餐厨垃圾生化产甲烷潜力的数学模拟

为资源化回收利用餐厨垃圾,采用BMP实验对其产甲烷潜力进行了研究,测定了不同厌氧消化时间内的沼气产量及COD、VFA浓度,并在此基础上对餐厨垃圾产甲烷潜力进行了数学模拟。结果表明,混合液COD浓度变化曲线呈逐渐下降的趋势,VFA出现短暂积累,应调控厌氧消化系统的碱度。餐厨垃圾经40 d厌氧消化后,实际生物化学产沼气及产甲烷潜力分别可达559.1、349.7 m L·g~(-1)VS,第20天后累积产气量增加不显著。数学模拟结果表明,餐厨垃圾最初7 d的平均水解常数为0.244 d~(-1),模拟产沼气及甲烷潜力分别可达578.36和363.72 m L·g~(-1)VS,实际产沼气及甲烷潜力分别占模拟产沼气及甲烷潜力的96.7%、96.1%,采用固体停留时间为25~30 d进行厌氧消化较为合理。     

固相餐厨垃圾厌氧发酵特性

为了研究固相餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷特性,对固相餐厨垃圾进行批式厌氧发酵实验,主要考察了pH、VFA、COD以及纤维素酶活的变化情况,并运用修正Gompertz模型对其产气模型进行动力学拟合.实验结果表明,缓冲溶液的添加可明显促进厌氧发酵产甲烷.在添加缓冲溶液条件下,污泥与餐厨垃圾比例为2∶1,1∶1,2∶3和1∶2时,餐厨垃圾都能很好地进行厌氧发酵产甲烷,最大产甲烷产量分别为594.66、449.74、392.93和333.36 mL/g TS.采用修正Gompertz模型分别对2∶1、1∶1、2∶3和1∶2实验组产甲烷曲线进行拟合,得到产甲烷潜力分别为567.57、437.89、381.12和305.60 mL/g TS,最大产甲烷速率分别为89.38、59.81、47.26和25.80 mL/(d·g VS).对厌氧发酵过程中纤维素酶活的变化进行了研究,结果表明,CMC酶活性在提高餐厨垃圾厌氧发酵过程中纤维素的降解起重要作用.     

蓝藻与污泥混合厌氧发酵产沼气的初步研究

为了实现太湖蓝藻打捞后的快速处置，对厌氧颗粒污泥、消化污泥、剩余污泥与蓝藻混合厌氧发酵产沼气进行了研究。结果表明，蓝藻与污泥混合可以有效促进沼气发酵。在蓝藻与厌氧颗粒污泥物料比为6∶1时，产气效果最佳，沼气产率为73 mL/g VS，平均甲烷含量为69%，最大产气速率为138 mL/d，累计产甲烷量为50 mL CH₄/g干物质，分别是蓝藻与消化污泥、剩余污泥混合发酵时的1.5倍和2.3倍。厌氧颗粒污泥、消化污泥、剩余污泥与蓝藻混合，其VS降解率为11.40%～13.73 %，COD减少了27.97%～46.38%。厌氧发酵对蓝藻藻毒素的含量有较大影响，分别从356、366和244 μg/L降低到检测限5 μg/L 以下。     

青岛市餐厨垃圾与菜市场垃圾混合高温厌氧消化研究

在中试规模下,研究青岛市餐厨垃圾与菜市场垃圾混合(质量比1∶1)高温厌氧消化实验,通过监测厌氧消化过程中产气量、气体组成等产气情况和消化液中pH值、SCOD、NH3-H、VFAs含量和组分等化学指标变化,确定混合厌氧消化的最大有机负荷,并分析混合高温厌氧消化技术的可行性,结果表明,(1)青岛市餐厨垃圾与菜市场垃圾混合高温厌氧消化产甲烷具有技术可行性;(2)混合厌氧消化的最大有机负荷可达4.069 kg VS/(m3.d);(3)当系统最大有机负荷时,每天每千克VS最高可产生甲烷量0.346 m3;(4)混合厌氧消化可削减氨氮对餐厨垃圾单独厌氧消化产沼气的影响。     

利用米曲霉发酵餐厨垃圾产水解酶促进污泥厌氧消化

将米曲霉接种到餐厨垃圾中生产水解酶,并利用此生物酶强化污泥厌氧消化。对比分析了富含水解酶的餐厨垃圾(实验组)、中温灭活富含水解酶的餐厨垃圾(对照组A)和未发酵餐厨垃圾(对照组B)分别与剩余污泥厌氧共消化情况;考察了实验组对污泥厌氧体系的促进效果;并运用3种模型对反应体系中底物的产甲烷潜力进行了拟合。结果显示,实验组甲烷含量最高可达71.51%;挥发性固体单位累计甲烷产量为(308.46±19.47) mL·g~(-1),相比对照组A和对照组B显著提高(P0.05),分别是对照组A和对照组B的1.56倍和1.31倍。修正的Gompertz模型优于一级动力学模型和Cone模型,能够很好地预测厌氧消化体系的最大甲烷产量,更适宜于拟合富酶餐厨与剩余污泥厌氧共消化体系。     

产甲烷菌耐酸培养及其以餐厨为底物的产气特性

采用逐步提高厌氧发酵体系内丁酸盐浓度的方式,对产甲烷菌进行了适应性耐酸培养,随后将培养后的污泥接种餐厨垃圾进行高固态厌氧发酵,研究其以餐厨垃圾为底物的产甲烷特性。结果表明,进行耐丁酸培养的各个组的沼气及甲烷产量、最终VFAs浓度、SCOD浓度基本和丁酸钠添加量呈正相关。其中丁酸钠添加量为8 g·L-1的组的甲烷产量和沼气产量相对稳定且较大,最终分别为229 m L和830 m L。其脱氢酶活性也相对较大,为126.74 TFμg·(m L·h)-1;培养后污泥的TS、VS较培养前提高量最大,分别提高了64.13%和67.31%,相比培养后的对照组也提高了44.05%和66.07%。而产甲烷实验研究表明,经8 g·L-1的丁酸钠培养后的污泥的产气情况最好,其累积甲烷、沼气产率及甲烷含量最大,分别为101.8 m L·g~(-1)TS、228.0 m L·g~(-1)TS和44.7%,是对照组的3.2、1.3和2.4倍。     

剩余活性污泥和厨余垃圾续批式混合中温消化试验研究

将加碱水解和未水解剩余活性污泥与厨余垃圾混合后进行序批式中温厌氧消化,对生化产甲烷势(BMP)进行了测定.剩余活性污泥的水解通过添加NaOH进行,合理的NaOH投量为40 mmol/L,在25 ℃和35 ℃下经过6 h的水解后SCOD水解率分别提高27.4%和31.1%.厨余垃圾、25℃和35℃下水解污泥的最终甲烷产量分别为607、284、312 mL/g(VS),两种水解污泥比未水解污泥分别高出43%、57.6%,水解污泥和厨余垃圾混合消化的可降解能力要优于未水解污泥和厨余垃圾的混合进料.     

餐厨垃圾高温厌氧消化

在中试规模下,研究餐厨垃圾高温厌氧消化试验,通过监测餐厨垃圾厌氧消化过程中产气量、气体组成等产气情况和消化液中pH值、SCOD、NH4+-N、VFAs等化学指标含量变化,确定餐厨垃圾厌氧消化的最大有机负荷,并分析餐厨垃圾高温厌氧消化技术的可行性,结果表明,在工程上餐厨垃圾单独进行高温厌氧消化产甲烷具有技术可行性,但难以保证系统长时间安全稳定运行;餐厨垃圾厌氧消化正常运行时最大有机负荷可达2.551 kg VS/(m3.d);当系统有机负荷为2.551 kg VS/(m3.d)时,每天每千克VS最高可产生甲烷量0.622 m3;氨氮对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷影响明显;餐厨垃圾中固有Na+含量对厌氧消化产甲烷影响不明显。     

餐厨垃圾处置方式及其碳排放分析

在综述填埋、好氧堆肥、粉碎直排、厌氧消化产沼气及综合处置等5种餐厨垃圾处置方式原理与特点的基础上,分别罗列出各种处置方式的优缺点、应用场合以及今后仍然需要研究的方向。着眼于餐厨垃圾资源化与碳减排,厌氧消化产沼气被定位为今后餐厨垃圾处置的主要应用方向,特别是与市政污水处理剩余污泥共消化更是今后研究与应用的主流。餐厨垃圾处置全生命周期碳排放分析亦表明,厌氧消化产沼气与其他4种处置方式相比,在资源回收与碳减排方面优势明显,这就决定了厌氧消化今后在餐厨垃圾处置技术中将处于首选位置。餐厨垃圾与剩余污泥厌氧共消化产生的沼气量具有"1+12"的能量转化效果,这种方式可以使污水处理厂演变为"能源工厂"的角色,而且还能省去餐厨垃圾单独处置所需的各种设施。     

餐厨油脂与低热值污泥联合厌氧消化产气

低热值污泥单独厌氧消化产气率低,通过投加高有机质含量的餐厨油脂,与污泥形成联合厌氧消化体系,进行了低热值污泥与餐厨油脂联合中温厌氧消化实验,结果发现:1)当油脂的投配量为50%(G/S(Greases/Sludge)=1,以VS计)和66.7%(G/S=2)时,相较于污泥单独厌氧消化(160.29 m L CH_4·(g~(-1)VS))),产甲烷能力分别提升至724.52 m L CH_4·(g~(-1)VS))和809.33 m L CH_4·(g~(-1)VS);2)调节初始pH,使(G/S=1和G/S=2)2个工况的初始产甲烷能力得到一定程度的恢复,但对于工况G/S=4,油脂的负荷已经远远超过了共消化系统的承受能力,初始产甲烷能力难以得到恢复;3)污泥与餐厨油脂之间相互促进、协同作用,两者联合厌氧消化可有效提高系统甲烷产率。     

钛基IrO2-SnO2电极在烟气海水脱硫恢复系统中的应用

采用浸渍-热分解法制备了含IrOx-TiO2中间层的IrO2-SnO2电极,得到的电极具有较高的析氯电催化活性和较强的稳定性,并通过电化学氧化法对Na2SO3海水脱硫模拟液进行处理,考察了电流密度、温度、pH值和电解时间等电解工艺参数对Na2SO3去除率和化学需氧量COD的影响.结果表明,在电流密度为200 mA/cm...     

微波辅助双氧水氧化降解水中磺胺二甲嘧啶

采用微波辐照技术辅助双氧水氧化降解水中磺胺二甲嘧啶（SM2）,研究了微波辅助双氧水氧化降解水中SM2的影响因素。结果表明,单纯使用微波辐照并不能显著降解SM2,而微波辐照可显著促进双氧水对SM2的氧化作用,提高SM2的降解率。在初始浓度为50 mg/L,微波功率为900 W,加入0.25 mL质量分数为30%的双氧水,pH值为4的条件下辐照6 min,SM2的降解率可达96.5%,COD去除率为72%。     

各类VOCs在蜂窝陶瓷型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂上的催化燃烧性能

以涂有CeO2-ZrO2固溶体的堇青石蜂窝状陶瓷为载体,用浸渍法制备堇青石蜂窝陶瓷型整体La0.8Sr0.2MnO3催化剂,测试了该催化剂催化燃烧各类VOCs的特性。研究表明,VOCs催化燃烧的难易程度为:含氯烃烷烃酸芳烃酮酯醇醛。La0.8Sr0.2MnO3催化剂对含氧有机化合物具有较好的催化活性,完全燃烧温度均在280℃之内。通过关联VOCs的理化性质,发现VOCs在La0.8Sr0.2MnO3催化剂上的反应活性与VOCs分子中最弱C—H键键能和VOCs分子极性密切联系。     

纳米TiO2-xNx催化剂的制备及其活性研究

以钛酸丁酯为前驱物、无水乙醇作溶剂、二乙醇胺作为抑制剂,采用溶胶凝胶法制备TiO₂溶胶，在NN₃气流中直接进行热处理，制备一系列不同焙烧温度的淡黄色的掺氮纳米TiO₂粉体。经XRD、UV-Vis和FTIR分析表明，实验制得的TiO_2-xN_x在350、400、450、500和550℃热处理3 h后仍为锐钛型；450℃保温3 h掺氮样品具有最佳的紫外-可见光响应，其吸收边红移至720 nm左右。罗丹明B的可见光降解实验及产物分析表明，掺氮样品具有良好的可见光催化活性。     

臭氧辅助UV/Fenton法处理电镀添加剂生产废水

采用臭氧辅助光芬顿法处理电镀添加剂生产废水，考察双氧水、FeSO₄·7H₂O、pH和反应时间等因素对废水COD和UV₂₅₄去除的影响。实验结果表明，pH=4，臭氧通入量为0.25 g，双氧水的投加量93.3 mL/L，FeSO₄·7H₂O投加量为5.3 g/L，最佳反应时间为30 min，COD和UV₂₅₄去除率分别达到92.64%和87.95%。这表明，臭氧辅助光芬顿法对电镀添加剂生产废水处理效果显著，处理时间大大减少。     

水滑石与磷酸银可见光催化剂的活性对比研究

本文合成了具备水滑石结构(LDH)的Zn-Cr LDH、Zn-Ti LDH以及Ag3PO43种半导体光催化剂,并对它们的催化性能进行对比研究。XRD和SEM分析表明,Zn-Cr LDH、Zn-Ti LDH具有层状结构而Ag3PO4呈纳米球状结构。UV-Vis分析表明,Ag3PO4和Zn-Cr LDH能够吸收可见光(>420 nm)。在可见光照射与添加AgNO3作为电子受体的条件下,Zn-TiLDH几乎没有光催化活性,而Ag3PO4的光催化活性高于Zn-Cr LDH。Ag3PO4在光解水实验中180 min内氧气产量约1.2mL,而Zn-Cr LDH约为0.65 mL。光催化降解有机污染物实验中,在Ag3PO4催化作用下,120 min内亚甲基蓝(MB)被完全降解,在240 min内46%的对硝基酚(PNP)被降解,而Zn-Cr LDH相应的去除率分别为61%和27%。     

超声波协同H_2O_2处理养殖场污水

为了有效地改善养猪场污水的质量,以H2O2为药剂,对污水进行了水浴加热和超声波辅助的对比实验,考察了超声波发生器输出端电流强度、处理时间、H2O2用量对污水的COD、氨气及颜色的影响,并进行正交实验优化。结果表明,超声波协同H2O2处理养殖污水是一种切实可行的方法,超声波协同H2O2处理污水的最佳工艺条件:电流0.7 A、处理时间2 min、H2O2用量3%,在此条件下降低COD量可达95%以上,氨氮的含量可降至14~15 mg/L,氨臭味大大得到了改善,并将原污水由黑色变为浅黄色。     

O_3/H_2O_2工艺降解1,2,4-三氯苯的优化设计

考察用不同的氧化剂降解1,2,4-三氯苯(TCB),3种不同方法对TCB的去除效果存在较大差别,其处理效果依次为:H2O2O3O3/H2O2。采用响应面法优化O3/H2O2工艺降解TCB的条件。结果表明,TCB初始浓度和H2O2投加量对TCB去除效果影响较大。TCB的降解符合准一级反应动力学规律,最佳降解条件为TCB初始浓度0.3 mg/L,pH=8.13,H2O2投加量0.40 mmol/L,O3转化率75%。在此条件下,TCB的平均去除率为91.5%,与预测值93.1%吻合度较高。     

Impact of biochar application to a Mediterranean wheat crop on soil microbial activity and greenhouse gas fluxes

Biochar has been recently proposed as a management strategy to improve crop productivity and global warming mitigation. However, the effect of such approach on soil greenhouse gas fluxes is highly uncertain and few data from field experiments are available. In a field trial, cultivated with wheat, biochar was added to the soil (3 or 6 kg m⁻²) in two growing seasons (2008/2009 and 2009/2010) so to monitor the effect of treatments on microbial parameters 3 months and 14 months after char addition. N₂O, CH₄ and CO₂ fluxes were measured in the field during the first year after char addition. Biochar incorporation into the soil increased soil pH (from 5.2 to 6.7) and the rates of net N mineralization, soil microbial respiration and denitrification activity in the first 3 months, but after 14 months treated and control plots did not differ significantly. No changes in total microbial biomass and net nitrification rate were observed. In char treated plots, soil N₂O fluxes were from 26% to 79% lower than N₂O fluxes in control plots, excluding four sampling dates after the last fertilization with urea, when N₂O emissions were higher in char treated plots. However, due to the high spatial variability, the observed differences were rarely significant. No significant differences of CH₄ fluxes and field soil respiration were observed among different treatments, with just few exceptions. Overall the char treatments showed a minimal impact on microbial parameters and GHG fluxes over the first 14 months after biochar incorporation.     

H4SiW12O40/TiO2/beads光催化降解亚甲基蓝的研究

以钛酸四丁酯为原料，空心微珠为载体，采用溶胶凝胶法制备TiO₂/beads光催化剂载体，然后浸渍法制备出H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads表面负载修饰型复合光催化剂，并运用SEM、XRD、FT-IR和DRS对催化剂进行表征和分析。研究了H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads对亚甲基蓝降解的光催化活性，考察了光强度、pH值、曝气量、底物浓度和催化剂用量等对催化效率的影响。实验结果表明，在中性条件下，H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads催化剂的投加量为0.25 g/L，浓度为7.5 mg/L的亚甲基蓝溶液在250 W的紫外灯和600 W的可见光灯下光照60 min降解率分别可达到94.5%和55%。