污水生物处理中抗生素的去除机制及影响因素

环境中的抗生素污染日益严重,其诱导产生的抗生素抗性成为人类健康的重大威胁.通过对世界多地污水处理厂进、出水中抗生素浓度水平的文献调研汇总,发现当前的污水处理工艺不能实现抗生素的有效去除.吸附和生物降解是污水中抗生素的主要去除途径,因此本文深入地分析了吸附的作用机制和不同种类抗生素吸附程度的差异;从生物降解性能、降解菌和降解产物等方面分析抗生素在污水生物处理过程中的生物降解作用;分析讨论了水力停留时间、污泥停留时间、温度和工艺选型(传统活性污泥法、膜生物反应器和生物脱氮工艺)等污水生物处理工艺的运行条件对吸附和生物降解途径的影响,进而解析对抗生素去除效果的影响.菌群组成、生长基质供应情况和微污染物共存情况等因素对污水生物处理中抗生素迁移转化的影响需要更深入地研究.     

土壤-地下水系统中石油烃的迁移和生物降解述评

石油烃具有生物累积性,能长期留存在环境中。准确掌握环境中石油烃的行为及归宿,对有效控制石油烃污染、保护人类健康具有重要意义。生物降解是石油烃在土壤-地下水系统中归宿的主要途径。重点阐述了石油烃在土壤-地下水系统中的迁移,降解石油烃的微生物,生物降解机理,影响生物降解的因素,微生物修复技术,以及利用微生物分子生态学来监测生物降解过程的现状,并展望了未来的发展方向。     

包气带土层中石油污染物的微生物降解研究

在包气带土层中污染物的生物降解过程中,营养物水平是重要的限制性因素.笔者通过测定土层中的氮和磷组分的含量,以及生物降解速率的实验研究,测得淄河河滩土层每kg干土中可生物利用的氮为0.814 7 g,可生物利用的磷为36.9 mg,相对微生物的生长来说二者均严重不足,无法满足生物降解要求.研究表明,翻耕供氧,大大强化了生物降解过程.同时,根据柱层析分析结果确定三种石油组分降解速率分别为:芳香烃>脂肪烃>胶质.      

甲苯在渗流区的生物通风去除模拟

建立了数学模型来描述生物通风过程中渗流区土壤中甲苯的运移和生物降解过程,模型考虑了对流通量、扩散通量、相间传质和生物降解项,模型中的生物降解参数由独立间歇实验用Levenberg Marquardt方法确定.在实验室中用土柱实验来模拟生物通风过程,结果显示,实验数据与模型比较吻合,经过50h后,约有98%的甲苯已被去除.利用土柱尾气中甲苯实验数据和质量衡算式计算可得:挥发去除的甲苯占初始加入甲苯的53 78%,生物降解去除的甲苯为42 92%,土壤中残余甲苯浓度为2 56mg·kg-1.     

硝基芳香化合物的微生物降解研究进展

硝基芳香化合物是环境中难降解有机污染物之一,由于其用途广泛,对环境的污染日趋严重,利用生物降解硝基芳香化合物是行之有效的方法。文章针对硝基芳香化合物生物降解过程,汇总了用于降解的微生物资源,并对硝基芳香化合物生物代谢途径、降解过程中的主要酶、降解性质粒、基因定位等分子遗传学的研究进展进行了综述。     

科学认识持久性有机污染物(POPS)

国际上公认POPs具有下列四个重要的特性: 1.能够在环境中持久地存在.由于POPs物质对生物降解、光解、化学分解作用有较高的抵抗能力,一旦被排放到环境中,它们难于被分解. 2.能蓄积在食物链中,对有较高营养等级的生物造成影响.由于POPs具有低水溶性、高脂溶性的特点,导致POPs从周围媒介中富集到生物体内,并通过食物链的生物放大作用达到中毒浓度.     

土壤／沉积物中多氯代有机物的生物降解行为及修复

多氯代有机物是一类典型的持久性环境污染物，其物理化学性质决定了它们非常容易在土壤/沉积物的有机质中积累，而且通过食物链的传递和浓缩作用将会对人类和野生动物造成不利的影响，因此，对多氯代有机物在环境中行为的关注是当今环境研究领域的热点课题之一，文中概述了土壤/沉积物中多氯代有机物生物降解的可能性、生物降解机理和影响其生物降解的因素在此基础上探讨了对土壤/沉积物中的多氯代有机物进行生物修复的几种技术及研究趋势。     

柴油在包气带中的自然衰减作用研究

通过模拟柱实验,定量研究了柴油在特定包气带介质下的自然衰减作用,计算了吸附作用、生物降解和挥发作用对柴油的去除效能。确定了细砂和亚黏土对柴油的吸附平衡时间均为24 h,对TPH的理论最大吸附浓度分别为234,430 mg/kg,生物抑制剂HgCl2的最佳剂量为1 000 mg/L。实验结果显示:亚黏土对柴油污染物的阻滞作用强于细砂,柴油在亚黏土中的自然衰减效率高于细砂。亚黏土中的生物降解作用强于细砂,各自的生物降解动力学方程分别为:TPH=25.48e-0.0027x和TPH=25.48e-0.0051x;在细砂中的挥发作用较强,各自的挥发动力学方程分别为:TPH=25.48e-0.0221x和TPH=25.48e-0.0109x;在细砂和亚黏土中挥发作用的去除量分别是生物作用去除量的4.21倍和2.09倍。     

石油污染土壤生物修复的中试系统构建与运行效果

构建了石油污染土壤生物修复中试系统,考察了中试规模下石油烃生物降解效率、矿化过程在生物降解中的作用.揭示生物修复过程中的系统微生物特性及其降解活性的关系,为现场污染土层生物修复工程评价和关键技术参数选择提供技术依据.结果表明,经过93d的运行,石油烃去除率达25.8%,其中典型轻质组分烷烃生物降解率最高,可达43.12%.中试系统运行稳定后,与现场调研的土壤微生物相比,其数量提高了1个数量级,活性提高了1.5倍.     

生物通风堆肥法修复原油污染土壤的实验研究

通过模拟实验考察了生物通风堆肥方法修复吉林油田原油污染土壤的效果,探讨了石油污染物去除的途径和作用机制.实验结果表明:向原油污染的土壤中添加生物有机肥接种、采用生物通风堆肥法进行修复,效果较好.当原油污染土壤的含油量为7.00×104mg·kg-1时.经过40d处理,原油的去除率达45%以上,最大生物降解速率常数达到了0.0333 d-1,半衰期仅为20.82d.生物降解是污染物去除的主要途径,挥发去除的油低于土壤初始含油量的0.1%.在油污土:生物有机肥(干重)以8:2、7:3和5:5三个不同比例混合的实验中,以7:3比例混合时污染物的去除最彻底,完全生物降解率占总去除率的比例约为17%.原油组分含量的变化证实了原油生物降解的发生.原油的生物降解去除率与生物降解产生的CO2存在线性关系.污染物生物降解的速率和程度与微生物的数量和活性关系密切.     

沼气高值化利用与净化提纯技术

基于户用沼气池以及传统工业沼气锅炉的低附加值沼气利用方式已经不适合沼气产业规模化和商业化的发展方向,在分析我国沼气资源潜力的基础上,重点介绍了沼气制备车用压缩天然气、管道天然气、热电联产等高值化利用方式及相关标准;针对高值化利用方式,分析比较了现有的高压水洗、物理吸收、化学吸收、变压吸附、膜分离和深冷分离等几种沼气净化提纯工艺的技术及应用情况,介绍了高效沼气脱硫技术,并指出氧、氮含量源头控制的重要性。     

沼气净化脱硫工艺的研究进展

脱硫是沼气高效利用的重要环节。本文对传统的湿法和干法沼气脱硫主要技术方法和特点进行了综述,重点介绍了国内外间接脱硫和生物脱硫的最新研究进展,并结合我国沼气应用现状,提出了我国沼气净化脱硫的发展方向。     

预处理对打捆麦秸贮存和厌氧生物产沼气的影响

秸秆的长期贮存是秸秆沼气工程长期运行的重要保障,预处理是提高秸秆产气性能的常用方法.为此研究了打捆麦秸贮存与预处理一体化的可行性,分析了麦秸预处理后打捆贮存前后麦秸理化特性、物质结构以及厌氧发酵产气特性的变化.结果表明,将麦秸直接打捆后贮存120 d,对麦秸理化特性、物质结构及产气性能的影响均不明显,影响最大的是堆体上层的麦秸,产气量也仅下降了7.40%;将麦秸用NaOH处理后打捆贮存对提高麦秸干物质(total solid,TS)产气量有一定促进作用,麦秸TS产气量较未贮存麦秸和直接打捆贮存后的麦秸(CK)分别提高了7.02%～8.31%和5.68%～16.96%,对麦秸理化特性的影响不明显;麦秸经尿素处理后打捆贮存,不利于麦秸后续产沼气,麦秸TS产气量较CK下降了2.8%～7.71%;麦秸贮存过程中,将麦秸直接暴露于空气中对麦秸有机物的保存及后续产沼气利用均不利,但影响并不显著,CK和尿素处理堆体上层麦秸TS产气量分别下降了7.40%和4.25%.     

农户沼肥还田决策行为及其经济效应评价

论文基于江苏省淮安市和连云港市沼气池使用户调查数据,运用Probit模型考察农户沼肥还田决策行为的影响因素,构建产出供给方程评价农户沼肥还田决策行为的经济效应。结果表明：沼气池使用天数越多、户主年龄越小、户主是村干部或农民专业合作社成员以及人均承包地越多的农户,越倾向于选择沼肥还田,而家庭总资产较少或较多的农户都不愿意选择沼肥还田。控制其他条件,农户沼肥还田可能性每增加1%,单位面积农地产值提高0.07%（10.81 元/hm²）,若研究区域沼气池使用户全部选择沼肥还田,单位面积农地产值将提高356.55元/hm²,具有一定的经济效应,倾向得分匹配方法（PSM）的稳健性分析进一步证实这一结论。目前中国沼肥还田率总体不高且没有规范的沼肥还田管理项目,进而提出鼓励沼气池使用户充分利用沼气池,提高农户沼肥还田积极性的政策建议。     

规模化养牛场牛粪污综合利用研究

利用牛粪生产沼气,并将副产物有效利用是处理牛粪污的有效途径,为提高牛粪厌氧发酵的产气效率和副产物的利用率,整体工艺采用牛粪发酵前固液分离,固体进行好氧发酵回填牛卧床,分离液进行厌氧-好氧发酵,厌氧发酵产生沼气为系统增温,最后液体通过人工湿地处理达标排放。结果表明:对牛粪进行发酵前固液分离,降低了物料的粘度,利于微生物的传质,可以取得较好的产气效果,沼气通过沼气燃烧炉转化为热能为系统增温降低了其他能源的供给,同时湿地的利用也有效地改善了养牛场周边环境,为牛粪污生产沼气工程提供新思路。     

剩余污泥与餐厨垃圾协同厌氧发酵实现电能需求导向的沼气供应情景分析与仿真研究

探讨了将德国电能需求导向沼气供应模式应用于中国污水厂的剩余污泥和餐厨垃圾协同厌氧发酵系统,以实现根据污水厂电能需求即时调控沼气输出,从而提高沼气利用效率的目的.首先综述了电能需求导向的沼气供应模式在国内外的研究进展,在此基础上提出了一种新型的电能需求导向沼气供应模式实现情景,并利用系统动力学模型模拟了沼气生产及发电系统在此情景下的运行,通过系统的净现值作为观测指标与传统的实现情景进行对比以验证其经济性优势.最后,选取我国某污水厂为典型案例验证了本研究所提出模型,并总结了本研究的不足,为进一步研究奠定了基础.     

农村沼气在北方农业源减排中的应用浅析

农村沼气作为一种特殊的清洁能源,在沈阳市农村节能减排、应对气候变化和发展低碳经济、促进新农村建设方面发挥了巨大的作用。本文通过对沼气工程在北方地区应用的阐述,力图推动北方农村沼气在农业源减排工作中的应用。     

Biogas in the United States: estimating future production and learning from international experiences

The substitution of biogas, an energy source derived from biological feedstock, for fossil natural gas (NG) can mitigate the build-up of greenhouse gases in the atmosphere, making it an attractive renewable energy source in a carbon-constrained future. Although upgraded, pipeline-quality biogas can augment the NG market supply in the United States of America (USA), researchers and energy industry experts have little studied its long-term potential. This report estimates (1) levelized costs of energy for biogas production facilities operating with landfill waste, animal manure, wastewater sludge, and biomass residue feedstocks, (2) feedstock and technology pathway-specific biogas supply functions, and (3) the aggregate national biogas supply potential for the USA by 2040. Under a range of specified assumptions, generation of biogas could be expanded to approximately 3–5 % of the total domestic NG market at projected prices of $5–6/MMBtu, with the largest potential source coming from thermal gasification of agriculture and forest residues and biomass. As market signals have not spurred widespread adoption of biogas in the USA, policy incentives, similar to those used in the European Union (E.U.), may be necessary to increase its production and use. Bioenergy policy in the E.U. and the resulting market penetration achieved there therefore provides important lessons for how biogas markets in the USA can overcome barriers to market expansion and, in doing so, provide substantial climate mitigation benefits.     

堆肥预处理对麦秸与奶牛废水混合物厌氧产沼气的影响

为深入探讨堆肥预处理对秸秆厌氧发酵产沼气的影响,分别以堆肥0d(T1)、3d(T2)、6d(T3)和9d(T4)的麦秸与奶牛废水混合物(质量比1:2)为原料进行厌氧消化实验.结果表明,堆肥造成麦秸干物质(TS)大量损失,堆肥3,6,9d麦秸TS损失率分别为2.63％、11.46％和20.00％,各处理间差异显著,堆肥后麦秸纤维素结晶程度增强;厌氧发酵后,T1、T2、T3和T4的TS产气量分别为377.50,388.85,354.71353.65mL/g,考虑到堆肥过程中麦秸TS的损失,T2、T3和T4的TS产气量仅为T1的100.30％、83.19％和77.59％;各处理麦秸产气中甲烷含量差异不显著(P=0.3681);堆肥后麦秸产气速率和气峰值均增加,T2、T3累积产气量达到总产气量80％的时间较对照提前了8d和2d,T2产气峰值较对照增加了2.65mL/d,但堆肥9d麦秸产气速率和产气峰值反而降低;厌氧发酵后麦秸TS和挥发性固体损失率均随着堆肥时间的延长而降低.从提高麦秸产沼气量的角度看,堆肥预处理并不合适,但对加快反应器启动,提高麦秸产气速率有一定促进作用,以堆肥3d的效果最好.     

云南省农村有机废物资源量及其沼气潜力的概算研究

按１９９４年的生产水平计，统计概算了云南省农作物秸秆、禽畜粪和人粪尿三类农村有机废弃物的资源量及其沼气潜力。目前，我省每年的沼气潜力为１００亿立方米，其中，每年可产生各种农作物秸秆达２０００多万吨，６０％可用作沼气发酵原料，能生产沼气２５２亿立方米；产生各种粪便１８多亿吨，可生产沼气７５亿立方米。按我省７００万农户计，户均拥有沼气资源１４３０立方米。