Biohythane production from pineapple peel using Methanosarcina mazei enhanced with palm oil mill effluent (POME) sludge in single-stage anaerobic digestion

Biohythane production via single-stage anaerobic digestion (AD) is an effective way for sustainable energy recovery from lignocellulosic biomass. In this paper, biohythane was produced through the AD process from pineapple peel waste substrate using purely cultured Methanosarcina mazei with the enhancement of palm oil mill effluent (POME) sludge as the inoculum. This study focuses on the effects of the lignocellulosic pre-treatment method, the addition of POME sludge into M. mazei culture medium as inoculum, and various operational conditions (food to microorganisms (F/M) ratios, temperature, pH) on gas production performances. The experimental results indicate that these parameters influenced the efficiency of biohythane production by producing the peak maximum biohythane production rate values (HPR_max) and (MPR_max), H₂:CH₄ = 1.93:0.67 L/L-d, and biohythane yield (HY) and (MY), H₂:CH₄ = 1.18:0.55 mL/L-substrate. This study demonstrates that biohythane gas (H₂ + CH₄ + CO₂) production from pineapple waste can be accelerated by M. mazei only with the enhancement of POME sludge through single-stage AD system under mesophilic batch process conditions.     

Locally enhanced electric field treatment (LEEFT) for water disinfection

• Nanowire-assisted LEEFT is applied for water disinfection with low voltages. • LEEFT inactivates bacteria by disrupting cell membrane through electroporation. • Multiple electrodes and device configurations have been developed for LEEFT. • The LEEFT is low-cost, highly efficient, and produces no DBPs. • The LEEFT can potentially be applicable for water disinfection at all scales. Water disinfection is a critical step in water and wastewater treatment. The most widely used chlorination suffers from the formation of carcinogenic disinfection by-products (DBPs) while alternative methods (e.g., UV, O₃, and membrane filtration) are limited by microbial regrowth, no residual disinfectant, and high operation cost. Here, a nanowire-enabled disinfection method, locally enhanced electric field treatment (LEEFT), is introduced with advantages of no chemical addition, no DBP formation, low energy consumption, and efficient microbial inactivation. Attributed to the lightning rod effect, the electric field near the tip area of the nanowires on the electrode is significantly enhanced to inactivate microbes, even though a small external voltage (usually<5 V) is applied. In this review, after emphasizing the significance of water disinfection, the theory of the LEEFT is explained. Subsequently, the recent development of the LEEFT technology on electrode materials and device configurations are summarized. The disinfection performance is analyzed, with respect to the operating parameters, universality against different microorganisms, electrode durability, and energy consumption. The studies on the inactivation mechanisms during the LEEFT are also reviewed. Lastly, the challenges and future research of LEEFT disinfection are discussed.     

高压储氢系统泄漏爆炸事故的动力学演化*

为研究燃料氢气泄漏、爆炸的特性和规律,预防高压储氢系统中氢气泄漏爆炸事故发生,以加氢站为背景,数值仿真45 MPa高压储罐氢气泄漏并引发爆炸事故,分析泄漏爆炸动力学性质以及爆炸波在非均匀氢气浓度中的传播机制。同时,基于泄漏爆炸事故演化的力学机理,开展氢气泄漏爆炸动态风险分析,针对氢气不同泄漏量,建立泄漏扩散形成的气云体积、气云爆炸产生的冲击波与空间x,z方向上危害距离之间关系。研究结果表明:氢气泄漏过程中,气云氢气浓度变化与流场雷诺数具有较好一致性;氢气扩散受到高压储氢罐周围装置影响,流场中氢气浓度分布不均匀;当发生燃烧爆炸事故时,冲击波参数和湍动能变化梯度大;得到复杂布局区域冲击波超压峰值与比例距离之间关系式,其相比于理论方法更精细、计算结果更准确。研究结果可为降低高压储氢系统泄漏爆炸事故后果、采取有效防护措施提供一定依据。     

德兴铜矿不同年份废石产酸规律研究

矿山选矿废石、尾矿在长期堆积过程中氧化产生的酸性废水会对环境造成严重危害.实验选取德兴铜矿1、5、10和20年废石进行产酸规律研究,静态评价结果显示,4种废石均有产酸潜势,且除1年废石以外均已产酸.为期9个月的动态评价结果表明,4个年份的废石pH均与电导率呈显著负相关,检出离子主要为氟化物、Cu2+、Zn2+、SO2-4、Fe3+.1年废石在整个实验进行中并未产酸,5、10年废石产酸稳定,20年废石产酸缓慢,可推断废石的产酸过程为:不产酸-高速产酸-稳定产酸-产酸速率下降.     

气浮-·OH强氧化组合工艺处理高藻水的研究

以库区天然水培养的二形栅藻(Scenedesmus dimorphus)为研究对象,利用大气压强电场电离放电产生羟基自由基(·OH),结合压力溶气气浮前处理工艺处理高藻水.实验结果表明,对于藻密度为65.6×10~4 cells/mL,浊度为10.8NTU,COD_(Mn)为6.74mg/L的高藻水,在总氧化剂TRO浓度为1.03 mg/L时,藻类去除效率达到100%;总细菌,总大肠菌群和大肠埃希氏菌均未检出;出水COD_(Mn)由1.43 mg/L降至1.25mg/L,降低了10%;浊度由0.66NTU降至0.54NTU,降低了12.59在排放高藻水的主管路中·OH杀藻的接触反应时间仅为6s.因此汽浮-·OH强氧化组合工艺可高效快速地处理高藻水,为保障水源水的供水安全探索了一种新的思路.     

水泥窑共处置过程中水泥生料对Pb与Cd的吸附/冷凝特性

为了研究水泥窑共处置过程中水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝特性,采用氮吸附仪和SEM(场发射扫描电镜)对水泥生料的基本物理性质(比表面积、孔径和微观表面积)进行研究;同时,利用小型试验装置对重金属Pb、Cd的氧化物(Pb O、Cd O)展开了吸附/冷凝研究.结果表明:水泥生料的比表面积(2.49 m2/g)较小,微观表面结构致密无孔,因此,在水泥窑共处置过程中水泥生料对重金属的吸附/冷凝作用以冷凝为主.进入控温立式炉的重金属可分为三部分:1冷凝在管壁上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的67%~72%、58%~65%;2吸附/冷凝在水泥生料上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的13%~17%、16%~21%;3随烟气释放到空气中,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的10%~18%、14%~26%.水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝特性均可用双常数方程拟合,线性拟合的相关系数均在0.95以上.动力学方程拟合得到水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝活化能,二者分别为5.827、6.050 k J/mol,由此可预测水泥生料对Pb和Cd的吸附/冷凝量.     

城市污泥重金属钝化试验研究

研究了城市污水厂污泥好氧堆肥过程中的重金属钝化规律.由蘑菇渣、磷矿粉、鸡粪、高温菌种与城市污泥组成的试验堆体在微生物作用下快速干化.经过30天的好氧堆肥,试验堆体稳定态铬的比例达到了67~80%,稳定态铜的比例达到了31~41%,稳定态镍的比例达到了49~57%,稳定态锌的比例达到了46~55%,稳定态锰的比例达到了56~64%,污泥重金属的生物活性和毒性减少.生成的复合有机肥施用于园林绿化.图5,表2,参5.     

大气压等离子体射流对水中铜绿微囊藻的灭活作用

以铜绿微囊藻为研究对象,将空气源大气压等离子体射流(APPJ)引入到液相,构建新型的大气压等离子体射流液相反应体系,考察了不同APPJ处理方式对铜绿微囊藻的灭活效率,观察了放电处理的藻细胞形态,分析了培养基p H的变化和液相产生的主要活性物质(H2O2和O3)对藻灭活的作用,并探讨了APPJ灭活铜绿微囊藻的作用机理。研究结果表明,当电压为7 k V,空气气体流速为4 L/min,藻液吸光度约为0.200,铜绿微囊藻的灭活率达到99.16%;处理后的藻发生细胞变形和破裂;处理后的藻液中产生H2O2和O3等活性物质,同时产生大量的NO-3和NO-2离子,导致液相p H迅速下降。通过考察主要活性物质(H2O2和O3)及藻液p H因素发现,单一因素灭活效果不佳,主要活性物质(H2O2和O3)和p H的组合因素是APPJ灭活水中铜绿微囊藻的主要原因。     

Fenton法处理垃圾渗滤液的参数优化及反应动力学模型

采用Fenton法处理垃圾渗滤液,研究反应时间、初始浓度、pH、Fenton试剂用量对垃圾渗滤液TOC去除率的影响。研究结果表明,最优反应条件是反应时间30 min,初始pH为3.0,初始[H2O2]0=7 310 mg/L,最佳[H2O2]/[Fe2+]摩尔比为5,反应温度为室温,此时渗滤液的TOC去除率达到70.3%。渗滤液矿化过程符合一级反应动力学,并建立了符合该渗滤液的反应动力学模型。     

船舶塑料垃圾热解特性及动力学分析

利用热重分析(TGA)研究船舶塑料垃圾在不同升温速率和不同气氛下的热解特性,并得到了热解动力学参数。结果表明,船舶塑料垃圾的热解过程主要有3个阶段,比一般塑料热解复杂;随着升温速率增大,最大热解速率和最大热解速率温度等热解特性参数也增大,反应变得更剧烈;N2/CO2比为4∶1时,热解反应进行得最完全,固体残留率最少。动力学分析表明,采用3个连续一级反应模型能很好地拟合实验数据;不同的升温速率和气氛比对反应各阶段活化能均有不同程度的影响。