废铁屑强化污泥厌氧消化产甲烷可行性分析

有关全球气候变化的《巴黎协定》落槌,预示着污水处理追求碳中和运行的时代已经来临.碳中和狭义理解即能源自给自足,这就要求污水处理厂应最大程度转化污水中有机物或产生的剩余污泥所蕴含的有机能源,并将其生成可再生能源——甲烷.然而,剩余污泥能源转化率较低一直都是限制厌氧消化技术广为应用的瓶颈.在污泥预处理技术之外,向厌氧消化系统中投加废铁屑强化甲烷生产有望成为另一个提高能源转化率的突破口,继而实现"以废促能、变废为宝"的目的.本综述从铁腐蚀析氢现象入手,在描述铁腐蚀析氢原理、析出H2对产CH4过程影响的基础上,对铁在厌氧系统ORP减少方面的作用、对厌氧微生物生理、生化特性的影响、对涉及微生物酶活的影响等进行了全面的介绍.最后,还通过生命周期评估(LCA)评价了基于废铁屑的污泥厌氧消化技术对环境的影响及经济合理性.     

腐殖质对污泥厌氧消化的影响及其屏蔽方法

《巴黎气候协定》的签署意味着污水处理碳中和运行时代的来临,这就需要将剩余污泥尽可能最大程度地转化为可再生能源—甲烷(CH4).细胞破壁、木质纤维素破稳及腐殖质解抑制是提高污泥厌氧消化能源转化率的主要技术手段.相对于细胞与木质纤维素,腐殖质不仅结构更为复杂、自身难以生物降解,而且还会抑制其它有机物水解.虽然腐殖质亦有促进酸化、产氢/乙酸、产甲烷过程的微弱可能,但它对水解过程的抑制是肯定的、显著的、难以逆转的.因此,需要深入了解污泥中腐殖质来源、形成、结构及性质,综合分析它对污泥厌氧消化水解、酸化、产氢/乙酸、产甲烷阶段的各种影响,探讨消除腐殖质抑制水解过程的不同技术路径,重点描述外加金属离子对腐殖质的屏蔽作用.以期为提高污泥厌氧消化能源转化率制定可行的技术路线.     

基于混合生命周期评价的不同坝型温室气体排放对比分析

为了研究不同坝型对环境造成的影响,采用混合生命周期评价方法定量分析并比较同规模的重力坝和堆石坝水电枢纽布置在全生命周期内的温室气体排放.研究基于糯扎渡工程实例,生命周期考虑材料设备生产阶段、运输阶段、施工阶段和运行维护阶段.结果表明:重力坝方案和堆石坝方案生命周期温室气体排放量分别为1145.49×104和815.85×104t(以CO2当量计),重力坝比堆石坝多排放40.4%.其中,重力坝在生产、运输和运行阶段的碳足迹比堆石坝大,但堆石坝在施工阶段的碳足迹比重力坝大.运行阶段的温室气体排放量占全生命周期碳足迹的比例最大,其次是材料设备生产阶段、施工阶段和运输阶段.糯扎渡水电工程的碳排放因子明显低于火电碳排放因子,合理开展水电建设,是实现我国"十二五"规划碳减排目标的有效途径.     

城市污水处理项目环境影响评价的若干问题探讨

探讨了城市污水处理项目环评中的污水处理规划、污水处理工艺、污泥处理和最终处置方案的分析和论证问题.指出:环境影响评价要从城市环境规划目标出发.对污水处理规模能否满足污染物总量控制的要求进行必要的分析:污水处理厂选址要符合城市总体规划的要求,并满足水源保护要求及受纳水体水污染控制要求;污水处理厂的建设必须将污泥的最终处置纳入同步考虑的范围;在进行污水回用工程评价时,需分析回用水的利用途径、可行性和因此产生的环境问题.     

碳中和时代下我国能量自给型污水处理厂发展方向及工程实践

基于碳中和背景及污水处理可持续、低碳运行理念,分析了我国污水处理厂不同水质、工艺类型、规模等条件下的能源消耗及能源回收特点,提出了以“碳改向技术+低耗高效复合脱氮技术+污泥厌氧共消化技术+污水热能回收技术+节能降耗技术”的污水处理新模式是实现我国能源自给型污水处理厂的关键,并提出我国污水处理厂实现碳中和应分为“完全能源自给”及“能源供应工厂”两个目标.此外,对基于此背景下建设的北京某再生水厂的理论能源自给情况进行了分析,结果表明,通过节能降耗、引入外源有机物、污水源热泵回收等措施,北京某再生水厂能源自给率由12.2%分别提高至17.1%、21.6%、84.7%.     

面向未来的污水处理厂关键技术研发与工程实践专栏序言

污水处理行业碳排放水平约占全社会碳排放水平的1%～2%,为实现行业碳达峰、碳中和目标以及满足建设面向未来污水处理厂的需要,污水处理行业碳减排技术的开发及碳中和路线图的搭建迫在眉睫.本文是国家水专项“面向未来污水处理厂关键技术研发与工程示范”课题近年来科研成果的总结,致力于构建面向未来污水处理技术体系,从污水处理厂“碳减排”和“碳中和”角度出发,在污水“碳转向”、污水处理过程“碳减排”、基于大数据和云平台的智慧水务3个关键技术的研究以及对面向未来污水处理厂工程实践等方面进行了总结凝练,以期为我国污水处理行业的“碳减排”及“碳中和”提供技术支撑.     

污泥处理与处置

本文是王宝贞同志参加亚太地区85年城市污染会议污泥处理专题论文的综述,文中介绍了许多先进的技术,对我国污水处理方面污泥处置具有参考价值。主要论题有:污泥处置方案(农田利用、土地回收、土地填埋、海洋排放、污泥焚烧);污泥处理,包括:污泥浓缩、污泥稳定、污泥好氧消化、双消化系统、堆肥、污泥的蚯蚓处理、污泥脱水;最后叙述了污泥处理和处置的经济问题。本刊将分两期连载,全文刊登。     

中美典型污泥处理处置工程能耗和碳排放比较分析

中美两国污水处理规模大、碳排放基数高,污泥的处理与处置是污水处理厂碳排放的重要组成部分,合理的污泥管理策略是未来污水厂碳减排的关键。实地调研了中美6个大型典型污水处理厂的污泥处理设施和污泥处置路径,分析了中美两国不同典型的污泥处理处置工艺能量回收和碳排放的表现特征。结果表明:在不考虑碳补偿的情况下,中美6个污水处理厂中,华东A(中温厌氧消化+脱水+填埋/土地利用)、华东B(脱水+填埋/焚烧)、华东C(脱水+焚烧)、Hyperion(高温厌氧消化+脱水+农用)、OCSD(中温厌氧消化+脱水+农用)和Blue plains(热水解+中温厌氧消化+脱水+农用)的污泥处理处置路线的碳足迹分别为1410,1881,1914,471,402,405 kgCO₂/t DS。考虑能源回收和资源化利用产生的碳补偿效果,中美6厂污泥处理处置的净碳排放分别为984,1681,1941,-183,-240,-315 kgCO₂/t DS。中美6个污水厂碳补偿率分别为30.2%、10.6%、0%、138.9%、159.7%和177.9%。污泥厌氧消化和产物土地资源化利用是碳减排的关键,提升污泥有机质含量能够强化碳补偿效应,该研究结果可为我国污水处理厂低碳转型、污泥处理处置的无害化、减量化和低碳化提供参考。     

氧化铁投加方式对餐厨垃圾厌氧消化产气的影响

氧化铁可以促进产甲烷菌的代谢活动,从而加快厌氧消化体系的产甲烷速率。通过设计3组反应器,探究了不同的氧化铁添加方式对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响:包括空白组A(餐厨垃圾+厌氧污泥),以及2个实验组B(餐厨垃圾+厌氧污泥,48 h后投加氧化铁)和C(餐厨垃圾+厌氧污泥+氧化铁)。结果表明:反应器A酸化严重,进入长期产甲烷抑制状态;反应器B可以解除酸抑制,恢复体系产甲烷能力,但需要较长的启动期;反应器C则能较快达到产甲烷阶段。此外,截止到第54天实验结束,反应器C的累积产甲烷量(48 349 m L)高于B(35 665 m L)。对于餐厨垃圾厌氧消化,投加氧化铁可解除体系酸抑制,恢复其产甲烷能力。而在厌氧消化初期加入氧化铁可以更快地解除酸抑制,并促成更高的产甲烷速率。     

污泥有机成分与污泥厌氧消化潜能的研究进展

污泥厌氧消化产甲烷因其高效的能量回收和较低的环境影响是目前国内外广泛应用的污泥稳定化和资源化的有效方法。污泥有机成分是影响污泥厌氧消化产甲烷效果的主要因素之一。本文分析总结了国内外污泥成分特征与污泥厌氧消化效果关系的研究,阐述不同污水处理工艺段污泥的厌氧消化产甲烷的效果,污泥有机质转化生成甲烷的机制及性能。比较和评述几种评估污泥厌氧消化产甲烷性能的模型特点和适用条件。     

剩余污泥热碱处理及其对污泥厌氧消化的强化研究进展

剩余污泥的处理处置已成为污水处理厂面临的一个重大挑战。厌氧消化是一种常用的污泥处理方法。传统的污泥厌氧消化存在许多不足,而污泥热碱处理能使之改善。综述了近年来污泥热碱处理的研究,从热碱处理的机理出发,总结了热碱处理对污泥性质和厌氧消化的影响,分析了影响污泥热碱处理效果的因素,并通过能耗分析讨论了热碱处理强化污泥厌氧消化的可行性,最后指出污泥热碱处理及其强化污泥厌氧消化存在的问题,并提出了建议和展望。     

城市污水处理厂综合评价指标体系构建与应用研究

为了科学管理城市污水处理厂的运行,使其发挥更大的环境经济效益,本文将生命周期的思想融入到污水厂的综合评价中。采用“演绎与归纳”相结合的方法,构建包含环境释放、资源消耗、经济效益、人体健康和技术性能5个子系统,22个指标的城市污水处理厂综合评价指标体系,并以哈尔滨某城市污水处理厂为例进行应用研究。生命周期思想的融入使得评价体系不仅强调了污水处理厂的治理效能。还充分体现了其环境影响负荷。该指标体系的建立将为制定污水处理厂的总体环境管理政策提供一定的科学依据。     

面向未来污水处理技术应用研究现状及工程实践

目前全球面临巨大能源、水污染及资源危机,传统污水处理技术已无法满足可持续发展需求,实现能源自给、污水再生及资源回收的新型污水处理技术是未来水厂重要实施路径.污水处理厂实现能源自给的关键一是"开源",即高效回收污水中有机物化学能、低品位热能,并利用外源有机物厌氧共消化、太阳能、风能等技术开发能源;二是"节流",即利用高效设备、精细化运行系统及厌氧氨氧化技术等举措节能降耗.基于可饮用用途,MBR+RO法是实现污水再生的主要途径,但膜污染严重、电耗高的问题仍有待解决.通过污泥水解技术获得富含VFA的优质碳源或合成PHAs的主要原料是有机物资源化的重要方向;利用污泥焚烧磷回收,可获得90%以上的磷回收率,并可解决污泥处置的困境.系统总结了国内外面向未来污水处理新技术应用研究现状,介绍了典型国家对未来污水处理技术的实践,提出我国面向未来污水处理厂面临的阻碍及可能的出路,为我国未来污水处理厂的发展提供方向.     

污泥热泵低温干化技术优势与问题探讨

污泥的显著特征是含水率高和黏度大,机械脱水污泥含水率在80％左右.由于其含水率高,体积庞大,为污泥处理处置带来了经济和技术上的困难.降低污泥含水率是无害化、减量化处理的关键和资源化利用的前提.加热干化是污泥深度脱水最有效方法之一,但传统热风对流干燥存在效率低、能耗高及尾气处理难度大等问题.热泵干燥是近年来开发的1种污泥...     

大庆市城市污泥土地利用与环境影响研究

统计了大庆市生活污水处理厂污泥泥质重金属含量和本地区土壤环境重金属现状监测值,结果表明:大庆地区土壤属于天然低背景,污泥中重金属含量符合《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(CJ/T 309-2009)标准的要求.结合本地区土壤的理化性质和污水厂污泥泥质特性,分析堆肥后污泥土地利用前景与环境影响,建议城市污泥处置应遵循源头削减和全过程控制原则,为大庆污泥处理厂的运行和管理提供合理化建议.     

日本废旧纺织品回收体系研究及对我国的启示

从2000年至今,经过10多年的努力,日本废旧纺织品的回收率超过20%,有较大提高,这与日本建立多种回收渠道有关,包括废旧物回收业者回收、行政回收、团体回收和企业回收。目前,中国的废旧纺织品回收率仍较低,因此有必要建立多渠道回收体系,而这需要切实加强宣传,从娃娃抓起,做好垃圾分类,让服装生产销售企业担负起相应的社会责任。     

浮选-浮动填料生化在城市生活污水处理中的应用

提出一种城市生活污水处理新工艺。以浮选 -浮动填料生化进行城市污水处理全流程 ,与国内外目前污水处理方法相比 ,其特点是 :占地少、投资省、抗冲击性强、适应范围大、处理负荷、容积负荷和污泥浓度大大提高 ,处理后水质高于二级城市污水处理厂出水水质 ,可以达到“国家城市回用水水质标准     

桐乡市城市污水处理厂A~2/O工艺净化水质效果及影响因素研究

以采用A2/O工艺的桐乡城市污水处理厂净化城市污水为研究对象,介绍了该污水处理厂工艺设计、进水水质特征和水质净化效果,分析了温度、有机物负荷、氮负荷、磷负荷、可生化性、碳氮比、碳磷比、污泥产率、重金属离子浓度等因素对该污水处理厂运行的影响。结果表明:该污水厂进水水温适宜,可生化性好,碳源充足,同步脱氮除磷效果好,使该污水处理厂出水水质稳定达GB 18918-2002《城镇污水厂污染物排放标准》一级B标准。分析发现,该A2/O工艺对水中不同的重金属离子、表面活性剂、石油类有去除效果。重金属离子在活性污泥中产生富集现象,应重视污泥的处置等问题。     

碳中和趋势下数学模拟在污水处理系统中的发展与综合应用

数学模拟技术在污水处理方面被广泛应用,为了系统总结相关技术,本文回顾了污水处理系统中数学模拟技术的发展历程;综述了活性污泥模型(ASM)与机器学习(ML)在水质预测及参数工况优化领域中的应用;重点探究了污水处理系统中温室气体排放模型,以及多目标优化模型在污水处理系统中温室气体排放(GHG)、出水质量(EQI)和运行成本(OCI)的权衡问题;归纳了数学模拟技术在实现污水厂能量自给与资源回收的应用发展.研究结果表明数学模拟技术能准确预测出水水质、快速优化工艺参数、权衡温室气体排放、出水水质与运行成本之间的关系、以及提高资源回收效率等.因此,数值模拟技术可有效指导污水处理工艺的运行优化以及管理,为污水处理行业减污降碳协同增效提供技术支撑.     

低B/C污水对A2/O工艺的冲击仿真模拟

基于深圳市某污水厂A2/O工艺与进出水在线监测数据,使用GPS-X软件建立、校正A2/O仿真模型并论证了模型的可靠性。提出持续冲击模拟和随机冲击模拟2种冲击模拟方案,模拟了2种因总COD溶解惰性组分占比(frsi)升高导致的低B/C污水冲击A2/O工艺的方式。模拟结果表明:A2/O工艺受到低B/C污水冲击时,TN、TP、COD依次超标,投加碳源可降低TN、TP的超标率,降低好氧池溶解氧浓度可节省碳源投加量,TN、TP的最低超标率小于COD。若以模拟时间内5%的COD超标率为阈值,则A2/O工艺最多可承受frsi=0.133、B/C=0.332污水31d持续冲击,或frsi=0.136、B/C=0.330污水的25 d,frsi=0.143、B/C=0.328污水的20 d,frsi=0.151、B/C=0.324污水的15 d,frsi=0.161、B/C=0.319污水的10 d,frsi=0.189,B/C=0.308污水的5 d随机冲击。