新型堆肥装置设计及其应用研究

根据城市生活垃圾的特点和性质，利用物料平衡和热力学原理进行好氧堆肥实验装置的设计，并对堆肥发酵仓容积的确定和配套辅助设备进行了研究，得出当堆肥装置直径小于2．25m时，需采取保温措施。通过强制通风静态仓式堆肥小试实验进行的城市生活垃圾堆肥结果表明，通过30℃及以上的水浴加热，可实现固体废物的堆肥化。     

新型堆肥装置设计及其应用研究

根据城市生活垃圾的特点和性质,利用物料平衡和热力学原理进行好氧堆肥实验装置的设计,并对堆肥发酵仓容积的确定和配套辅助设备进行了研究,得出当堆肥装置直径小于225m时,需采取保温措施。通过强制通风静态仓式堆肥小试实验进行的城市生活垃圾堆肥结果表明,通过30℃及以上的水浴加热,可实现固体废物的堆肥化。     

卧式螺旋污泥好氧动态堆肥技术的研究

利用卧式螺旋式污泥好氧堆肥装置进行间歇式动态堆肥,对污水厂厌氧消化污泥进行了中温堆肥试验研究.通过控制各组堆肥的含水率、物料配比和通气量,重点探讨各种条件下堆体温度与有机物降解的关系.试验结果表明,厌氧消化污泥以木屑为调理剂在装置中可以实现好氧堆肥处理,其适宜的物料控制参数为:污泥:木屑=10:1～1.5(湿重比),堆肥含水率50%～60%;过程控制参数为:通风量为6.7～8.3 m3/h·t,发酵周期为8 d,温度45℃.     

塔式自然通风好氧堆肥反应器的开发与应用

针对现有堆肥反应器处理效率低、运行和维护成本较高及堆肥效率不稳定等问题,开发了塔式自然通风好氧堆肥反应器。从物料和热量平衡、通风量优化等方面对反应器进行研究。反应器主要包括反应器主体、通风管、物料承托筛板和温度监控系统等,具有运行及维护简单、能源耗费低等优点。在通风高度为3 m,初始物料投加量5.65 kg(干重比︰粪便/锯末=1∶2.5),含水率约60%时,对人粪便进行好氧堆肥实验。结果表明,堆体温度最高至62℃,并且在50℃以上高温保持5 d;TOC和COD均呈持续下降趋势,降解率分别为64.14%和56.45%;种子发芽指数为113.64%,完全达到腐熟标准。     

垃圾堆肥工艺过程动态模拟及优化研究

选取通气量、含水率、温度、底物浓度等作为堆肥控制因子，在堆肥生物反应动力学的基础上，根据堆肥反应过程的物料平衡和能量平衡，以及微生物比生长速度与含水率、堆肥温度的依存关系，结合翻转式堆肥反应装置操作运行条件，对厨房垃圾好氧堆肥过程中堆温、含水率、有机物、微生物量及氧气消耗量等变化进行计算机模拟计算，并将模拟结果与堆肥实验结果进行对比。结果证明，除了由于反应装置保温不理想引起堆温和含水率二者有偏差外，总体模拟计算结果与实际堆肥结果基本吻合。另外还开展了利用所开发的模型进行堆肥通气优化的应用研究。模型计算结果表明：当出口氧气控制在10％-18％时，采用间歇供氧，不仅能提高堆肥效率，而且可以使供氧时间减少40％以上。经过堆肥实验验证模拟结果是正确的。由此可见，利用模型模拟堆肥过程，快速优化堆肥方案是可行与有效的。     

两室堆肥生物反应装置研究

以堆肥过程中物料平衡、热量平衡以及垃圾生物发酵特性为依据,设计了二室堆肥生物反应装置,并通过堆肥试验实际检验反应装置设计的合理性.装置主要结构包括:二室堆肥发酵仓、保温层、通风供氧系统、空气加热系统以及二次污染控制系统.装置的主要特点为:两发酵仓能够独立完成堆肥发酵,也可以实现堆肥一次、二次发酵串联工艺组合;通过二次污染控制系统,可以很好地减少堆肥过程中产生的废水臭气排放;采用空气加热系统,可以快速均匀地加热堆体,以满足不同堆肥工艺的需要.装置在试验研究以及小规模垃圾堆肥处理领域有一定的应用价值.     

梨形筒式好氧堆肥反应器的开发与应用

针对现有堆肥反应器移动困难、难以使物料充分混合及堆肥效率不稳定等问题,开发了梨形筒式好氧堆肥反应器。从物料和热量平衡、通风量及搅拌方式优化等方面对反应器进行了研究。反应器主要包括梨形筒体、无轴螺旋导叶、通风系统、动力系统和控制系统等,具有易于移动、便于进/出料等优点。在通风量为2.0 L/min,初始物料投加量5.0kg（干重比∶粪便/锯末=1∶4）,含水率约60%时,利用反应器对人粪便进行序批式堆肥实验,结果表明,反应器搅拌5 min后混合均匀率可达90%以上,符合混合均匀度的要求;堆体温度从第2天开始升温至50℃以上并保持30 d;TOC和COD均呈持续下降趋势,降解率分别为72.61%和72.81%;种子发芽指数为92.18%,可完全达到腐熟标准。     

餐厨垃圾和绿化废弃物换向通风好氧堆肥

以某高校餐厨垃圾和绿化废弃物为原料,利用一种换向通风的堆肥降解装置对其进行好氧堆肥处理,研究了2个进气温度(35℃、45℃)和3个通风速率(1.5、2.5和4 m3/h)6个处理组对堆肥原料理化性质(堆体温度、含水率、pH值、有机质含量、C/N、种子发芽指数)的影响。餐厨垃圾和绿化废弃物进行15 d好氧堆肥后,pH值上升到7左右,有机质含量达到20%~80%,C/N都降到20以下,种子发芽指数均大于50%。经过1个月腐熟,其含水率≤30%。上述指标符合有机肥料标准(NY525-2011)的要求,该堆肥产物可用于园林绿地,具有显著的经济效益和生态效益。本研究结果表明,将城市餐厨垃圾和绿化废弃物混合后进行好氧堆肥是废弃物处理的高效工程,具有良好的发展前景。     

餐厨垃圾不同“收集-处理”模式的碳排放估算对比

为明确我国餐厨垃圾不同处理模式下碳排放情况,以中国南方某城市为研究对象,结合实地调研数据,对比研究了集中式好氧堆肥、集中式厌氧发酵和分散式好氧堆肥3种处理模式下的碳排放量。结果表明,集中式好氧堆肥的碳排放总量最高,而集中式厌氧发酵碳排放总量最低。此外,分散式好氧堆肥的主要优势在于可减少收集运输过程的碳排放且可避免其他温室气体的无组织排放;在先进节能手段和控制电耗的措施下,相比于集中式好氧堆肥模式,分散式模式可实现760.91 kg的碳减排(以CO_2计)。然而,餐厨垃圾厌氧发酵模式因其可实现有机质产沼气,总碳减排空间是好氧堆肥的22倍,是一种绿色、低碳的餐厨垃圾处理方式,对实现餐厨垃圾资源化、无害化和减量化具有现实意义。     

垃圾堆肥工艺过程动态模拟及优化研究

选取通气量、含水率、温度、底物浓度等作为堆肥控制因子,在堆肥生物反应动力学的基础上,根据堆肥反应过程的物料平衡和能量平衡,以及微生物比生长速度与含水率、堆肥温度的依存关系,结合翻转式堆肥反应装置操作运行条件,对厨房垃圾好氧堆肥过程中堆温、含水率、有机物、微生物量及氧气消耗量等变化进行计算机模拟计算,并将模拟结果与堆肥实验结果进行对比。结果证明,除了由于反应装置保温不理想引起堆温和含水率二者有偏差外,总体模拟计算结果与实际堆肥结果基本吻合。另外还开展了利用所开发的模型进行堆肥通气优化的应用研究。模型计算结果表明当出口氧气控制在10%～18%时,采用间歇供氧,不仅能提高堆肥效率,而且可以使供氧时间减少40%以上。经过堆肥实验验证模拟结果是正确的。由此可见,利用模型模拟堆肥过程,快速优化堆肥方案是可行与有效的。     

人工湿地植物泌氧与污染物降解耗氧关系研究

实验采用静态水培方法研究了香蒲(Typha orientalis)、芦苇(Phragmites australis)和水葱(Scirpus validus)3种常见湿地水生植物潜在泌氧能力、去污效果,并对水生植物泌氧量与污染物降解耗氧量进行了计算分析,从而阐明湿地植物泌氧与污染物降解耗氧之间的关系。结果表明,3种植物泌氧能力由大到小依次为:芦苇香蒲水葱,其中,芦苇比放氧速率、面积泌氧率均最高,分别为3.36 mg O2/(g.d)和4.35 g O2/(m2.d)。植物对湿地系统中污染物的去除有重要影响,各植物系统COD去除速率在3.46~3.77 g/(m2.d)之间;NH4+-N去除速率在0.07~0.13 g/(m2.d);TN去除速率在0.25~0.27 g/(m2.d);TP去除速率均为0.09 g/(m2.d);均好于无植物空白系统。计算表明,各植物体系泌氧量在0.48~0.55 g O2/d之间;各植物体系COD、NH4+-N耗氧量在0.41~0.46 g O2/d之间;植物净泌氧量在0.02~0.12 g O2/d之间。植物泌氧量与COD、NH4+-N耗氧量呈显著正相关关系。若应用人工湿地处理城镇生活污水,各植物体系COD最大去除负荷在3.81~4.35 g/(m2.d)之间,NH4+-N最大去除负荷在0.83~0.95 g/(m2.d)之间,最大水力负荷在1.65~1.89 cm/d之间。     

Measurement of the Oxygen Mass Transfer Through the Air-Water Interface (5 pp)

Goal, Scope and Background Gas mass transfer through the liquid-gas interface has enormous importance in various natural and industrial processes. Surfactants or insoluble compounds adsorbed onto an interface will inhibit the gas mass transfer through the liquid-gas surface. This study presents a technique for measuring the oxygen mass transfer through the air-water interface. Experimental data obtained with the measuring device were incorporated into a novel mathematical model, which allowed one to calculate diffusion conduction of liquid surface layer and oxygen mass transfer coefficient in the liquid surface layer. Methods A special measurement cell was constructed. The most important part of the measurement cell is a chamber containing the electrochemical oxygen sensor inside it. Gas exchange between the volume of the chamber and the external environment takes place only through the investigated surface layer. Investigated liquid was deoxygenated, which triggers the oxygen mass transfer from the chamber through the liquid-air interface into the liquid phase. The decrease of oxygen concentration in the cell during time was measured. By using this data it is possible to calculate diffusional parameters of the water surface layer.Results Diffusion conduction of oxygen through the air-water surface layer of selected wastewaters was measured. The diffusion conduction of different wastewaters was about 3 to 6 times less than in the unpolluted water surface. It was observed that the dilution of wastewater does not have a significant impact on the oxygen diffusion conduction through the wastewater surface layer. This fact can be explained with the presence of the compounds with high surface activity in the wastewater. Surfactants achieved a maximum adsorption and, accordingly, the maximum decrease of oxygen permeability already at a very low concentration of surfactants in the solution. Oxygen mass transfer coefficient of the surface layer of the water is found to be.Conclusion A simple technique for measuring oxygen diffusion parameters through the air-water solution surface has been developed. Derived equations enable the calculation of diffusion parameters of the surface layer at current conditions. These values of the parameters permit one to compare the resistances of the gas–liquid interface to oxygen mass transfer in the case of adsorption of different substances on the surface layer. Recommendation and Outlook This simple technique may be used for a determination of oxygen permeability of different water-solution surface layers. It enables one to measure the resistance to the oxygen permeability of all inflowing wastewater surface layers in the wastewater treatment plant, and to initiate a preliminary cleaning of this wastewater if required. Similarly, we can measure oxygen permeability of natural waterbodies. Especially in the case of pollution, it is important to know to what extent the oxygen permeability of the water surface layer has been decreased. Based on the tehnique presented in this research, fieldwork equipment will be developed.     

有机碳源和溶解氧对亚硝酸盐生物硝化的影响研究

从城市污水处理厂的活性污泥中纯化分离到高活性硝化菌株N-20（Nitrobacter sp．）,在一种新型材料Carbon Foam的表面挂膜;通过对菌株N-20进行摇瓶试验,选择添加有机碳源的种类,将其在pH7．5～8．0、温度28℃的条件下,分别以NaNO2和K2HPO4为氮源和磷源,通过生物滤塔中的液相连续试验,考察在不同DO的条件下有机碳源对硝化作用的影响规律。结果表明,以葡萄糖作为有机碳源,DO≥2mg／L,葡萄糖低于20mg／L时,生物滤塔内可进行正常硝化,NO2^--N的硝化去除率维持在90％左右,随着葡萄糖浓度的增加,硝化去除率下降到70％;DO≤2mg／L,葡萄糖对硝化作用的抑制增强,当葡萄糖为200mg／L时,生物滤塔中NO^2-—N的硝化去除率仅为32％。     

微生物降解前后COD差值法快速测定BOD

采用活性污泥曝气法降解前后COD差值的方法,进行了BOD快速检测的研究。条件实验结果表明,其适宜检测条件为:降解时间180 min;污泥量5 mL/100 mL;pH值7.0;温度25℃。模拟废水检测结果表明,该测定方法具有较高的重复性,5次测定的相对偏差小于6.5%,在BOD浓度为0~500 mg/L范围内,微生物降解前后COD差值与BOD5有良好的相关性,其相关系数达到0.98。因此,可以通过测定微生物降解前后COD值,实现快速BOD检测的目的,同时,也可实现COD和BOD一体化检测,这将是今后COD和BOD检测研究的发展方向之一。     

移动床生物膜反应器中模拟微生物耗氧速率对微孔曝气氧传质效率的影响研究

为研究移动床生物膜反应器(MBBR)中微生物呼吸作用对微孔曝气氧传质效率(OTE)的影响,向清水中持续通入一定浓度的消氧剂——亚硫酸钠溶液,通过亚硫酸钠的氧化来模拟微生物的呼吸耗氧。基于不同填充率和曝气量工况条件下,考察了微生物耗氧速率(OUR)对OTE的影响。结果表明:在40L/h曝气量条件下,装置填充率在20%~50%时,标准氧传质效率(SOTE)与OUR存在着明显的正相关性,其线性拟合R2介于0.789 8~0.976 2;填充率为60%时,SOTE随OUR的增大无明显变化。装置填充率在50%、曝气量分别为40、80、100L/h时,SOTE随OUR的增大无明显变化;而曝气量为60L/h时,SOTE随OUR的增大明显增大。进一步分析试验结果得出,MBBR中,微生物OUR可用来近似表征OTE,但不同填充率和曝气量会对两者的相关性产生一定影响。     

Photodynamic effects of 31 different phthalocyanines on a human keratinocyte cell line

Phthalocyanines (Pcs, colored macromolecular compounds with the ability to generate singlet oxygen) represent a promising group of photosensitizers due to their intense absorption in the red and UV portion of the spectrum which leads to their excitation. In order to characterize possible toxic effects associated with eventual practical use and application of these chemicals, we employed an in vitro cell culture model to evaluate cytotoxic effects of 31 different phthalocyanines using neutral red uptake assay. An immortalized human keratinocyte cell line HaCaT was exposed to the tested chemicals for 2 or 24 h, either with or without illumination in the last 60 min of the exposure period. After 2- or 24-h exposure without illumination, no cytotoxic effects or weak cytotoxic effects were induced by any Pc under the study and EC50 values could not be obtained within the tested concentration ranges (1.25–20 mg L⁻¹ or 0.625–10 mg L⁻¹). On the other hand, exposure to phthalocyanines under illumination induced a significant cytotoxic effect. The most pronounced cytotoxicity was elicited by Pcs previously shown to have high positive charge densities at peripheral parts of substituent groups, which is most likely the factor responsible for the binding of Pc to negatively charged membranes on the cell surface and thus guaranteeing the tight connection necessary for the singlet oxygen attack on the cell surface.     

孔口分布及空气流速对充氧性能的影响

实验采用鼓风曝气,改变曝气量,研究孔口分布及空气流速对清水充氧性能的影响。通过考察氧总转移系数KLa(20)、充氧能力N0和氧转移效率E3项指标,得出该曝气设备的最佳运行条件:在曝气量为9 m3/h时,选用曝气器B进行曝气。这样可以得到较高的KLa(20)(1.816 h-1)、N0(0.105 kg/h)和E(4.151%),为曝气设备的实际应用提供参考。     

污泥浓度对微孔曝气氧传质过程的影响

污泥浓度是影响微孔曝气氧传质过程的重要因素之一。在小试及中试规模上，研究了不同污泥浓度对微孔曝气氧传质过程的影响，得出曝气性能随污泥浓度的变化规律。结果表明，当污泥浓度低于2000mg／L时，曝气性能随浓度的增大而增强，在2000～3000mg／L时，KLa达到最大值；当污泥浓度大于2000～3000mg／L时，曝气性能随污泥浓度增大而降低，当污泥浓度大于5000mg／L时，曝气性能急剧降低。这一规律对于在设计和运行中合理确定污水处理中的污泥浓度，在达到处理效果的前提下，尽量降低电耗具有重要意义。     

低氧条件下同时硝化和反硝化机理初探

采用人工配水 ,对低氧条件下完全混合系统中氮的去除进行了研究。实验结果表明 ,在低氧条件下 (DO为 0 .3～0 .8mg/L )完全混合系统的同时硝化和反硝化具有一定的可行性。在泥龄为 45 d,C/N比为 10∶ 1,F/M为 0 .1g CODCr/(g ML SS·d)条件下 ,总氮的去除率达 66.7%。经分析 ,本实验发生的硝化反应仍然是自养硝化菌的好氧硝化 ,同时硝化和反硝化现象应归因于微环境理论     

活性污泥硝化过程的动态响应信号

把pH值在线监测与药品自动投加系统与已开发的混合呼吸测量仪集成,组成自动呼吸-滴定测量仪,同时测得废水生物处理过程溶解氧（DO）、pH、氧气利用速率（OUR）和质子变化速率（HVR）。分别监测了只投加NH4＋-N底物的活性污泥硝化过程和实验室脱氮除碳SBR曝气阶段的DO/pH响应,结果显示,两信号呈一定规律变化,在反应...