不同温度下污泥水蒸气气化合成气的生成特性

采用小型管式气化炉开展不同温度下污泥水蒸气气化实验,分析温度对污泥气化冷煤气效率η_l、污泥碳转化效率η_c、有机相转化效率η_v、以及气化合成气生成特性的影响规律。结果表明:气化温度对η_l、η_c、η_v均具有显著影响,提高温度有利于污泥蕴藏的化学能更多地转化为富氢合成气的化学能,促进污泥碳和有机组分气化反应发生,从而提高污泥能源转化率;气化温度从650℃提高至1 050℃,气相产物产率从38.5 g/100 g DSS(干污泥)增至57.9 g/100 g DSS,其中H_2和CO生成总量最高;另外,延长污泥高温气化停留时间,能够显著增加合成气中H_2生成量。     

甲烷13C同位素比值表征温度对甲烷生成途径的影响

采用测试气相碳同位素比值的方法比较了中温厌氧降解和高温厌氧降解过程中甲烷(CH4)生成途径的差异,表征了生活垃圾厌氧消化过程CH4生成途径的演变,并结合气液相化学组分和产甲烷菌荧光原位杂交(FISH)分析对同位素表征结果进行了验证.中温(35℃)条件下,垃圾降解初期甲烷13C同位素比值(δ13CH4)下降至-69.5‰,表明此阶段CH4主要产生自CO2还原途径;随着垃圾降解进入快速产CH4阶段,δ13CH,值相应迅速上升至一23.8%o,说明乙酸发酵逐渐成为CH4生成的主要途径,FISH实验结果也发现此阶段以乙酸发酵型产甲烷菌Methanosarcinaceac为主;当产CH4速率逐渐减小进入稳定期时,δ13CH,值迅速降低至-55‰后相对稳定,说明乙酸发酵途径的比例减小,并且维持在较稳定的水平.高温(55℃)条件下,δ13CH4值始终维持在约-70‰,表明甲烷主要由CO2还原作用生成,在快速产CH4,阶段,乙酸氧化和CO2还原作用是CH4生成的重要途径.     

顶空CO2对有机物厌氧发酵产挥发性脂肪酸的影响

研究了不同顶空CO2浓度对有机物厌氧发酵体系中底物转化速率、挥发性脂肪酸(VFA)产率及微生物相变化的影响.结果表明,顶空低浓度CO2有助于葡萄糖底物转化,在16h转化率达到93%以上,顶空高浓度CO2和对照组在20h时转化率分别为88.3%、87.6%.顶空高浓度CO2有助于乙酸积累,乙酸产率达8.2mmol/gCOD,分别是对照组和低浓度CO2组的1.52倍和1.87倍.顶空CO2浓度与同型产乙酸菌数量正相关,顶空低浓度CO2组fhs基因拷贝数为9.83×106/mL,高浓度CO2组fhs基因拷贝数为5.32×108/mL,对照组fhs基因拷贝数为6.97×107/mL.提高顶空CO2浓度有利于在混和培养环境中富集同型产乙酸菌.     

电刺激条件下初始pH值对剩余污泥厌氧消化效果的影响

在厌氧消化反应器中施加0.6V电压刺激,考察初始pH值(3,5,7,9,11)对剩余污泥厌氧消化效果的影响.结果表明,当初始pH值为9、厌氧消化至32d时,污泥挥发性固体有机物去除率为38.1%,甲烷产率为224mLCH₄/g VS;同样的消化时间内,初始pH值为7的对照组,其挥发性固体有机物去除率为32.2%,甲烷产率仅为162mLCH₄/g VS.调节初始pH值可加速污泥水解酸化过程,其中pH值为11时,水解酸化效果最好,比其他pH值条件下产生更多的挥发性脂肪酸(VFAs).在产酸高峰期,初始pH值为3、11时,乙酸和丁酸是主要产物;初始pH值为5、7、9时,主要产物是乙酸和丙酸.调节初始pH值能加速氨氮的释放,且pH值为酸性(3,5)时的氨氮浓度高于碱性条件下(9,11)的浓度.     

富氢合成气生物甲烷化与餐厨垃圾厌氧消化耦合性能分析

提出利用餐厨垃圾轻物质生产富氢合成气,并将富氢合成气生物甲烷化与现有餐厨垃圾厌氧消化单元耦合的工艺路线,为评估其可行性,考察了耦合系统的长期运行性能,并分析了该系统提升现有甲烷(CH₄)产量的潜力。结果表明：在餐厨垃圾有机负荷(以挥发性固体质量计)为0.5～2.0 g/(L·d)、富氢合成气流量为0～5.28 L/d条件下,餐厨垃圾厌氧消化与富氢合成气生物甲烷化均能保持稳定运行,且沼气提纯效果明显,尤其在餐厨垃圾有机负荷为0.5,1.0 g/(L·d)时,产品气中CH₄的平均含量分别高达96.4%和86.6%;提高富氢合成气生物甲烷化速率以及优化调控反应体系的pH值、有效碱度和有机酸积累量有助于进一步提高该耦合系统的处理能力和运行稳定性;以300 t/d餐厨垃圾处理厂为例,该耦合系统预计能提高94.5%的CH₄产量,后续有必要结合成本效益分析,进一步评估该耦合工艺的工业化应用潜力。     

乙酸-铁氧体共沉法处理城市污泥中的重金属

以天津东郊污水处理厂污泥为例,实验研究了乙酸-铁氧体共沉法去除城市污泥中重金属的技术条件和可行性。利用易获得、易降解的乙酸溶液,分析了乙酸浓度(H2O2含量2%)、pH值等与城市污泥中铜和锌去除效果之间的关系,表明当乙酸的浓度为2mol/L、反应时间4h、反应温度为室温、pH为4时,可以将95%以上的铜和锌淋滤去除,达到淋滤去除污泥中铜和锌的目的。采用改进铁氧体共沉淀法,用石灰乳溶液做中和剂,从污泥的乙酸-H2O2浸出液中去除含量超标的铜、锌、铬、镍、镉、铅。表明在pH为9、反应温度为室温、反应时间为1h、FeCl3和FeSO4初始浓度分别为0.1mol/L和0.05mol/L;Fe3+/Mn(+Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、Pd离子总和)=10的最佳工艺条件下,铜、锌、铬、镍、镉、铅去除率为94%、98%、86%、92%、89%、99%;处理后的液体中铜、锌、铬、镍、镉、铅含量达到安全排放标准。     

浸取方式对废物水泥窑共处置产品中Pb,Cd和Ni浸出的影响

模拟煅烧试验制取含Pb,Cd和Ni的水泥熟料,并将其制成混凝土样品,通过水槽浸出试验研究间歇浸取方式对混凝土中Pb,Cd和Ni释放的影响. 结果表明:间歇碳化保存处理浸出液的pH为9.5～10.4,低于连续浸取处理浸出液的pH(10.3～11.0),而间歇自然保存处理的浸出液pH则与连续浸取处理浸出液的pH相近;间歇浸取过程的碳酸化作用增加了混凝土中Pb和Cd的释放,表现为间歇浸取碳化保存处理的累积浸出量最大(Pb和Cd分别为686和332 mg/m2),连续浸取处理的累积浸出量最低(Pb和Cd分别为480和203 mg/m2);间歇处理对Ni的释放影响与Pb和Cd的不同,连续浸取处理的累积浸出量最大,为155 mg/m2,而间歇碳化保存处理的累积浸出量(85 mg/m2)最小.      

空气注入原位去除鸡粪发酵沼气中H2S

鸡粪厌氧发酵产沼气中H₂S含量高,在发电或提纯制备生物燃气前需要对其进行去除.开展批次鸡粪发酵试验,向发酵瓶中通入微量空气,通过生物氧化作用去除H₂S.试验以连续稳定运行90d的中温厌氧罐出料为接种污泥,通入7~50mL/gVS的空气.结果表明,空气通入显著地降低了沼气中的H₂S浓度,空气通入量为30mL/gVS的实验组平均脱硫效率最高,达到62%.同时,该空气通入条件下累积甲烷产量达到335mL/gVS,相较于空白累积甲烷产量提升了78.6%.通入微量空气的生物脱硫方法具有工艺简单和高效脱除H₂S的应用前景.     

浸没式厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液的连续运行性能

厌氧消化是垃圾渗滤液处理的重要技术,常规厌氧工艺在处理过程中存在微生物易流失和出水水质较差等问题。采用厌氧膜生物反应器在中温条件下处理垃圾渗滤液,考察了废水降解性能和膜过滤性能。连续100 d的反应器运行实验表明:在水力停留时间为10 d,COD容积负荷平均为5.63 kg/(m3·d)的条件下,系统运行稳定,平均COD去除率达到92%,膜出水总挥发性脂肪酸浓度低于200 mg/L,pH稳定在7.95左右。在膜通量为6 L/(m2·h)下,连续62 d内的膜压增长缓慢,未出现明显的膜污染。批次产甲烷试验结果表明:渗滤液产甲烷潜能达到305 mL/g TS,与连续运行实验296 mL/g TS的产气效果接近,沼气中甲烷浓度可高达70%~80%。产气达到90%和95%的潜能分别用时2.5,3.1 d,说明反应器有进一步缩短水力停留时间的可能性。反应器驯化的厌氧活性污泥对乙酸有较好的耐受性,在乙酸浓度为10000 mg/L时,产气迟滞期仅为1.4 d。综合来看,长期运行厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液具有较好的COD去除效果、运行稳定性和膜过滤性。     

西湖底泥不同供氧条件下有机质降解及CO2与CH4释放速率的模拟研究

采用密闭培养实验装置于室温(25℃左右)及pH为7.5条件下，对西湖底泥中有机质完全降解及转化为CO