呼和浩特地区污水厂能耗评价与碳排放分析

污水处理过程的能耗和温室气体排放方面的研究对于应对能源危机和气候危机具有重要作用。文章利用层次分析法,建立了具有4层15项指标的能耗评价体系。结合城镇污水处理系统的绿色指标体系,选取呼和浩特地区具有代表性、处理规模相近的2座中小型污水厂进行能耗评价。结果表明:处理能力利用率、处理工艺系统稳定性和污水厂高程布置所对应的3项评价指标在所选择的能耗影响因素中所占权重较大,分别为:0.143 0,0.302 4和0.145 6。进一步运用IPCC计算方法对污水处理厂进行碳排放概算,得出A、B污水处理厂的碳排放量分别为:19.401 t CO2/104t、18.378 t CO2/104t。A、B污水处理厂的实际比能耗分别为0.293 kW.h/m3、0.195 kW.h/m3。将碳排放数据与实际能耗情况对比得出:污水处理厂的能耗水平越高,单位碳排放量也越大。     

一种厨余垃圾的机械生化处理技术的工程应用

机械生化处理技术(EMBT,eco-mechanical biological treatment)是在欧洲广泛应用的MBT工艺基础上发展起来的生活/厨余垃圾资源化处理新技术。以某厨余垃圾处理示范项目为依托,对EMBT工艺的工艺特点、设计经验和处理效果进行总结。该项目占地面积约5 000 m2,平均垃圾处理成本约140元/t。厨余垃圾经过处理产生的主要资源化产品为沼气和垃圾衍生燃料(RDF,refuse derived fuel)。原生垃圾产气量在60 m3/t以上,甲烷浓度为65%左右。RDF产品有3种:生物水解系统固相物料含水率约40%,低位热在7 536 k J/kg以上;生物干化后的高热值物料,含水率约20%,低位热值在12 560 k J/kg以上;机械预处理分选出的高热值塑料、织物。RDF产品可通过洁净焚烧、工业窑炉协同处理等技术实现高效、生态的热能利用。     

生物质秸秆静态与动态厌氧消化产甲烷潜能对比研究

中温(32~35℃)环境下,通过对固含率为15%三种不同粒径的发酵物料(0.5 cm以下、1~2 cm、3~5 cm)的厌氧消化过程分析,并且对固含率20%、25%、30%与带消化液回流的厌氧发酵实验研究,结果表明:三种不同粒径发酵物料产气量最大的是<0.5 cm,其次依次为1~2 cm,3~5 cm,考虑到粒径小容易酸化的原因,选择秸秆厌氧消化的粒径范围0.5~2.0 cm;小麦秸秆无回流间歇发酵的产气率可达到每立方米发酵物料2~3 m3/d,带消化液回流的厌氧发酵产气率达到2.2 m3/(m3.d);初始固含率8%的发酵物料经过消化液回流、排剩,最终发酵物的固含率为16.4%;小麦秸秆无回流间歇发酵产甲烷潜能最大达249.0 m3/t,对应的固含率为25%,带消化液回流的厌氧发酵产甲烷潜能达223.06 m3/t。     

韩国西海岸地区停车场径流携带沉积物的粒径分布及污染特征研究

为了解沿海地区城市停车场内径流携带沉积物的粒径分布及污染特征,于2011年4—6月在韩国西海岸12个不同停车场采集了沉积物样品,分别分析了其粒径分布和各粒径中污染物质的含量.结果表明,不同采样点的废弃物形态差异较大,主要表现在较大的植物茎叶、烟蒂及动物粪便等废弃物和含水率等方面.不同采样点的颗粒物粒径大小不同,其颗粒物的均一性也有所差异.总体来讲,106～500μm之间的颗粒物是径流携带沉积物的主要组成部分,其平均质量分数占总体(<2360μm)颗粒物的59.9%.对不同粒径中污染物质的含量分析得出,颗粒物中污染物质的含量随粒径增大而减小.其中,<106μm的颗粒物中总氮、总磷、COD和挥发性物质的质量分别占各污染物总量的18.9%、17.8%、20.41%和18.9%,而该部分颗粒物本身的平均质量分数只有3.9%.可见<106μm的颗粒物处于高度污染状态.因此,在城市停车场面源污染管理中,应该对该部分高度污染的颗粒物给以足够的重视.对于不同污染特征的颗粒物应该采用不同的去除方法.     

污泥厌氧消化搅拌条件的优化分析

借助实验和计算流体力学方法对污泥厌氧消化的混合效果及能耗进行实验和模拟分析,研究结果表明:对含水率为95%的污泥进行搅拌,随着搅拌转速的增加物料达到混和均匀所需的时间越短,在搅拌转速分别为140、180和220 r/min时,所需搅拌时间分别为40、25和15 min。但是通过功率和能耗比较分析发现转速为180 r/min时的能耗最低;同时利用Fluent软件对该反应器的速度场和浓度场的分布进行了模拟,模拟结果表明随着搅拌转速的增加,反应器内的速度呈逐渐增大的趋势,浓度场分布在转速为180、200和220 r/min时达到均匀,并且基于速度场和浓度场的模拟进行功率和能耗分析的结论和实验结果一致。因此,综合实验和模拟结果,从节能和高效的原则出发确定180 r/min的转速为该反应器混匀时的最佳转速。     

交变电场-铁改性生物质强化城市污泥深度脱水

为了实现城市污泥的深度脱水,采用铁改性生物质作为骨架构建体联合交变电场电渗透技术处理污泥,以单因素实验为基础,探究了该联合技术对污泥脱水性能的影响,并通过表面响应法优化了污泥脱水的工艺参数.将玉米秸秆使用浓度为0.03g/mL的FeCl₃溶改性后与污泥混合,当采用不等占空比为4.33:1的交变电场,电压为17.22V/cm,改性生物质投加量为96.81mg/g DS,改性生物质含水率为61.91%,生物质粒径为1.05mm,阴阳极间距为2.10cm时,可以得到含水率为58.21%的脱水污泥,脱水能耗为0.0148kW·h/kg RW (脱除水分).脱水污泥的扫描电镜表征结果显示,铁改性生物质可以在污泥中起到良好的骨架支撑作用,有利于提高污泥的机械强度和可渗透性;热重分析显示,脱水后污泥的上、下层燃烧过程可划分为析出自由水和束缚水阶段,析出和燃烧挥发分阶段、分解无机盐阶段,添加铁改性生物质的脱水污泥有机质含量更高,燃烧得更快.     

电子废物资源化循环转化过程与代谢规律研究

选择废印刷电路板和废CRT玻壳玻璃的资源化过程作为承载实体,进行了研究分析.建立了电子废物资源化技术过程的物质能量转化模型;分析了废印刷电路板和废CRT玻壳玻璃的资源化过程中的物质流、能量流、废物流以及污染物的释放与迁移;核算了物质、能量转化清单.分析结果表明,废印刷电路板资源化过程中的分选环节能耗较高,达100kW×h/t,而拆解和非金属材料的热压成型是控制污染物排放的重点环节;废CRT玻壳玻璃资源化过程中屏玻璃和锥玻璃的再利用环节能耗较高,利用屏玻璃制造泡沫玻璃和锥玻璃冶炼铅的能耗分别为600, 250kW×h/t,破碎、研磨、锥玻璃冶炼铅是控制污染物排放的重点环节.     

水稻光合同化碳在土壤不同粒径、密度分组中的分配特征

水稻生长影响土壤有机质在土壤及其各组分中的分布,是关系土壤有机质储量的重要因子.为量化水稻光合同化碳在土壤不同粒径和密度组分中的分布,进而为水稻土有机质积累持续机制与固碳潜力研究提供数据支撑,应用14C连续标记示踪技术,以当地主栽水稻品种"中优169"为供试作物,分别选取亚热带区4种典型稻田土壤,通过土壤有机质物理分组方法探讨了水稻根际输入的光合碳在土壤物理组分(粒径、密度)中的含量和分配特征.结果表明,水稻标记种植80 d后,250～2 000μm粒径的SOC14含量范围为118.23～309.94 mg.kg-1,SOC14/SOC的比例范围为0.52%～1.55%,均大于20～250μm、<20μm这2个粒径的SOC14含量和SOC14/SOC的比例,250～2 000μm、20～250μm这2个粒径的轻组组分的SOC14含量均显著大于相应的重组组分的SOC14含量,说明稻田生态系统通过水稻的根际沉积作用将有机碳(水稻光合同化碳)主要固定在大粒径的轻组组分中,从而提高了土壤有机碳含量.相关分析表明,250～2 000μm粒径与其轻、重组组分、<20μm粒径、20～250μm粒径的SOC14含量之间均呈显著性正相关,而<20μm、20～250μm粒径的轻组组分的SOC14含量之间呈极显著性负相关.     

宿州市街尘重金属的粒径分布特征及污染评价

在宿州市不同功能区采集23个街尘样品,利用X-Ray荧光光谱法测定了样品中重金属Cu、Zn、Pb、Mn、Cr、V的含量,分析了街尘重金属的粒径分布特征,并利用地累积指数法对其污染状况进行了评价。结果表明:(1)宿州市街尘中细颗粒质量比重较高,在<75μm、75～150μm、150～250μm、250～500μm四个粒径段的街尘质量比例分别为39.73%、27.52%、22.57%和10.18%;(2)街尘中各重金属元素的含量最大值均出现在<75μm和75～150μm粒径范围内,说明重金属易在细颗粒中富集;(3)各重金属元素在<75μm粒径范围内的赋存比例均高于其他3个粒径级别,达40%左右;(4)随着街尘粒径的由粗到细,其重金属污染程度从无污染到轻度污染,各重金属元素的污染程度依次为:Zn>Pb>Cr>Cu>V>Mn。     

恒电流模式下污泥电渗透的脱水性能及能耗分析

对传统机械脱水后的污泥采用电渗透技术进行二次脱水,在恒电流模式下研究了电流密度、机械压力、污泥厚度、初始含水率对脱水效率及能耗的影响.结果表明:在恒电流模式下,增加电流密度和初始含水率及降低污泥厚度对污泥电渗透脱水速率有促进作用.脱水后的最终含水率随着机械压力和初始含水率的增加及污泥厚度的降低而降低.电渗透脱水的最佳工艺参数为:电流密度为178.3 A·m~(-2),机械压力为31.4k Pa,污泥厚度为0.8 cm,初始含水率为81.5%,脱水后污泥的含水率可降至51. 3%.恒电流模式下污泥电渗透脱水单位能耗为0. 135～0. 269kW·h·kg~(-1),初始含水率对能耗影响最大,初始含水率每增加2%,单位能耗平均降低0.05 kW·h·kg~(-1).     

贵阳市不同粒级地表灰尘中As、Ni水平及权重

根据贵阳市城区土地利用的情况,在不同功能区地表采集灰尘样品,分析As、Ni含量及变异规律。结果表明:贵阳市地表灰尘As、Ni含量分别为17.4mg/kg和50.0mg/kg。工业区地表灰尘中As、Ni含量最高,商贸区和校园等区域As、Ni水平较低。贵阳市地表灰尘中不同颗粒物的质量百分比大小为细颗粒(<105μm)>中等颗粒(105～250μm)>粗颗粒(250～425μm)。As在不同粒径灰尘中含量差别不大,Ni在不同粒径灰尘中含量随粒径增加而降低。细颗粒对灰尘As、Ni的贡献分别为42%和47%。除垃圾站外,贵阳市各功能区地表灰尘不同粒径颗粒物百分比随粒径增大而减小,其中交通区地表灰尘细颗粒所占比例最大。垃圾站地表灰尘中不同粒径颗粒百分比则随粒径增大而增大,As、Ni在垃圾站地表灰尘中颗粒物贡献为中等颗粒>粗颗粒>细颗粒,其余功能区不同粒径颗粒物的贡献基本为细颗粒大于粗颗粒。     

絮凝预处理对微囊藻机械过滤的影响

蓝藻水华是水体富营养化破坏性灾变的表现之一,其治理一直是国内外的研究热点。受限于水华蓝藻广泛的尺寸分布,机械过滤作为水中悬浮颗粒的去除手段尚未在水华治理中推广。微囊藻是水华蓝藻中常见的优势种,絮凝可使其形成较大尺寸的絮体,有利于机械过滤设备将其去除。通过比较不同尺寸絮体的叶绿素a浓度,可以考察聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁对微囊藻机械截留效果的影响。结果表明,絮凝效果PFSPASPACPAFC,200 mg/L PFS的絮体有92.26%可被250μm滤网截留,97.55%可被100μm滤网截留。pH值为7～10时絮体截留效果较好;搅拌转速250 r/min时PFS絮体粒径最大,滤网截留效果最好。通过PFS絮凝预处理,64μm滤网对微囊藻的截留效果由14.6%提高到95.1%,并大幅度削减藻水的营养物质。     

废弃电路板湿法破碎与分选回收金属研究

为了有效破碎废弃印刷电路板,解决冲击破碎过程中气味和粉尘的二次污染问题,采用以水为介质的湿法冲击式破碎机对废弃电路板进行破碎实验研究。破碎后废弃电路板颗粒的粒度分布是以-1+0.5mm和-0.074mm粒度区间的双峰为特征的。根据电路板金属和非金属选择性分布的特性,建立了电路板破碎产物粒度分布的双峰分布函数,应用Origin7.0软件对破碎产物的双峰分布函数进行非线性拟合,相关系数R2均大于0.999,且残差E值较小。采用变径水介质分选床对破碎至-1mm粒级的废弃电路板物料进行了金属回收的实验研究,结果表明,在水流量5.5m3/h,给料速率250g/min,倾斜度为35°条件下,可获得93.92%的综合效率和93.73%的回收率。论文提出了废弃电路板"湿法冲击破碎+分级+变径分选"回收金属的创新性工艺。     

滇池典型湖区沉积物粒径与重金属分布特征

对滇池3个代表性湖区(草海、湖心区、外海南部)表层(0~10cm)沉积物的粒径组成进行了分析,测试了不同粒径沉积物的主要理化性质和Cu、Cr、Ni、Zn、Pb、Fe、Mn、Cd等8种重金属的质量分数,并对滇池沉积物中重金属质量分数的粒径效应作了校正. 结果表明:滇池表层沉积物粒径主要分布在<250μm的范围内;粉砂(4~<63μm)所占比例最大,平均达到60%;黏土(<4μm)次之,平均占19%. 随着粒径的减小,大部分重金属质量分数在不同粒径的沉积物中呈增加趋势. 重金属在细粒径(<63μm) 沉积物中所占比例平均达79%,显著高于其他粒径(63~<125、125~<250μm). Cr、Cd、Cu、Pb、Zn和Ni具有相似的富集特性,其质量分数高值均出现在粒径为4~<63μm的沉积物中,该粒径沉积物中6种重金属的质量分数分别为土壤背景值的2.04、9.77、4.35、5.11、3.47和4.60倍;而w(Fe)和w(Mn)在各粒径沉积物中无明显差异. 黏土校正结果与不同粒径沉积物黏土校正的理论计算值相差不大. 黏土校正与参比元素校正都适合校正滇池不同粒径沉积物的重金属质量分数.      

通风模式对餐厨垃圾生物干化能效及氮素损失的影响

针对餐厨垃圾生物干化处理周期长、脱水效率低的问题,基于外源辅助加热的生物干化机,比较不同通风模式（温度控制通风设置4个处理:TFWD 45-50、TFWD 50-55、TFWD 55-60、TFWD 60-65;时间控制通风设置2个处理:TFSJ 20、TFSJ 60）对餐厨垃圾生物干化过程系统脱水能效及氮素损失的影响。结果表明:1）与温度控制通风的4个处理相比,时间控制通风的2个处理的总氮（TN）和铵态氮损失较小、发芽指数（GI）较高;2）连续通风TFSJ 60的水分去除效率最低（66.78%）,TN和铵态氮损失最小（分别为8.14%、12.96%）,腐熟度最高（EC为2.72 mS/cm、GI为75.00%）,单位质量水分去除能耗最低（1.10 kW·h/kg）;3）TFWD 50-55的水分去除效率最高（达到99%以上）,TN和铵态氮损失最大（分别为16.95%、57.83%）,腐熟度较低（EC为4.28 mS/cm、GI为19.58%）、去除单位质量水分的能耗较高（1.74 kW·h/kg）。Pearson相关性分析结果表明:TN、铵态氮与含水率呈显著正相关（P<0.05）,与温度、EC、耗电量呈显著负相关（P<0.05）。因此,生物干化后的物料若进行好氧堆肥处理制成有机肥后回归土壤,则建议采用连续通风（TFSJ 60）处理餐厨垃圾;生物干化后的物料若焚烧或者填埋处理,则建议采用温度控制通风（TFWD 50-55）处理餐厨垃圾。研究结果为餐厨垃圾快速生物干化处理通风模式的选择提供了参考。     

厨余垃圾干湿压榨分离-水热炭化技术工程应用研究

以厨余垃圾干湿压榨分离-水热炭化技术的工程应用为研究对象,评估工程的运行效能,分析单位厨余垃圾处理的能耗情况,核算厨余垃圾处理成本。结果表明:该厨余垃圾处理工程日均处理量为115.32 t/d,厨余垃圾平均减量化率达到60.31%。厨余垃圾经干湿压榨分离-水热炭化处理得到的产物为干垃圾和水热炭,含水量分别为68.41%和35.92%,低位热值分别为5029.61 J/g和14424.80 J/g,与未处理的厨余垃圾相比,其燃烧性能大幅提升。厨余垃圾处理的单位能耗为46.26 kW·h/t,其中压榨处理环节的能耗只占总能耗的10.54%,水热炭化处理环节能耗占比最高,达到了72.14%。每吨厨余垃圾的处理成本为386.56元,水热炭化处理的成本占总成本的41.69%。该工程有效地实现了厨余垃圾的减量化与资源化,处理产物在制备垃圾衍生燃料、吸附材料、生物碳基肥料以及土壤改良剂方面具有很好的应用前景,为城市厨余垃圾处理工程建设提供提供了可靠的设计参考与技术支撑。     

微囊藻生物质性质对超临界水气化产氢的影响

微囊藻水华的常态化暴发致使每年产生大量难处理的高含水率废弃微囊藻生物质,超临界水气化技术可越过高能耗的脱水工艺实现其减量化、无害化处理及资源化利用。该文聚焦微囊藻生物质作为超临界水气化反应原料、在堆积及自然腐解条件下的初始含水率及腐解程度变化,明确生物质原料初始含水率及腐解程度等条件与超临界水气化产物的质量分布规律、产气产氢特性、以及能耗分析的作用关系。70%～96.15%范围内的含水率变化对微囊藻生物质SCWG产氢存在一定影响,在其脱水能耗允许程度内降低含水率能够有效改善处理效率及能源转化效率;微囊藻生物质15 d腐解程度时TOC约降低15%,而该阶段的产氢效率能够稳定维持在3.0 mol/kg左右。研究成果将为今后微囊藻生物质超临界水气化处理的高能效产业化应用提供必要的理论支撑依据。     

卧式螺旋式污泥好氧动态堆肥装置的试验研究--含水率对污水厂消化污泥一次发酵的影响

采用自行设计的卧式螺旋式污泥好氧堆肥装置 ,利用间歇式动态工艺 ,以木屑为调理剂 ,对厌氧消化污泥进行了中温堆肥的试验研究。本试验控制物料配比为污泥∶木屑 =10∶1 0 (湿重比 ) ,通气量为 5 0m3 h·t,采用 5组不同的含水率 (5 1 0 %～ 71 0 % )对物料进行一次发酵。研究了含水率对该螺旋式动态堆肥装置的影响 ,重点探讨了含水率与堆体温度、有机物去除和pH、TN、有机C变化的关系 ,确定了该装置的最佳含水率为 5 0 %～ 5 5 % ,并且认为在同等通气条件和物料配比下 ,在一定范围内 ,含水率越高 ,堆体温度越低 ,对有机物的降解也越不利     

不同燃烧过程颗粒物粒径排放特征

采用荷电低压颗粒物撞击器(ELPI)和稀释采样系统研究重庆市工业源、交通源、生物质燃烧以及餐饮业油烟等各类燃烧过程的颗粒物排放特征.结果表明:燃煤锅炉以及各类柴油交通源颗粒物数浓度峰值都表现出单峰型的变化特征,峰值主要出现在0.20~0.48μm之间;生物质燃烧和餐饮业油烟颗粒物的数浓度都呈现出双峰型的变化趋势,分别出现在核模态(0.02~0.07μm)和积聚态(0.2μm);水泥窑炉的数浓度也出现双峰型变化特征,分别出现在积聚态(0.12μm)以及接近粗颗粒物态的1.23~1.96μm粒径范围处.各污染源颗粒物质量浓度峰值主要出现在粗粒径态,交通源排放的颗粒物质量浓度相对较高.各类污染源数浓度分布主要集中在积聚模态,粗颗粒态的数浓度累计贡献都不到1%;质量浓度主要分布在粗颗粒态,核模态的质量浓度贡献都小于0.1%.     

模拟不同排放源排放颗粒及多环芳烃的粒径分布研究

采用再悬浮箱模拟得到不同粒径的烹调油烟、生物质和塑料燃烧烟尘、汽车尾气和发电机烟气等颗粒,并用GC/MS对不同粒径颗粒中18种多环芳烃(PAHs)进行了分析.结果表明,烹调油烟中颗粒物存在0.44~1.0μm和2.5~10μm两个峰值,稻草和木材燃烧排放烟尘只有0.44~1.0μm一个峰值,塑料燃烧排放烟尘的峰值不明显,汽车尾气尘因含有大量的水汽导致其粒径峰值出现在2.5~10μm,而发电机排放的烟尘约93%集中在≤2.5μm的粒径范围.烹调油烟和汽车尾气尘中低环数PAHs在2.5~10μm范围内的峰值明显;随环数增加,0.44~1.0μm范围内的峰值变得明显;不同排放源亚微米颗粒中单一PAH占全部颗粒态中该PAH的比例都呈现随分子量的增大而增大的趋势.烹调油烟和燃烧排放颗粒中PAHs的组成以菲占主导,但汽车尾气和发电机烟尘中含量最高的PAHs分别是萘和苯并[g,h,i]苝.来源特征比值的比较显示,烹调油烟与生物质燃烧颗粒中PAHs的源特征较为接近,但两者都不同于汽车尾气和发电机烟尘.