恒电流模式下污泥电渗透的脱水性能及能耗分析

对传统机械脱水后的污泥采用电渗透技术进行二次脱水,在恒电流模式下研究了电流密度、机械压力、污泥厚度、初始含水率对脱水效率及能耗的影响.结果表明:在恒电流模式下,增加电流密度和初始含水率及降低污泥厚度对污泥电渗透脱水速率有促进作用.脱水后的最终含水率随着机械压力和初始含水率的增加及污泥厚度的降低而降低.电渗透脱水的最佳工艺参数为:电流密度为178.3 A·m~(-2),机械压力为31.4k Pa,污泥厚度为0.8 cm,初始含水率为81.5%,脱水后污泥的含水率可降至51. 3%.恒电流模式下污泥电渗透脱水单位能耗为0. 135～0. 269kW·h·kg~(-1),初始含水率对能耗影响最大,初始含水率每增加2%,单位能耗平均降低0.05 kW·h·kg~(-1).     

超临界水气化处理对脱水污泥中重金属环境风险的影响

为探究超临界水气化前后脱水污泥中重金属的变化及生态风险,从重金属(Ni、Cu、Zn、Pb、Cr)的含量、化学形态分布及浸出毒性等多方面出发,利用地层累积指数(Igeo)、潜在生态风险指数(RI)和风险评估指数法(RAC)对江苏地区10种不同种脱水污泥超临界水气化前后重金属的环境生态风险进行综合评价.结果表明:不同污水厂脱水污泥经超临界水气化处理后,绝大部分污泥中重金属浸出毒性和生物可利用组分重金属含量明显降低,即处理后重金属的直接环境风险大大降低.不同重金属含量的脱水污泥经超临界水气化处理后,重金属环境污染程度及潜在生态风险程度显著降低,环境风险值被降至相对安全水平,对环境表现出低风险或无风险.p H值在一定程度上影响处理后污泥中重金属的环境风险.超临界处理时,污泥的p H呈现酸性时会引起反应釜腐蚀,从而导致固相残渣中Ni、Cr的生物可利用组分含量增加,当p H呈现碱性时则更利于重金属以稳定形态富集到固相产物中.     

沉水植物黑藻腐解对微囊藻休眠体复苏的影响

模拟沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)生物量(以湿质量计)分别为0、10、25和50 g时,在17℃下腐解过程中对微囊藻(Microcystis)休眠体复苏的影响,并通过测定沉积物和上覆水的理化指标,探究腐解过程中环境因素的变化及其对微囊藻复苏的影响.为期84 d的腐解试验结果显示,沉水植物黑藻的腐解对微囊藻休眠体复苏具有抑制作用,且黑藻生物量越高抑制作用越强.另外,水体及沉积物中的TN、TP和总有机物含量,沉积物表面的光照强度及pH均随黑藻的腐解时间及黑藻生物量的不同而变化.黑藻的腐解会使沉积物中w(TN)升高;与无黑藻组相比,黑藻生物量越多释放到上覆水中的TN越多,但由于沉积物的吸附及微生物的作用,各试验组中上覆水ρ(TN)呈逐渐下降趋势;黑藻的腐解引起沉积物w(TP)显著升高,并在短时间内造成上覆水中ρ(TP)增加,64 d后复原到初始水平;沉积物及水体中的总有机物含量呈先升后降的趋势,在腐解后期水体中ρ(TOC)基本恢复到初始水平.在腐解过程中抑制微囊藻复苏生长的因素可能包括ρ(TP)的升高及光照强度和pH降低.      

电导率对城镇污泥电渗透脱水效果的影响

采用电渗透脱水技术对经机械脱水的城镇污泥泥饼进行深度脱水,考察了使用添加Na2SO4溶液以及使用去离子水清洗的方式改变污泥的电导率对污泥电渗透脱水效果与能耗的影响.结果表明,随着添加的Na2SO4的量的增加,污泥的电导率从1103μS/cm上升至2575μS/cm,电渗透脱水后污泥的最终含水率从51.2%降低至45.7%,脱水效果有所提高,但是由于初始阶段通过污泥泥饼的电流的增加,脱水过程中所需能耗也相应上升23.3%~69.2%.随着对污泥清洗次数的增加, 污泥的电导率从988μS/cm上升至371μS/cm,电渗透脱水后污泥的最终含水率从52.3%增加至53.1%,脱水效果有所下降,但是由于初始阶段通过污泥泥饼的电流的降低,使得所需能耗降低15%~24%.因此,对电导率较低的污泥使用电渗透脱水技术进行深度脱水,可以在保证脱水效果的情况下最大限度地降低能耗.     

废水处理厂剩余污泥水热减量及改善脱水性能的研究

采用水热法处理含有机质较高的食品加工废水处理厂剩余污泥,以期实现污泥减量并改善污泥脱水性能。研究结果表明,水热反应温度和反应时间对污泥减量影响较大,污泥初始含水率对污泥减量影响较小。污泥减量的最佳反应条件为:反应温度为220℃,反应时间为3 h,污泥初始含水率为84%;在此条件下,通过物料衡算分析可知,污泥湿重减量达到72.9%,污泥干重减量达到31.2%,污泥VSS降解率达到35.5%,水热反应结束并抽滤脱水后污泥含水率降至59.4%,所得脱水滤液ρ(COD)可达38.2 g/L且含有一定氮磷浓度,经测算该脱水滤液回流到废水处理系统时对废水处理负荷无明显影响。水热处理对食品加工废水厂剩余污泥具有显著的减量及改善脱水性能的效能。     

温和水热预处理促进秸秆产沼气的条件优化研究

以水稻秸秆为原料,在前期单因素试验基础上,通过正交试验研究不同水热预处理条件对稻秸理化特性及产沼气效果的影响.结果表明,预浸时间、初始含水率和热处理时间3个因素对稻秸厌氧发酵20d累积TS产气率的影响程度各不相同,各因素对厌氧发酵累积TS产气率的影响大小顺序为初始含水率 >预浸时间 >热处理时间;得出的最佳水热预处理条件为：初始含水率为55%,预浸时间为2h,热处理时间为6h;与处理CK相比,最佳预处理条件下稻秸20d容积产气率提高29.79%,产气量达总产气量60%和80%时间可提前5d;结合预处理前后稻秸理化特性变化规律分析,表明温和水热预处理促进了纤维素和半纤维素的降解溶出,并促使其更多转化为挥发性脂肪酸（VFA）,从而有利于稻秸快速产沼气.     

污泥深度机械脱水的优化研究

降低污泥含水率是污泥处置的关键点。论文自制了高压恒压污泥过滤脱水装置,在2 MPa压力条件下10 min可快速将污泥含水率降低至75.30%;添加3%氯化铁化学调理后,可进一步降低至63.38%。添加氯化铝调理也可降至71.98%;生物质添加剂也有较好的效果,污泥分别与木屑和秸秆按质量比2∶1调理后,压滤后污泥的含水率分别为60.22%和63.75%,木屑的效果优于秸秆;生物质还具有极强的吸水性,生物质与污泥混合泥饼压滤后表观含水率仅分别为43.83%与45.90%;此外,生物质调理后有助于提升污泥热值,可用于制备生物质污泥燃料。化学调理与生物质调理具有协同作用,优化后的污泥实际含水率及泥饼表观含水率低至55.23%与39.16%,污泥减量效果相当明显。     

污泥热泵低温干化技术优势与问题探讨

污泥的显著特征是含水率高和黏度大,机械脱水污泥含水率在80％左右.由于其含水率高,体积庞大,为污泥处理处置带来了经济和技术上的困难.降低污泥含水率是无害化、减量化处理的关键和资源化利用的前提.加热干化是污泥深度脱水最有效方法之一,但传统热风对流干燥存在效率低、能耗高及尾气处理难度大等问题.热泵干燥是近年来开发的1种污泥...     

冷融技术联合化学调理对污泥脱水性能的影响及其机理

实验对比了常温(25℃)下阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、FeCl3/CaO、加酸及阳离子表面活性剂(CTAC)4种处理方式对污泥的调理效果.结果表明,CTAC对污泥的调理效果最好,可使污泥滤饼含水率降至68%.0℃时,未经处理(原泥)、CPAM、FeCl3/CaO、加酸处理条件下污泥脱水效果较常温时都有不同程度的提高,效果最好的为未经处理(原泥)和pH=2条件下的泥样;-15℃时,CTAC条件下滤饼含水率较常温下降了约6%,达到62.8%.污泥胞外聚合物(EPS)含量和污泥絮体结构对污泥脱水性能有一定影响.测定发现,EPS的溶出提高了絮体可压缩性,使污泥絮体内部结合水流出,从而改善污泥的脱水性能.电镜扫描(SEM)和粒径分析结果表明,经过FeCl3/CaO、加酸、CTAC和冷融处理后污泥表面结构和颗粒大小变化明显,脱水效果较原泥均有不同程度的提高.     

利用巨藻发酵联产氢气与挥发性有机酸的研究

通过批式实验探讨了巨藻生物质厌氧发酵过程中巨藻的预处理方法、接种比、初始p H值等条件对累积产氢和挥发性脂肪酸(VFA)的影响,结果发现,巨藻可以用来发酵联产氢气与VFA;热碱预处理比较适于巨藻发酵产氢与产酸,在4 g·L-1的Na OH和100℃处理后,接种比为0.3,初始p H值为6时,单位挥发性固体(VS)最大累积产氢量可达到36.21 m L·g-1,比未经处理巨藻提高了77.82%;同时,巨藻在最佳的预处理条件下单位VS的总挥发性脂肪酸TVFA的产率为0.15 g·g-1,且以乙酸和丁酸为主.     

Global Biomass Energy Potential

The intensive use of renewable energy is one of the options to stabilize CO₂atmospheric concentration at levels of 350 to 550ppm. A recent evaluation of the global potential of primary renewable energy carried out by Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) sets a value of at least 2800EJ/yr, which is more than the most energy-intensive SRES scenario forecast for the world energy requirement up to the year 2100. Nevertheless, what is really important to quantify is the amount of final energy since the use of renewable sources may involve conversion efficiencies, from primary to final energy, different from the ones of conventional energy sources. In reality, IPCC does not provide a complete account of the final energy from renewables, but the text claims that using several available options to mitigate climate change, and renewables is only one of them, it is possible to stabilize atmospheric carbon dioxide (CO₂) concentration at a low level. In this paper, we evaluate in detail biomass primary and final energy using sugarcane crop as a proxy, since it is one of the highest energy density forms of biomass, and through afforestation/reforestation using a model presented in IPCC Second Assessment Report (SAR). The conclusion is that the primary-energy potential for biomass has been under-evaluated by many authors and by IPCC, and this under-evaluation is even larger for final energy since sugarcane allows co-production of electricity and liquid fuel. Regarding forests we reproduce IPCC results for primary energy and calculate final energy. Sugarcane is a tropical crop and cannot be grown in all the land area forecasted for biomass energy plantation in the IPCC/TAR evaluation (i.e. 1280Mha). Nevertheless, there are large expanses of unexploited land, mainly in Latin America and Africa that are subject to warm weather and convenient rainfall. With the use of 143Mha of these lands it is possible to produce 164EJ/yr (1147GJ/hayr or 3.6W/m²on average) of primary energy and 90EJ/yr of final energy in the form of liquid fuel (alcohol) and electricity, using agricultural productivities near the best ones already achievable and biomass gasification technology. More remarkable is that these results can be obtained with the operation of 4,000 production units with unitary capacity similar to the largest currently in operation. These units should be spread over the tropical land area yielding a plantation density similar to the one presently observed in the state of São Paulo, Brazil, where alcohol and electricity have been commercialized in a cost-effective way for several years. Such an amount of final energy would be sufficiently large to fulfill all the expected global increase in oil demand, as well as in electricity consumption by 2030, assuming the energy demand of such sources continues to grow at the same pace observed over the last two decades. When sugarcane crops are combined with afforestation/reforestation it is possible to show that carbon emissions decline for some IPCC SRES scenarios by 2030, 2040 and 2050. Such energy alternatives significantly reduce CO₂emissions by displacing fossil fuels and promote sustainable development through the creation of millions of direct and indirect jobs. Also, it opens an opportunity for negative CO₂emissions when coupled with carbon dioxide capture and storage.     

Modern Biomass Conversion Technologies

This article gives an overview of the state-of-the-art of key biomass conversion technologies currently deployed and technologies that may play a key role in the future, including possible linkage to CO₂ capture and sequestration technology (CCS). In doing so, special attention is paid to production of biofuels for the transport sector, because this is likely to become the key emerging market for large-scale sustainable biomass use. Although the actual role of bio-energy will depend on its competitiveness with fossil fuels and on agricultural policies worldwide, it seems realistic to expect that the current contribution of bio-energy of 40–55 EJ per year will increase considerably. A range from 200 to 300 EJ may be observed looking well into this century, making biomass a more important energy supply option than mineral oil today. A key issue for bio-energy is that its use should be modernized to fit into a sustainable development path. Especially promising are the production of electricity via advanced conversion concepts (i.e. gasification and state-of-the-art combustion and co-firing) and modern biomass derived fuels like methanol, hydrogen and ethanol from ligno-cellulosic biomass, which can reach competitive cost levels within 1–2 decades (partly depending on price developments with petroleum). Sugar cane based ethanol production already provides a competitive biofuel production system in tropical regions and further improvements are possible. Flexible energy systems, in which biomass and fossil fuels can be used in combination, could be the backbone for a low risk, low cost and low carbon emission energy supply system for large scale supply of fuels and power and providing a framework for the evolution of large scale biomass raw material supply systems. The gasification route offers special possibilities to combine this with low cost CO₂ capture (and storage), resulting in concepts that are both flexible with respect to primary fuel input as well as product mix and with the possibility of achieving zero or even negative carbon emissions. Prolonged RD&D efforts and biomass market development, consistent policy support and international collaboration are essential to achieve this.     

基于呼吸图谱的自养菌与异养菌内源呼吸过程分析

内源呼吸是活性污泥重要的代谢过程,但目前对内源呼吸过程的认识较为模糊.本研究采用呼吸图谱的方法,对以去除BOD为代表的异养菌和以硝化菌为代表的自养菌的内源呼吸特征进行了解析.结果表明,上述两类细菌进入内源呼吸时间几乎相同,但异养菌进入休眠期较快,且处于休眠期的易恢复生物量比例较高,表明异养菌具有较强的环境适应能力,而自养菌则相反,因此,本研究从内源呼吸角度证实了自养菌较为脆弱.另外,研究还发现,内源呼吸速率比例的增大反映出污泥活性变差,是表征活性污泥活性的重要参数,可作为活性污泥健康状态的定量描述指标.本研究成果深化了内源呼吸过程的进一步认识,为污水处理厂运行管理提供理论基础.     

生物质燃料的利用现状与展望

分析了生物质燃料作为可持续发展的能源利用的前景，从固态、液态和气态3种燃料的状态，介绍了国内外生物质燃料的利用形式，对生物质燃料的商品化和大规模利用进行了展望。     

生物质废弃物制氢技术

本文介绍了利用生物质废弃物和微生物制氢的几种技术，分析了每种技术的制氢原理、制氢效益和发展状况；并提出生物质催化气化制氢是实现能源结构转变及环境保护的有效手段，是很有前景的一种生物质废弃物制氢方法。     

生物质利用现状

生物质能的使用是实现能源可持续发展的有效措施之一，因此其研究意义重大。本文在阐述生物质、生物质能定义和优点的基础上，对我国的生物质资源量及其利用的主要技术手段进行了分析。同时也对生物质利用所面临的主要问题进行了介绍，并提出了一些解决方案。认为现阶段我国生物质的利用应该注意国家政策的支持、基础研究的深入和宣传力度的加强。     

生物质能与可持续发展

生物质能是当前能源和生态环境领域研究的热点。分析和研究,指出了生物质能在国内外的发展现状和趋势。全、实现可持续发展意义重大。本文对生物质能的资源分类和利用方式进行了明确了开发利用生物质能源,对保障国家能源安     

中国生物质废弃物利用现状分析

中国是一个能源资源稀缺的国家,而随着中国经济的发展,我们对能源的需求量越来越大.因此,如何充分有效地利用好中国现有能源资源,显得十分重要.生物质能是一种可再生能源,中国的生物质废弃物资源十分丰富,包括森林能源、农作物秸秆、禽畜粪便、生活垃圾等等,这些废弃物资源若能很好的利用,不但能有效的减少环境污染问题,还将会有助于缓解中国的能源危机.中国的生物质废弃物利用技术起步较晚,但也取得了一些比较突出的科研成果,主要有沼气技术、生物质固化成型技术、生物质气化技术、生物柴油技术等.     

化学洗脱法去除生物过滤塔中菌体的研究

研究生物量控制技术对于提高生物过滤法处理VOCs气体的长期运行性能具有重要意义.用4套平行的生物过滤塔处理甲苯气体,考察了NaOH溶液对生物过滤塔中菌体的去除效果及其对过滤塔去除甲苯性能的影响.NaOH循环洗脱的试验结果表明,在0.2%～0.8%的NaOH浓度范围内,适宜的循环洗脱持续时间为2～3 h.在4个试验浓度下,浓度为0.4%的NaOH溶液对菌体的去除效果最佳,此时菌体洗脱以脱附作用为主.对不同化学洗脱方式进行综合比较发现,循环洗脱是较为适宜的化学洗脱方式.对过滤塔甲苯去除性能的监测表明,洗脱后过滤塔的去除性能可在3～4 d内恢复,不同浓度NaOH对去除性能的影响差别不大.     

以生态系统为基础恢复海洋生物量生产

有人提出,全球海洋渔业的可持续平均生物量生产已经达到了初级生产量的最大水平,任何进一步的未经管理的增长也有望下降到海洋食物网的更低水平[1].