低分子产物，其热解过程为: (C6H10O5)n?nC6H10O5 C6H10O5?H2O+2CH3-CO-CHO CH3-CO-CHO+H2?CH3-CO-CH2OH CH3-CO-CH2OH+H2?CH3-CHOH-CH2+H2O 半纤维素结构上带有支链，是木材中最不稳定的组分，在225,325?分解，比纤维素更易热分解，其热解机理与纤维素相似。
从物质迁移、能量传递的角度对其进行分析，在生物质热解过程中，热量首先传递到颗粒表面，再由表面传到颗粒内部。热解过程由外至内逐层进行，生物质颗粒被加热的成分迅速裂解成木炭和挥发分。其中，挥发分由可冷凝气体和不可冷凝气体组成，可冷凝气体经过快速冷凝可以得到生物油。一次裂解反应生成生物质炭、一次生物油和不可冷凝气体。在多孔隙生物质颗粒内部的挥发分将进一步裂解，形成不可冷凝气体和热稳定的二次生物油。同时，当挥发分气体离开生物颗粒时，还将穿越周围的气相组分，在这里进一步裂化分解，称为二次裂解反应。生物质热解过程最终形成生物油、不可冷凝气体和生物质。 1.2 热解反应基本过程 根据热解过程的温度变化和生成产物的情况等，可以分为干燥阶段、预热解阶段、固体分解阶段和煅烧阶段。 1.2.1 干燥阶段(温度为120,150?)，生物质中的水分进行蒸发，物料的化学组成几乎不变。 1.2.2 预热解阶段(温度为150,275?)，物料的热反应比较明显，化学组成开始变化，生物质中的不稳定成分如半纤维素分解成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。上述两个阶段均为吸热反应阶段。 1.2.3 固体分解阶段(温度为275,475?)，热解的主要阶段，物料发生了各种复杂的物理、化学反应，产生大量的分解产物。生成的液体产物中含有醋酸、木焦油和甲醇(冷却时析出来);气体产物中有CO2、CO、CH4、H2等，可燃成分含量增加。这个阶段要放出大量的热。 1.2.4 煅烧阶段(温度为450,500?)，生物质依靠外部供给的热量进行木炭的燃烧，使木炭中的挥发物质减少，固定碳含量增加，为放热阶段。实际上，上述四个阶段的界限难以明确划分，各阶段的反应过程会相互交叉进。 2 热解工艺及影响因素
《生物质热解原理与技术》可作为高等学校和科研院所相关专业的研究生和高年级本科生的教材使用，也可以作为生物质能领域工程技术人员的参考资料使用。 目录 目录 《21 世纪新能源丛书》序 前言 第1 章概述 1 1.1 能源的基本概念 1 1.2 绿色植物光合作用 3 1.3 生物质资源与分类 6 1.4 生物质的物理性质. 10 1.4.1 生物质的含水率.10 1.4.2 生物质的密度.10 1.4.3 堆积角、内摩擦角和滑落角 11 1.4.4 生物质炭的机械强度.12 1.4.5 生物质的比表面积.13 1.4.6 生物质的孔隙率.13 1.4.7 生物质的比热容.13 1.4.8 生物质的导热系数.13 1.5 生物质的燃料特性. 14 1.5.1 生物质的燃烧.14 1.5.2 生物质的发热量.15 1.5.3 生物质燃料的化学当量比 17 1.6 生物质能源转换技术. 18 参考文献 22 附录1-1 我国农作物秸秆资源及其分布 22 附录1-2 固体生物质燃料全水分测定方法 27 第2 章生物质的组成与结构. 30 2.1 生物质的组成和结构. 30 2.2 生物质的元素分析. 36 2.3 生物质的工业分析. 41 参考文献 47 附录2-1 纤维素聚合度的测定方法及常见生物质原料的组成成分 48 附录2-2 常见生物质原料的分析结果 56
第3 章生物质的热解原理. 80 3.1 纤维素热解机理 80 3.1.1 纤维素热解机理概述. 80 3.1.2 纤维素热解液体产物组成 81 3.1.3 LG 的形成 81 3.1.4 其他脱水糖衍生物的形成 90 3.1.5 呋喃类产物的形成. 93 3.1.6 小分子醛酮类产物的形成 94 3.1.7 纤维素快速热解的整体反应途径 97 3.2 半纤维素热解机理.100 3.2.1 半纤维素热解机理概述 100 3.2.2 半纤维素热解液体产物组成 100 3.2.3 脱水糖衍生物以及呋喃类产物的形成 100 3.2.4 小分子物质的形成.104 3.2.5 木聚糖快速热解的整体反应途径 104 3.3 木质素热解机理 107 3.3.1 木质素热解机理概述.107 3.3.2 木质素模型化合物及其热解机理.107 3.4 生物质热解的主要影响因素 118 3.4.1 加热速率的影响. 118 3.4.2 热解温度的影响. 118 3.4.3 热解时间的影响.122 3.4.4 原料种类的影响.122 3.4.5 原料性质的影响.123 3.4.6 其他因素的影响.124 参考文献 125 第4 章生物质的热解炭化.130 4.1 概述 130 4.2 生物质热解炭化原理.130 4.3 生物质热解炭化装置.132 4.3.1 传统生物质热解炭化装置 133 4.3.2 新型生物质热解炭化装置 140 4.4 生物质炭的性质与应用.146 4.4.1 生物质炭的组成.146 4.4.2 生物质炭的性质.147 4.4.3 生物质炭的应用.149 4.5 醋液与焦油的性质与应用.152 4.5.1 醋液的组成与性质.152
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910197888.5 (22)申请日 2019.03.15 (71)申请人 福州大学 地址 362801 福建省泉州市泉港区前黄镇 学院路1号 (72)发明人 赵素英 李胜奇 陈志伟 林若兰 林晓薇 (74)专利代理机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 代理人 蔡学俊 (51)Int.Cl. B01J 21/18(2006.01) B01J 23/02(2006.01) B01J 37/08(2006.01) B01J 38/64(2006.01) B01J 38/06(2006.01)C10C 1/00(2006.01)C10C 1/20(2006.01)G01N 31/10(2006.01) (54)发明名称 一种生物质活化半焦催化剂的制备方法及 其应用 (57)摘要 本发明公开了一种生物质活化半焦催化剂 的制备方法及其应用。该方法以生物质为原料， 在惰性气氛中，通过在500-800℃温度下热解制 备生物质半焦，得到的生物质半焦采用不同活化 方法对其进行活化最后用于催化裂解焦油的催 化剂。所得催化剂对焦油模型化合物萘表现出了 良好的催化活性，用于催化生物质气化工艺的焦 油水蒸气重整过程， 焦油转化率高。权利要求书1页 说明书6页 附图3页CN 109876788 A 2019.06.14 C N 109876788 A
1.一种生物质活化半焦催化剂的制备方法，其特征在于：以生物质为原料，在惰性气氛中热解，再通过活化得到生物质活化半焦催化剂。 2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： （1）将干燥处理的生物质原料放入固定床反应器中，在惰性气氛中升温进行热解，保持一段时间后，冷却至室温取，制得生物质半焦； （2）将制得的生物质半焦进行活化，活化后干燥处理，获得生物质活化半焦催化剂。 3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的生物质原料包括稻壳、木屑、玉米芯中的一种或多种。 4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述生物质原料的粒径在250μm到600μm之间。 5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中生物质原料的干燥处理为自然风干或机械风干，以质量百分含量计，干燥后的生物质原料的水分含量小于或等于10%。 6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中所述惰性气氛为氮气、氩气或氦气中的一种。 7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中升温的升温速率为10~20℃/min，升温至最终温度为为500~800℃进行热解，保持时间为30~120min。 8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中活化的方法为化学方法、物理方法或共活化方法，其中所述化学方法为浸渍法，所选用的溶剂为NaOH或者KOH，溶剂的质量分数为8~12wt%，固液比为1：（5~15），反应温度为50~90℃，反应时间为30~120min，然后用去离子水洗至其pH呈中性；所用浸渍为静止浸渍，或搅拌浸渍；所述物理方法为水蒸气活化，升温速率为10~20℃/min，最终温度为750~850℃，保持时间为45~120min，水蒸气体积分数为15~25vol%，所用惰性气体为氮气；所述共活化方法为化学方法和物理方法共活化。 9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中活化后干燥处理的干燥温度为105~120℃。 10.如权利要求1-9所述制备方法制备所得的生物质活化半焦催化剂。 权 利 要 求 书1/1页2CN 109876788 A
第六章 生物反应动力学基础（张婷婷） 请对发现的文字错误及格式等进行修订，同时对我蓝色标出的要求进行补充完善。。注意此章节中公式编辑器所编辑的公式均可正常显示并编辑，所以不用更改为word 格式。辛苦了，谢谢！孔秀琴 一、底物降解速率 底物降解速率即每天每公斤活性污泥能降解多少公斤的BOD 5,其单位为： d kgVSS kgBOD ?/5，是反映生物反应器处理能力的重要参数。生物反应系统中，反应器 容积等重要参数是根据系统的底物降解速率（污泥负荷）来确定的。底物降解速率的函数关系式如下： S k S v Xdt dS s +=max （6-1） 式中： Xdt dS —比降解速率，单位 d -1 m a x v —最大比底物降解速率，即单位微生物量利用底物的最大速率 K S —饱和常数 X —微生物浓度 S —底物浓度 环境工程中，一般S 较小，当S K S ≤≤时，分母略去S ，并令 2max k k s =υ，,即可得下式： S k Xdt dS 2= （6-2） 上式积分可得：错误！未找到引用源。 t X t S S ??-=2k 0e （6-3） 那么已降解的底物含量为： ）（t X k t S S S S ??-?=-=2e -100 （6-4） 式中：?S —降解的有机底物浓度
0S —初始的有机底物浓度 t S —t 时刻剩余的有机底物浓度 上式中，因一般生物系统活性污泥浓度x 为定值，所以可令12k X k =，同时把已降解的底物浓度用BOD t 浓度代替，初始底物浓度用BOD U 代替,，即得下式： )1(1t k u t e BOD BOD ?-= （6-5） 即得5日生化需氧量和总需氧量之间的换算关系式： （6-6） 因C o 20时，23.01 =k ，则可得到： u BOD BOD 68.05= 环境工程中，用污泥负荷来表示有机物（底物）的降解速率，是特定工艺处理能力的度量参数。在工程设计中，在确定生物反应器的容积及排泥量等关键数据时，污泥负荷是重要的设计参数，其值的选取直接关系到整个工程的造价。根据工程参数所确定的污泥负荷定义式如下： Xt S S XV S S Q N e e ) ()(00-=-= （6-7） 式中：N —污泥负荷，单位kg/kgVSS ﹒d V —反应器的有效容积，单位m 3 污泥负荷即底物比降解速率，其函数关系式也可写作 S k S k S N s 2max =+=υ （6-8） 二、微生物增殖 有机底物经过微生物降解作用后，其中一部分经氧化产能代谢为H 20和CO 2、小分子的有机物等，一部分则通过微生物合成作用转变为新的细胞物质，表现为微生物的增殖，同时微生物还通过内源呼吸作用而不断衰亡，表现为污泥的衰减。所以底物降解和微生物增殖之间存在着必然联系。生物反应系统需要根据微生物的增殖速率来确定泥龄、进而确定剩余污泥排放量等重要数据，所以其相互之间的关系可用下式表示： d K Xdt dS Y Xdt dX -= （6-9）
高廷耀《水污染控制工程》第4版下册名校考研真题 第十一章污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础 一、选择题 活性污泥法中，为了既获得好的处理效果，又使污泥有良好的沉降性能，一般将活性污泥控制在（）。[中国地质大学（武汉）2011年研] A．延迟期末期 B．对数增长期末期 C．稳定期末期 D．衰亡期末期 【答案】C 【解析】A项，延迟期末期微生物细胞进入新环境开始吸收营养物质合成新的酶系，一般不繁殖，活细胞数目不会增加甚至减少。B项，对数增长期末期微生物维持在活力很强的状态，因为若要维持较高的生物活性，就需要有充足的营养物质，含有高浓度有机物的进水容易造成出水有机物超标，使出水达不到排放要求；另外，对数增长期的微生物活力强，使活性污泥不易凝聚和沉降，给泥水分离造成一定困难。D项，衰亡期末期，此时处理过的污水中含有的有机物浓度固然很低，但由于微生物氧化分解有机物能力很差，所需反应时间较长，因此，在实际工作中是不可行的。所以，为了获得既具有较强氧化和吸附有机物能力，又具有良好的沉降性能的活性污泥，在实际中常将活性污泥控制在稳定期末期和衰亡期初期。 二、填空题
1．EBPR的英文全称是______，主要包括______和______两个过程。[中国科学技术大学2015年研] 【答案】Enhanced biological phosphorus removal；厌氧释磷；好氧吸磷 【解析】EBPR是指强化生物除磷系统，即Enhanced biological phosphorus removal。生物除磷最基本的原理是在厌氧—好氧或厌氧—缺氧交替运行的系统中，利用聚磷微生物具有厌氧释磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段中混合液磷的浓度大量降低，最终通过排放含有大量富磷污泥而达到从污水中除磷的目的。 2．acidogenesis的中文翻译为：______；“反硝化”的英文为：______。[中国科学技术大学2013年研] 【答案】发酵产酸；denitrification 【解析】acidogenesis的中文翻译是发酵产酸，在厌氧生物处理中主要存在两种发酵类型：丙酸型发酵和丁酸型发酵。丙酸型发酵参与的细菌是丙酸杆菌属，丙酸型发酵的特点是气体（CO2）产最很少，甚至无气体产生，主要发酵末端产物为丙酸和乙酸。丁酸型发酵参与的细菌是某些梭状芽抱杆菌。反硝化的英文是denitrification，是指在缺氧条件下，NO2－和NO3－在反硝化细菌的作用下被还原为氮气的过程。 三、判断题 好氧微生物对氮、磷的需要量为BOD5:N:P＝200:5:1。（）[中国地质大学（武汉）2009年研] 【答案】错误 【解析】微生物为合成自身的细胞物质，需要从周围环境中摄取自身生存所必需的各种