基于高压挤压预处理的生活垃圾干湿分离处理工艺不同场景综合效益分析

目前，生活垃圾分类已经在我国逐渐成为一种"新风尚"，但现阶段以厨余组分为代表的湿垃圾和可燃组分为代表的干垃圾分离效率仍然有限，使得后端生物处理技术难以高效运行，同时也降低了垃圾焚烧厂的能源回收率，这些问题已成为制约我国生活垃圾分类持续推进的瓶颈.本文在前期对高压挤压预处理的研究基础上，利用生命周期清单分析的方法，从温室气体排放、净能源产生、污染物释放、资源回收和垃圾减量等方面，对高压挤压预处理后"湿垃圾厌氧消化+沼渣填埋+干垃圾焚烧发电"、"湿垃圾厌氧消化+沼渣土地利用+干垃圾焚烧发电"和"混合垃圾焚烧"3种处理场景开展对比分析，评估3种场景的综合环境效益，阐明预处理作用与意义.结果表明，处理每吨原生垃圾，两种基于高压挤压预处理的生活垃圾干湿分离处理场景可分别减排温室气体218.84和264.08 kgCO₂-Eq，远高于混合垃圾焚烧工艺（169.68 kgCO₂-Eq）；在净能源产生方面，两种干湿分离处理场景较混合垃圾焚烧场景约少10%，但同样会削减焚烧过程产生的有毒污染物.此外，利用"湿垃圾厌氧消化产生的沼渣进一步脱水后进行土地利用"这一场景处理每吨生活垃圾，不仅能够实现约160.7 kg的资源回收，而且垃圾整体减量率达到93.4%，是一种适合我国国情的垃圾处理方式.     

渠式生化反应器处理城市污水的研究

采用渠式生化反应器、交替好氧缺氧工艺处理城市污水 ,当水力停留时间为 1 0 h,空气阀开闭周期为 3 0 / 3 0 min时 ,COD的去除率达 86.8% ,T-N的去除率达 63 .6%。在相同的反应条件下 ,流速对处理效果的影响不大。试验结果表明利用污水渠处理城市污水在技术上是可行的。     

干湿循环与垃圾渗滤液耦合作用下GCL防渗性能

开展膨胀指数和渗透系数测定试验,研究干湿循环与垃圾渗滤液渗透耦合作用下膨润土的膨胀性能和土工合成黏土衬垫（GCL）防渗性能变化规律.结果表明,干湿循环与垃圾渗滤液渗透耦合作用对膨润土的膨胀性能和GCL的防渗性能具有显著负面影响：在7次干湿循环后,垃圾渗滤液饱和的膨润土的膨胀指数从20mL/2g降低至7.5mL/2g,GCL的渗透系数从1.65×10^-11m/s增加到1.89×10^-7m/s.膨胀指数下降和渗透系数升高的根本原因是膨润土渗透膨胀性能的丧失.单纯的垃圾渗滤液渗透不会改变GCL的渗透系数.将有效应力从20kPa升高至150kPa,可以促使GCL的渗透系数降低4个数量级,满足填埋场防渗要求（< 5.0x10^-11m/s）.     

交替灌溉条件下水氮耦合对土壤气态氮排放的影响

通过大田试验,以密闭法与硼酸吸收法收集和测定土壤NH<,3>,挥发量,以密闭法收集和气相色谱法测定土壤N<,2>O释放量.采用二元二次正交旋转组合设计,研究交替灌溉施肥条件下的水氮数量耦合对NH<,3>,挥发,N<'2>O排放及夏玉米产量的影响,并建立相应的数学模型.交替灌溉施肥处理NH<,3>-N挥发量为4.78～1...     

碳氮比及HRT_S对交替缺氧/好氧CAST去除营养物的影响

以实际生活污水为处理对象,分别研究了碳氮比(COD/TN)为2.6、3.5及4.4时,HRTS(选择器水力停留时间)对交替缺氧/好氧(A/O)CAST工艺去除营养物性能的影响.结果表明,采用交替A/O运行方式,进水COD/TN比及HRTS的变化对COD去除性能影响不明显;而对脱氮性能影响较大.当进水COD/TN比分别为2.6和3.5时,系统氨氮去除率均维持在98%以上,TN去除率则随HRTS的增大而升高;HRTS由1.8h增至5h时,2种碳氮比下的TN去除率分别由62.9%、72.1%升至76.2%、84.6%.当进水COD/TN比为4.4时,HRTS由1.8h增至5h导致系统硝化不完全,TN去除率由86.3%降至58.2%.研究还发现,提高COD/TN比和增大HRTS均能改善系统的除磷性能.本研究中交替A/O运行方式下,进水COD/TN比为4.4(远低于一般城市生活污水的8～10),HRTS为1.8h时,CAST工艺获得较好的脱氮除磷效果,TN及磷的去除率分别为86.3%和93.8%,出水达到我国城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A要求.     

气水交替膜生物反应器同步脱氮除碳效能研究

通过长期运行实验,对比研究了气水交替膜生物反应器(gas-water alternative membrane bioreactor,AMBR)和传统淹没式膜生物反应器(submerged membrane bioreactor,SMBR)对模拟生活污水的处理效果.结果表明,两反应器对COD和NH4+-N的去除效果较为类似,去除率均高于96%;SMBR对污染物的去除作用以混合液中的活性污泥为主,而AMBR混合液中的活性污泥量很少,污染物的去除主要依靠附着于中空纤维膜表面微生物的作用.但AMBR比SMBR具有明显的反硝化脱氮优势,AMBR对TN的去除率为76.94%,远高于SMBR的52.41%.此外,通过两反应器长期运行过膜阻力变化规律的研究发现,AMBR比SMBR具有更好的抗膜污染能力.     

干湿球法湿度测量精度算法研究

根据干湿球方程和误差传递原理提出了干湿球法相对湿度测量精度的计算方法,能够利用干湿球温度及精度准确地计算出相对湿度的精度,并给出了计算实例。该方法还能够推广到其他相对湿度精度计算工作中。     

交替冻融对东北典型土壤腐殖质的影响

以受季节性冻融过程影响显著的东北地区的黑土、暗棕壤和水稻土为例,采用实验室模拟的方法,研究交替冻融循环过程（分别在-20℃和20℃下处理）对土壤腐殖质的影响。研究表明：交替冻融后,黑土和暗棕壤松结态腐殖质质量分数分别增加了39%和28%,HA/FA分别上升了45%和35%;水稻土松结态腐殖质质量分数和HA/FA分别下降了18%和31%。三维荧光结果进一步验证,黑土、暗棕壤在交替冻融中土壤芳香化程度增高,HA/FA上升,而水稻土则相反。黑土和暗棕壤松结态腐殖质和HA/FA升高,主要是微生物分解作用和土壤大团聚体破坏等原因造成,水稻土松结态腐殖质和HA/FA降低,主要是水稻土的缺氧环境造成。     

多点交替进水阶式A2/O工艺强化脱氮除磷

为强化CMICAO(多点交替进水阶式A2/O)工艺的脱氮除磷性能,通过调整进水C/N〔ρ(COD_Cr)/ρ(TN)〕、进水端厌氧池和缺氧池的进水流量比对CMICAO工艺参数进行优化,考察其对氮、磷去除的影响. 结果表明:试验条件下,C/N的提高可增强SND(同步硝化反硝化)作用,氮的去除效果也随之提高,C/N≥7时,前好氧池同步硝化反硝化率达到61%,出水ρ(TN)≤9.0 mg/L;在相同工况下,较低的C/N下反硝化除磷现象更明显. 综合考虑,C/N在5~7范围内,可取得较好的整体脱氮除磷效果. 优化工艺进水碳源分配可提高碳源利用效率,氮、磷的去除效果受进水流量比的影响较大,当厌氧池和缺氧池进水流量比为2.0时,可强化缺氧池的反硝化除磷作用,TN和TP去除率分别为75%和92%,出水ρ(COD_Cr)、ρ(NH+₄-N)、ρ(TN)和ρ(TP)分别为28.7、1.9、9.2和0.27 mg/L,通过优化实现了CMICAO工艺对氮、磷去除的强化.      

脉冲SBR工艺短程脱氮的实现及对除磷的强化

采用脉冲进水缺好氧交替工艺(SAOSBR)处理低C/N实际生活污水,考察了短程脱氮对于低碳源生活污水同步脱氮除磷效果的强化作用,并分析了短程脱氮强化生物除磷的机理.结果表明,通过短时的饥饿处理配合缺好氧交替的运行方式实现了系统的短程硝化,亚硝酸盐积累率稳定在95%以上.短程的实现还强化了系统的同步脱氮除磷效果,总氮和磷的平均去除率相比于全程脱氮过程分别提高了约6%和36%.分析表明短程强化生物除磷的原因主要是由于残留的NO2-对聚磷菌厌氧释磷的影响较小.静态试验也证实,在碳源不足的条件下,以NO2-为电子受体的反硝化作用相比于NO3-可以减弱反硝化菌与聚磷菌之间的碳源竞争,从而提高聚磷菌的厌氧释磷量和聚羟基烷酸(PHA)的合成量.因此,在处理低C/N生活污水时,短程脱氮的实现更有利于系统的生物除磷.