污泥中重金属的稳定化研究进展与去除方法简述

通过"十一五"污水处理厂的建设,我国污泥产量也随之大幅增长,污泥的处理处置已经成为制约社会经济发展的重要问题。国际上的经验表明土地利用是污泥最终处置的主要发展方向,然而污泥中的重金属成为其土地利用的主要障碍。越来越多的研究者意识到,重金属的环境危害不仅仅取决于其总量,更取决于重金属存在形态。目前,Tessier分步提取法作为主流的污泥重金属划分方法,取得了广泛应用,该法将污泥中的重金属分成5种形态,分别为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态。本文以此为基础综述了目前国内外主要的污泥重金属稳定和去除方法的原理及研究进展,比较了不同重金属稳定及去除方法的优点与不足,并提出了新的展望。     

有机负荷对醋糟厌氧消化系统启动的影响

本研究通过醋糟的中温产甲烷潜力测试实验,考察了有机负荷对醋糟厌氧消化反应器启动的影响.并通过对不同有机负荷条件下的甲烷产量、液相组分的对比分析,结合热重、X射线衍射和红外光谱学方法进行差异表征,结果发现:1较低的有机负荷有利于缓解醋糟中有机物水解酸化过程中VFAs的积累和pH的下降,保证产甲烷过程的稳定进行.当接种物与基质VS比为1∶1[即有机负荷(以VS计)为1.78 g·(L·d)~(-1),pH=7.60]时的累积甲烷产量最高,达2 249.7 m L.随着有机负荷的提高,VFAs的累积浓度随之升高,使产甲烷过程受到不同程度的抑制并相继终止,且在接种物与基质VS比为1∶4时[即有机负荷为7.12 g·(L·d)~(-1),pH=5.52]实现了乙酸和乳酸的同步发酵(分别可达到8 000 mg·L~(-1)和2 650 mg·L~(-1)).2醋糟中木质纤维素类物质为短程有序的微晶结构或非晶结构,与富含纤维素类晶体结构物质的玉米秸秆等相比,其VS的降解率更高.醋糟中的木质素、纤维素、半纤维素的降解率随着有机负荷的降低而逐渐升高.     

餐厨垃圾中温干法厌氧消化快速启动实验研究

为研究餐厨垃圾在进行干法厌氧消化时,利用高含固率消化液作为接种物进行快速启动的可行性,采用两组分别含有低含固率消化液和高含固率消化液的平行反应器,研究了在(35±1)℃完全混合反应器(CSTR)中进行的餐厨垃圾干法厌氧消化的启动性能.结果表明,在同样43d的启动过程中,使用高含固率消化液作为接种物的反应器的有机负荷可成功地增加到10.0kg·m-3·d-1(以VS计),而使用低含固率消化液作为接种物的反应器的有机负荷只能达到3.5kg·m-3·d-1(以VS计).与传统启动相比,快速启动没有停滞期,且拥有较短的恢复期;快速启动的启动速度是传统启动的2.5倍.恢复期之后,在相同的有机负荷下,快速启动的沼气和甲烷产率、甲烷产量及VS降解率都较传统启动呈现出较好的性能.     

高温热水解对高含固污泥中磷的形态转化影响

通过正交实验、单因素温度影响实验,利用SMT磷分级提取法研究了高温热水解后高含固污泥中磷的形态转化.结果表明,120℃~160℃的高温热水解可以将高含固污泥中14.80%以上的有机磷转化为无机磷,影响因素对无机磷/总磷的影响大小顺序为：热水解温度 > 热水解时间 > 氧化剂含量 > pH值,随着温度的升高,高含固污泥中无机磷/总磷也从79.13%增加至95.87%;当热水解温度为160℃、时间为40min时,高含固污泥中无机磷含量由原泥的18.30mg/g增至20.49mg/g,无机磷/总磷由80.83%增至96.97%.结果为实现污泥中磷的回收利用奠定基础,同时为“高温热水解+高含固厌氧消化”工艺的优化提供新思路.     

低温热水解和超声联合破解污泥优化工艺的参数研究

针对国内低温热水解和超声联合技术应用于低有机质剩余污泥厌氧消化预处理领域的实验研究和工艺参数缺陷问题,探讨了低于100℃的低温热水解和超声波技术联合破解剩余污泥的技术可行性及工艺参数的优化.以热水解温度和超声能量为控制参数,以污泥破解度、溶解性蛋白质和多糖浓度为分析指标,通过Box-Behnken设计实验,并根据响应曲面法(RSM)构建了污泥破解的二次多项式预测模型,进而得到各影响因素作用下的最佳破解工艺参数.结果表明,温度对污泥破解的影响较超声能量明显.低温热水解和超声联合作用下,最佳工艺组合为温度80℃和超声能量12000kJ/kgTS,该工艺下的污泥破解结果为污泥破解度39.01%,溶解性蛋白质1360.59mg/L和多糖334.52mg/L,该结果与预测值吻合度较高,表明响应曲面模型所得参数较为可靠,能够为实际应用和推广提供参考.     

基于固相萃取及高效液相色谱-荧光检测分析的污泥中氟喹诺酮类抗生素研究方法的开发

氟喹诺酮类抗生素(FQs)作为常见的药品和个人护理用品(PPCPs)在环境中广泛存在.由于在生物体内很难被代谢,FQs会通过粪尿排泄等途径进入城市污水处理系统并最终富集到污泥中.并且,由于其在环境中的累积效应,FQs的存在极易增强致病菌的耐药性,限制了污泥的后续资源化利用.为得到适用于污泥中FQs的分析方法,进一步把握FQs在污水及污泥处理过程中的固/液分配及降解规律,研究中选择4种代表性FQs:氧氟沙星(OFL)、诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)和洛美沙星(LOM)为研究对象,并通过所设计的正交试验,考察了固相萃取材料、萃取体系p H、洗脱剂对FQs的固相萃取效率的影响,在此基础上进一步优化了固相样品中FQs的提取方法,最终建立了细胞破碎,碱式提取(三乙胺/甲醇/水以5/25/75混合),固相萃取富集(SPE),磷酸-三乙胺溶液为缓冲盐流动相,甲醇为有机流动相,梯度荧光扫描的高效液相色谱-荧光(HPLCFLD)检测方法.液态样品中4种FQs的加标回收率采用新方法后可达到82%~103%;固态样品中4种FQs的加标回收率也可达到71%~101%.同时,为进一步确认不同运行条件对污泥吸附FQs能力的影响,针对好氧、缺氧和厌氧污泥分别进行了吸附试验研究,发现处于不同活性状态的污泥(厌氧、缺氧和好氧污泥)对FQs的吸附能力呈现出递减的趋势,但对FQs的吸附率都达到90%以上.该结论也证实了实际污水处理厂所去除的50%的FQs主要是通过污泥吸附这一途径实现的.     

厌氧消化过程氨抑制研究进展

厌氧消化作为一种可获得能源的可持续生物处理技术,在实际工程中得到了广泛应用。在厌氧消化过程中,氨抑制被认为是影响其整体效能的重要因素。虽然氮是厌氧消化系统中微生物新陈代谢所必须的元素,但是厌氧消化体系中过高的氨氮往往会抑制微生物的正常生命活动,尤其是产甲烷菌。重点介绍了国内外厌氧消化氨抑制最新的机理研究,详细阐述了其主要的影响因素和消除措施,包括微生物驯化、p H值调节、温度控制及C/N比调节等,为厌氧消化技术工程应用的未来研究提供一定的借鉴和参考。     

纳米材料对污水/污泥厌氧消化系统影响的研究进展

随着纳米技术的广泛应用,越来越多的纳米材料进入污水/污泥中,对污水/污泥的厌氧消化过程产生一定的影响。综述了纳米材料特性利用在厌氧消化过程中产生的影响(吸附还原重金属,作为电子供体提高厌氧消化效能,降解难降解有机物,减少硫化氢等),以及纳米材料可能对厌氧消化系统微生物的影响(释放金属离子毒性,通过吸附作用包被微生物细胞,破坏细胞膜,引起遗传物质损伤等)。提出最大限度降低纳米材料对厌氧消化系统微生物危害以及利用纳米材料特性促进污水/污泥厌氧消化过程的可行性。     

秸秆主流能源化技术研究与经济性分析

秸秆生物质作为1种可替代化石燃料的清洁能源,对环境保护和能源结构转型意义重大。我国农作物产量丰富,在秸秆的综合利用方面有较大潜力。就整个秸秆能源化产业而言,我国正处于有序推进阶段,但国内核心技术和设备水平与国际先进水平之间存在差距,产业效益仍不理想,企业对财政补贴有较强的依赖性。在充分认识我国秸秆利用现状的基础上,针对秸秆乙醇技术、秸秆沼气技术、秸秆热解技术和秸秆固化成型技术,探讨了国内外秸秆能源化技术和应用进展,追踪了解除发酵抑制、优化厌氧消化性能、开发热解炭降解潜力以及激活成型燃料黏结性能等技术热点问题。基于经济性分析提出了全组分利用、气肥联产模式、大宗产物梯级利用等针对能源化技术的效益提升手段,并对比了政策补贴和技术提升对企业效益的影响。最后从政策角度和新技术角度对秸秆产业发展方向提出了建议。     

微生物载体应用于厌氧消化系统的研究进展

在传统厌氧消化系统中,大量发酵微生物随出料一起流失,发酵罐中难以保持高生物活性。向发酵罐中添加微生物载体,使污泥停留时间(SRT)与水力停留时间(HRT)分离,将微生物保留在发酵罐中,从而提高厌氧消化性能。此外,导电性载体还能通过促进种间直接电子转移(DIET)而提高厌氧消化效率。综述了微生物载体对厌氧消化性能的影响、微生物固定化厌氧消化工艺的影响因素以及微生物载体对微生物的影响,为提高厌氧消化系统效能提供参考。