剩余污泥中木质纤维素稳定并转化能源可行性分析

剩余污泥中往往含有大量木质纤维素物质,在厌氧消化过程中难以降解,最终被浓缩于熟污泥中,这就是导致污泥有机物稳定并转化能源效率低下的主要原因之一.本文分析了剩余污泥中木质纤维素的含量与来源;阐述了木质纤维素的结构特点以及对其生物降解的关键技术所在;揭示了污泥常规预处理与木质纤维素预处理存在工艺条件不同的相似技术.文章结合两种预处理技术的特点和工艺条件,从原理、技术等角度分析了通过强化剩余污泥预处理而同时达到破解木质纤维素的技术思路.为此,提出了将污泥细胞破碎与木质纤维素破解耦合的观点,以期将污泥中木质纤维素的稳定与能源转化合二为一,从而构建木质纤维素稳定化、能源化与碳减排三位一体的技术策略     

降解剩余污泥中纤维素/半纤维素微生物富集培养实验研究

为促进剩余污泥中木质纤维素能源转化,首先需要探知污泥中是否存在可以降解纤维素/半纤维素的微生物.以木聚糖作为单一碳源分别从剩余污泥和厌氧消化污泥中富集培养可降解纤维素/半纤维素的微生物.实验结果显示,两种污泥源中均存在可降解纤维素/半纤维素的微生物,并可成功富集培养获得该类微生物.FISH与LIVE/DEAD实验证实,富集微生物为梭状芽孢杆菌属和芽孢杆菌属的混合物,并以梭状芽孢杆菌为主;富集微生物均具有很高活性.     

腐殖质对污泥厌氧消化的影响及其屏蔽方法

《巴黎气候协定》的签署意味着污水处理碳中和运行时代的来临,这就需要将剩余污泥尽可能最大程度地转化为可再生能源—甲烷(CH4).细胞破壁、木质纤维素破稳及腐殖质解抑制是提高污泥厌氧消化能源转化率的主要技术手段.相对于细胞与木质纤维素,腐殖质不仅结构更为复杂、自身难以生物降解,而且还会抑制其它有机物水解.虽然腐殖质亦有促进酸化、产氢/乙酸、产甲烷过程的微弱可能,但它对水解过程的抑制是肯定的、显著的、难以逆转的.因此,需要深入了解污泥中腐殖质来源、形成、结构及性质,综合分析它对污泥厌氧消化水解、酸化、产氢/乙酸、产甲烷阶段的各种影响,探讨消除腐殖质抑制水解过程的不同技术路径,重点描述外加金属离子对腐殖质的屏蔽作用.以期为提高污泥厌氧消化能源转化率制定可行的技术路线.     

预处理方式对剩余污泥水解及厌氧产甲烷性能的影响

考察了不同的预处理方式对剩余污泥水解及厌氧消化产甲烷过程的影响。研究结果表明:低温热碱预处理对污泥的水解效果最好,剩余污泥中SCOD及可溶性总糖、蛋白质溶出效果大幅提升,SCOD溶出率达到16.6%;执行三种方式预处理后,后续厌氧消化的效率得到明显改善,剩余污泥经碱处理、低温热水解和低温热碱处理后,厌氧消化的产气量较未预处理污泥分别提高了75.6%、72.9%和83.7%。     

乙酸常温预处理对木质纤维素厌氧消化的影响

采用3 种稀酸组合(10%乙酸、10%乙酸加0.5%硝酸以及10%乙酸加0.5%磷酸),在常温条件下,对3 种木质纤维素样品(滤纸、中性复印纸和无油墨报纸)进行预处理,分别考察预处理对生物质组成纤维素、半纤维素和木质素的作用.并选取预处理后的无油墨报纸进行厌氧消化实验,研究不同稀酸预处理方式对木质纤维素厌氧消化的影响.结果表明,酸处理组能水解5%±1%纤维素和88%±1%的半纤维素,但是不能水解木质素;乙酸预处理降低了木质纤维素的亲水性和生物可降解性,从而降低了初始厌氧消化效率.添加0.5%的磷酸或0.5%硝酸不会明显改善乙酸对木质纤维素的水解效果.但是,添加磷酸的处理组在厌氧消化初期微生物量较少的情况下,能为微生物生长提供磷元素,有利于厌氧消化的启动;而添加硝酸的处理组不能缓解预处理对木质纤维素基质性质的影响,而且导致了丙酸的大量积累,从而恶化了厌氧消化的效果.     

剩余污泥与餐厨垃圾协同厌氧消化研究进展

为了推进污水厂剩余污泥与餐厨垃圾协同厌氧消化在工程规模中的应用,提高其能源回收率,系统分析了协同厌氧消化机制、产物类型及其主要的影响因子,综述了协同厌氧消化中直接种间电子传递作用的重要研究进展,并展望了协同厌氧消化的未来研究方向,包括开发高效经济的原料预处理方式,表征基质降解特性,基于多组学联用技术理解微生物代谢调控,缓解消化体系中潜在抑制剂影响,原位耦联其他种类废弃物进一步提升消化性能和稳定性,以期为城镇有机固体废弃物的高效能源回收提供指导.     

剩余污泥预处理技术概览

全球气候大会以及中国政府在CO2减排方面的承诺使剩余污泥厌氧消化产生能源这一老生常谈的问题再次受到关注.污泥生物细胞裂解/水解是限制厌氧消化效率的重要瓶颈,而污泥预处理技术可有效提高细胞破裂、水解效果,最大限度地发掘出剩余污泥中的有机能源.目前全球研发的污泥预处理技术多种多样,其中既有具备工程应用经验的超声波、聚焦脉冲...     

厌氧消化对城市污泥中多环芳烃(PAHs)降解及分配的影响研究

多环芳烃(PAHs)是城市污泥中的一类主要污染物。对城市污泥低温预处理(75℃,60 min)后,研究厌氧消化对城市污泥中PAHs的降解及其在污泥固液相中的分配。结果表明:预处理前后,厌氧消化对菲的降解率分别为19.18%、25.24%,对苯并芘的降解率分别为16.14%、23.98%,可见预处理有利于PAHs的降解率提高。预处理后污泥液相中PAHs的含量增加,并使EPS向液相释放,导致液相中TOC含量显著增加。厌氧消化过程中,液相中菲、苯并芘含量与TOC含量呈正相关。     

我国剩余污泥厌氧消化的主要影响因素及强化

我国剩余污泥厌氧转化率显著低于发达国家,泥质是影响污泥厌氧消化性能的重要因素,而我国剩余污泥泥质相比于发达国家的典型差异主要体现在3个方面,即污泥龄长、微细砂含量高和金属离子含量高.因此,系统性研究了泥龄、微细砂和金属离子对剩余污泥厌氧消化性能的影响,进行量化比较,并进行有针对性的强化研究.结果表明,微细砂对VS降解率的消极影响并不明显,而泥龄和金属离子是主要的抑制因素,泥龄的抑制程度显著高于金属离子(P0.05),且随着泥龄的增加,金属离子的抑制作用呈进一步增强的趋势,因而总结得出长泥龄为限制我国污泥厌氧消化性能的最主要因素.经高温热水解预处理(160℃, 0.55 MPa, 30 min)后,长泥龄污泥的累积产甲烷量和VS降解率显著提升,接近于泥龄为5 d时的值,因此高温热水解具有突破长泥龄所致的污泥厌氧产甲烷瓶颈的潜力.     

动物消化机制用于木质纤维素的厌氧消化

木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源,食草动物和食木昆虫能高效消化植物中的木质纤维素,模拟动物消化系统的厌氧消化反应器却达不到相应的效果.为了更好地理解动物消化机理,并应用于厌氧消化反应器的设计和运行,对食草动物和食木昆虫的消化机制以及木质纤维素厌氧消化工艺的发展趋势进行了综述.动物消化系统的高效消化是其消化道中各种酶的协同作用以及一系列物理和生物化学活动的结果.强大的预处理过程能有效支持微生物发酵系统,如反刍动物的反刍、食木昆虫分泌的纤维素酶的催化及食木昆虫其消化道中的碱处理等;沿消化道形成的氧浓度梯度可能刺激一些微生物的水解活性;固体停留时间、消化物流动和终产物排除的有序安排,均能促进动物高效消化木质纤维素.源于瘤胃的厌氧消化工艺接种了瘤胃中的微生物降解木质纤维素,但其厌氧反应器内的环境条件对发酵的限制远远大于瘤胃发酵或后肠发酵的情况.因此,模拟动物消化机制可以更有效促进厌氧消化工艺降解木质纤维素类固体有机物废物.     

氧基氯化铁非均相活化过一硫酸盐降解金橙Ⅱ

采用部分热分解法制备了氧基氯化铁（FeOCl）,用于活化过一硫酸盐（PMS）降解难降解偶氮染料金橙Ⅱ（AO7）.利用X射线光电子能谱分析（XPS）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射光谱（XRD）对其进行了表征;通过实验评估FeOCl/PMS体系对AO7的降解效果并分析了影响AO7去除率的各种因素.结果表明：FeOCl活化PMS降解AO7效果良好,矿化率达44%.在中性条件下,当FeOCl投加量50mg/L、PMS浓度1.0mmol/L、AO7浓度0.05mmol/L时,AO7可在30min内完全降解.随PMS投加量、FeOCl投加量、Cl^-浓度和反应初始pH值的增大,AO7的脱色效果提高.FeOCl还具有良好的重复利用性.此外,通过自由基淬灭实验、EPR测试和XPS分析了反应的主要活性物种和反应机理：由PMS活化产生的SO₄^-·和·OH对污染物进行降解,其中主要活性物种为SO₄^-·.     

不同铝盐改性人工合成菱铁矿除氟性能研究

高氟地下水和地方性氟中毒已经成为世界范围内的一大问题,国内外对如何去除水中氟进行了大量的研究.本文利用硫酸铝溶液、活性氧化铝悬浮液和活性氧化铝粉末分别对人工合成菱铁矿进行了改性,采用静态吸附试验研究了不同改性材料的除氟容量、吸附反应后溶液中铁和铝离子浓度,并对改性效果较好的硫酸铝改性人造菱铁矿的除氟动力学进行了探讨,结...     

吉米奇表面活性剂改性粘土治理赤潮研究

为了证明吉米奇类表面活性剂三烷基聚氧乙烯基三季铵盐（TPQAC）对粘土改性的有效性,利用UV-1100紫外可见分光光度计对其在2种粘土高岭土和膨润土上的吸附行为进行了研究,发现其在2 min内基本可以达到吸附平衡,吸附模式较好的符合双表面Langmuir吸附等温线,吸附量大,经红外分析发现其可以对粘土进行有效改性.作为一种改性粘土在用于赤潮治理之前,有必要对改性剂本身对赤潮藻的灭杀作用以及改性粘土对赤潮藻的去除效果进行研究,为此选择了3种常见的赤潮藻进行了灭杀实验,并对不同比例的改性粘土对赤潮藻的去除情况进行了比较,结果表明,TPQAC用量在2 mg/L时24 h内几乎可以100%的灭杀赤潮藻,粘土与改性剂比例为14左右时对赤潮藻的去除效果最好.同时为了弄清TPQAC在治理赤潮的实际应用中对养殖生物可能造成的危害,选用了黑褐新糠虾为代表性养殖生物,对其48 h急性毒性情况进行了研究,并且室内模拟研究了改性粘土在去除赤潮藻的过程中可能对养殖生物造成的影响,实验发现粘土改性剂对黑褐新糠虾48 h半致死浓度为16.7 mg/L,改性粘土在去除赤潮藻的同时没有对养殖生物造成明显的毒害作用.     

碳纳米管活化过二硫酸盐降解偶氮染料酸性橙7

采用碳纳米管（CNT）活化过二硫酸盐（PS）降解偶氮染料酸性橙7（AO7）.考察了PS浓度、CNT投加量、初始pH值、温度等反应条件对AO7降解效果的影响.结果表明,当初始pH为7、n（PS）/n（AO7）为20、CNT投加量为0.2g/L时,AO7在反应480min后可以被完全脱色去除.随着PS剂量、CNT投加量和温度的升高,AO7的去除率也逐渐增加,中性条件下最有利于AO7的去除.AO7降解反应主要发生在CNT表面,且反应活化能Ea为46.76kJ/mol.通过紫外-可见分光光谱、气相色谱-质谱（GC-MS）和TOC分析表明,AO7分子偶氮键和萘环结构断裂,生成含苯环类物质,最终矿化为CO₂和H₂O.     

切割钢渣活化过硫酸盐降解偶氮类染料酸性红73

切割钢渣是钢铁生产过程中的固体废弃物,如何有效处理和利用这些废渣具有减少环境污染、实现废物资源化的重要意义.本文选择河北邢台钢铁厂中切割钢渣为过硫酸盐(PS)活化剂,活化过硫酸盐(PS)去除水相中偶氮染料酸性红73(AR73),实验表明,25 mg·L~(-1) AR73在15 min内,其降解率为99.9%,TOC矿化率达58.6%.同时考察了钢渣投入量、PS浓度、初始pH值等影响因素对AR73降解效率的影响:随着PS浓度、钢渣投入量的增加,AR73的降解速率也逐渐增加;在pH为3～9时,AR73均可被有效去除,酸性条件更有利于AR73的去除.活性自由基猝灭实验表明,酸性红73的降解是通过自由基和非自由基两种机制实现的,且钢渣可多次回收重复利用.钢渣活化PS技术,还可有效去除蒽醌类染料(活性蓝19),其去除率为99.9%,矿化率可达92.0%;同时该技术对某印染废水(COD_(Cr)=5625 mg·L~(-1))的去除率达49.9%.本文所构建的切割钢渣活化过硫酸盐(PS)技术可应用于偶氮印染废水的处理,实现"以废治废"的目标.     

用耳朵去看

<正>当读书眼乏了,当读书枯燥了,换种形式,直起耳朵,嘘,一字一行,一段一页,书中的瀑布在唱歌,书中的鸟儿飞起来了,换种方式读书会是怎样?在喜马拉雅电台工作的睡衣哥哥干的便是这个差事,睡衣哥哥真名李潇钦,毕业于上海戏剧学院,在他从事了近7年的主播事业上,磁性的音线下主播过一系列作品,《从你的全世界路过》、《一座城池》等等,富有感情充满磁性的声音俘获了一批忠实的听众。在今年3月份,他当上了《冈特生态童书》的主播,     

被误读的香味

美酒与香水在多数人的印象那里,大抵与时尚、豪华、奢侈,与冷月葬花魂,与不伤脑筋的事儿联系在一起。但随着美丽事业的发展,美酒与香水却成为新型另类污染,正在悄悄侵蚀人们的健康。因其始终带着美丽生活、提升生活品质的外观,因而隐蔽性更强,且从现实来看,因类似物品所涉及的人群的涵盖面有限,所以这一问题还不为人所熟悉。     

Sunshine by cooling

An overview of the development of cooler rings for fast ions with emphasis on electron cooling of heavy ion and radioactive beams is presented. Some of the most important discoveries made with the use of this new experimental tool include the first observation of string-like ordered ion beams, the development of Schottky mass spectrometry for precision mass measurements of radioactive nuclei, the discovery of bound-state #-decay of highly ionized nuclei and the calibration of the Re/Os cosmochronometer including a determination of the age of our Galaxy. First results of 1 s-state hyperfine interaction, and Lambshift measurements in hydrogen-like heavy ions are presented, together with an outlook on ongoing developments.     

秸秆活性炭活化过一硫酸盐降解酸性橙7

将磷酸氢二铵((NH_4)_2HPO_4)作为活化剂制备秸秆活性炭(SAC),并用其活化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸根自由基(SO_4~-·)降解偶氮染料酸性橙7(AO7).首先对活化前后的SAC进行FTIR表征,发现(NH_4)_2HPO_4活化后的SAC含氧官能团特征峰强度增强,可能有利于过一硫酸钾的活化.其次研究了活化剂浓度、SAC投加量、PMS浓度、初始pH、抑制剂对AO7降解效果的影响.结果表明,AO7脱色率随着活化剂浓度、SAC投加量、PMS浓度的增加而增加;同时在偏中性条件下,有利于SAC活化PMS脱色AO7;加入相同物质的量比(2000/1)的甲醇、叔丁醇、苯酚,55 min内AO7脱色率分别为88.4%、66.2%、13.4%,苯酚对反应抑制效果最好,表明SAC表面的硫酸根和羟基自由基在AO7脱色中起主要作用.最后通过紫外光谱扫描、气质联用(GC-MS)和TOC分析表明,AO7的偶氮键和萘环结构被破坏,生成含苯环类中间产物,最终矿化为二氧化碳和水,矿化率可达31.7%.