水泥厂氨排放标准存在的问题及氨排放控制

为控制水泥脱硝工程产生的氨排放问题,中国发布《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915—2013)对水泥企业氨排放限值提出明确要求。但水泥脱硝设施同步配套的氨在线检测仪记录数据表明,多数水泥厂脱硝后的氨排放浓度远超过标准限值。为此,对照火电厂相关标准和技术规范,指出了水泥工业氨排放标准和技术规范文件中存在的问题。结合实际检测数据和国外相关文献,确认水泥工业存在"本底氨"排放,水泥原料、协同处理废弃物、生产工况变化是导致本底氨排放的主要原因。选择性非催化还原(SNCR)脱硝设施产生的氨逃逸将增加氨排放浓度,反应温度窗口、停留时间、氨/氮摩尔比(NSR)、喷射方案等均会影响氨逃逸浓度。优化水泥生产工艺、SNCR脱硝工艺或配套选择性催化还原(SCR)脱硝系统等方式可有效控制水泥厂本底氨及氨逃逸。     

不同好氧预处理方式对餐厨垃圾产甲烷的影响

为了研究不同好氧预处理方式对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响,通过建立3个模拟厌氧生物反应器,研究了传统厌氧生物反应器C1、上层好氧预处理-厌氧生物反应器C2和底部好氧预处理-厌氧生物反应器C3 3种不同操作条件下的产甲烷过程。结果表明,挥发性有机酸的累积使C1始终处于产甲烷滞后阶段;而C2、C3的好氧预处理通过加快易水解酸化组分和过量挥发性有机酸的好氧降解,有效缓解了酸性抑制,产甲烷滞后时间明显缩短至10 d内。第32天C2停止上层曝气后,在27 d内甲烷浓度达到了50%以上,同时,产甲烷速率迅速上升,并在第81天可达到峰值773 mL/(kg·d)。C3在第11天停止底部曝气后,虽然经过22 d的时间甲烷浓度即上升至50%,但之后产甲烷速率经历回落阶段后再次逐渐上升,在实验结束时仅达到517 mL/(kg·d)。上层曝气的好氧预处理方式所需曝气时间相对较长,但其产甲烷启动快,与底部曝气相比,其后期的甲烷化过程更稳定并可达到较高的产甲烷速率。     

污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷过程底物指标变化

将污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物进一步产甲烷,产甲烷量比污泥与餐厨垃圾单独或直接联合厌氧发酵产甲烷大。研究污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷过程中产甲烷量与底物指标变化的关系,实验结果表明,整个消化过程中,累积产甲烷量为613 L,最大产气速率和产甲烷速率分别为2.12 L/(kg·d)和1.46 L/(kg·d),最大甲烷含量为72.5 %,消化系统的pH在总挥发性脂肪酸(TVFA)以及氨氮、CO32-和HCO3-等碱度的共同作用下基本维持在适宜产甲烷的范围内,在不同的消化阶段,厌氧发酵产甲烷过程起主要作用的物质不同,先后顺序依次为糖类、蛋白质和TVFA,并且累积产甲烷量与COD、总糖、总蛋白质的显著相关性大小依次为:COD > 总糖 > 总蛋白质,COD去除率高达79.54 %。     

餐余垃圾中高温高固体厌氧消化过程中的pH和氨氮抑制

以餐余垃圾作原料,进行连续式中温和高温高固体厌氧消化120 d。将厌氧消化过程分为适应阶段（0~15 d）,产气速率（GPR）持续上升;启动阶段（中温16~30 d,高温16~36 d）,GPR开始下降;抑制阶段（中温31~67 d,高温37~67 d）GRP最小,平均为1.45 L·d-1和2.09 L·d-1;恢复及稳定阶段（68 d~120 d）,GPR回升后达到稳定,平均分别为16.55 L·d-1和19.03 L·d-1。厌氧消化过程中主要存在2种抑制形式：pH抑制和游离氨（FA）抑制,2种温度下厌氧消化抑制情况类似,抑制阶段主要是pH抑制,稳定阶段主要是FA抑制,pH抑制较轻,中温厌氧消化稳定阶段的FA抑制比高温厌氧消化时严重。     

污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷条件优化研究

研究了21、37和47 d产甲烷物料代替新鲜污泥接种于污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物的厌氧发酵产甲烷情况,发现接种47 d产甲烷物料的消化系统在最佳接种量50%条件下的产甲烷效能显著优于接种新鲜污泥的消化系统,不仅提高了产甲烷率,还大大缩短了消化时间。并且3种消化系统产甲烷率和比产甲烷率均为47 d37 d21 d,分别为3.78、3.88、6.15 mL/g和0.172、0.277、0.559 mL/(g·d),完成产甲烷过程的消化时间为47 d37 d21 d。在一定的消化时间范围内,产甲烷菌被驯化时间越长,接种于产氢余物中的产甲烷效能越好。     

污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷及微生物群落结构的影响

为考察污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化的影响,以餐厨垃圾为基质,设置4种不同接种比(inoculum to substrate ratio, ISR)的批次实验,以得到不同酸化程度的厌氧消化体系;检测空白组、餐厨垃圾对照组和生物炭实验组的产甲烷情况和微生物群落结构的变化。结果表明：当ISR=2时,生物炭对餐厨垃圾厌氧消化效果不明显;当ISR=0.5时,生物炭使其停滞期缩短28.9%左右;ISR越小,生物炭对酸化停滞时间缩短以及产甲烷速率提高的效果越明显。同时,生物炭可以促进Chloroflex,Proteobacteria,Bacteroidetes的生长,从而提高厌氧消化中间产物的产生。当ISR较大时,厌氧消化系统的产甲烷途径以乙酸利用型为主,投加生物炭可以促进乙酸型产甲烷;随着ISR减小,产甲烷途径有逐渐向氢利用型转变的趋势,同时Methanosacrina逐渐替代Methanosaeta利用乙酸产甲烷。本研究结果可为污泥基生物炭在餐厨垃圾厌氧消化的实际应用提供参考。     

热活化过硫酸盐预处理的餐厨垃圾凝胶基缓释氮肥制备及性能

水凝胶转化是一种有前景的餐厨垃圾资源化新方式。采用热活化过硫酸盐对餐厨垃圾浆液进行预处理,并通过聚合交联制备出餐厨垃圾水凝胶 (food waste hydrogel,FWH) 。探究了各试剂投加量对FWH吸水性能的影响,表征了水凝胶的物理化学性质。通过FWH与牡蛎壳粉复配制备出凝胶基缓释氮肥,并以淋洗实验、保水性能实验和种子发芽实验评价其作为缓释氮肥的效果。结果表明,过硫酸钾/热处理系统可在1 h内实现餐厨垃圾浆液的高效水解。FWH样品具有良好的热稳定性,展示出疏松多孔的微观结构,且-OH、-C=O 等含氧官能团以络合反应的形式参与到FWH的合成过程中。在最佳合成条件下,最大吸水率可达351.4 g·g⁻¹,高共价阳离子会显著降低FWH的吸水率。复配后的凝胶基缓释氮肥不仅解决了FWH的酸化劣性,还具有较好的缓释氮肥和保水能力,施用后小白菜种子发芽率增加了17%。本研究结果可为餐厨垃圾资源化利用提供参考。     

稻秸、餐厨垃圾及人粪尿混合厌氧发酵

采用批次及批次与半连续耦合的发酵方法,35℃条件下,研究了稻秸与餐厨垃圾、人粪尿混合物(简称生活污水,下文同)的不同混合比例以及生活污水不同负荷对稻秸产沼气性能及污水中粪大肠菌群去除率的影响。结果表明:在发酵总固体浓度(TS)为16%条件下,稻秸与生活污水混合比例为1∶1.72(W/W)时,稻秸TS产气量达到377 mL/g,比稻秸与生活污水比为1∶3.44的处理高7.71%,比单一稻秸高24.42%;在稻秸TS浓度为10%条件下,生活污水有机负荷(OLR)从0.5 g COD/(L.d)逐步提高到4.0 g COD/(L.d),其厌氧发酵系统运行正常,与单一稻秸发酵相比,容积产气效率提高,且沼气中甲烷含量提高近20%,与单一生活污水厌氧发酵相比,生活污水COD去除率基本一致,均超过80%,但是随着污水有机负荷的增加,粪大肠菌群去除率由99.4%下降到了86.0%,出水中粪大肠菌群未达到国家允许的1×104个/mL排放标准。     

不同碱剂对污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷的影响

为了使污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷后的沼渣得到有效利用,研究了以Ca(OH)2代替NaOH作为碱剂调节产氢余物与污泥混合物初始pH进行厌氧发酵产甲烷情况。结果表明,以NaOH和Ca(OH)2作为碱剂的消化系统厌氧发酵产甲烷的最佳接种量均为50%,且产甲烷率和比产甲烷速率相差不大,分别为60.48 mL/(g·DS)、2.16 mL/(g·DS·d)和58.68 mL/(g·DS)、2.35 mL/(g·DS·d),两种消化系统的COD、总糖和总蛋白质的降解率分别为63.0%、25.7%、47.1%和56.7%、23.6%、45.7%。以Ca(OH)2代替NaOH作为碱剂调节反应物初始pH进行厌氧发酵产甲烷是可行的。     

耐热乳杆菌的分离及在食物垃圾乳酸发酵中的应用

食物垃圾在我国城市生活垃圾中占有较大比重.发酵食物垃圾生产乳酸是实现其资源化的有效方法.从厌氧发酵的食物垃圾中分离到一株耐热乳酸菌TY50,根据形态、生理生化特征和16S rDNA序列,确定该菌株属于乳杆菌属的干酪乳杆菌组群(Lactobacillus casei group),其最高生长温度为52℃.TY50发酵食物垃圾生产乳酸的最佳同液比为1:12,最适温度为45 ℃.在pH 5.5～6.0条件下,发酵食物垃圾产生36.29 g/L的乳酸,乳酸体积产牢和转化率(乳峻/垃圾干重)分别达到1.01 g/(L·h)和0.44.     

微氧曝气-一段式厌氧氨氧化-反硝化组合工艺处理餐厨沼液

针对餐厨沼液高氨氮、低C/N的特点,采用“微氧曝气-一段式厌氧氨氧化-BioClens反硝化”工艺,进行了餐厨沼液脱氮除碳的小试研究。经150 d的运行优化,系统稳定后该工艺的耗氧有机物 (以COD计) 、TN平均去除率分别达到81.3%和81.8%。微氧曝气单元为厌氧氨氧化单元消除餐厨沼液中有机物的影响并保留NH₄⁺-N,其耗氧有机物 (以COD计) 及NH₄⁺-N去除率分别为81.6%和13.7%,为厌氧氨氧化稳定运行提供保障。厌氧氨氧化单元是NH₄⁺-N的主要去除单元,稳定后运行后总氮去除负荷为0.480 kg·(m³·d)⁻¹;BioClens反硝化单元对前两段工艺中产生的NO₃⁻-N进行反硝化深度去除,在以乙酸钠为碳源,包埋固定化填料填充比为5%、C/N=3的情况下,其平均NO₃⁻-N去除率达90%。该工艺实现了对餐厨沼液经济高效处理,具有应用潜力。

     

长链脂肪酸对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响

为研究中温条件下长链脂肪酸（LCFA）的含量及代谢对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响,考察了LCFA添加量分别为0、0.6、1.2、1.8、2.4、3和3.6 g·L-1条件下产沼气量、累积甲烷产量以及代谢中间产物挥发性脂肪酸/乙醇的浓度和组成。结果表明：在中温餐厨垃圾厌氧产甲烷的过程中,虽然LCFA也能够被微生物代谢转化生成甲烷,但LCFA的存在会对产甲烷过程造成一定程度的抑制作用;当其含量较低时抑制作用较为微弱,当其含量较高（>2.4 g·L-1）时,甲烷产量及产甲烷速率都会受到较大影响;特别是当LCFA含量高于3.6 g·L-1时,体系出现较强的抑制现象。通过实验累积值与理论甲烷产率的对比可以发现,LCFA含量越高的反应器中实验累积值/理论值的比值越低,表明有机物的转化效率越低。通过对厌氧过程中间产物的检测可知,LCFA含量越多的反应器中初期累积的挥发性脂肪酸浓度越高,当反应体系的LCFA浓度超过2.4 g·L-1时,累积的乙酸和丙酸浓度较高,丙酸降解过程和乙酸代谢产甲烷的过程受到一定程度的延滞和抑制作用,降解速率低于正常水平,厌氧发酵的能力和效率受到影响。     

蔬菜类废弃物甲烷发酵的产气潜能及过程特征

蔬菜废弃物具有适合厌氧发酵的特性。采用Batch实验方法,对5种常见的蔬菜废弃物的产气潜能进行研究,并在此基础上进一步对厌氧发酵过程限制性步骤及物质转化特征进行分析。研究结果表明:5种蔬菜废弃物累积产甲烷量在发酵0～10 d内增加较快,土豆和白菜废弃物产甲烷潜能最大,分别达到102 mL·g-1(VS),和83 mL·g-1(VS),而黄瓜废弃物的甲烷化潜能较低,只有35 mL·g-1(VS)左右。动力学参数拟合表明:土豆和白菜废弃物厌氧发酵水解、酸化、乙酸化和甲烷化各过程转化速率都明显高于其他废弃物,并且各过程最大转化潜能也较其他类蔬菜高出2倍之多。厌氧发酵限制性步骤分析表明,快速水解生成的SCOD不能有效地转化为VFAs,限制了白菜废弃物厌氧消化的后续转化,而VFAs的累积则是胡萝卜、黄瓜和土豆废弃物厌氧发酵的限制性步骤, SCOD以及VFAs同时累积是茄子废弃物发酵过程的显著特征。对各物质发酵过程物质转化特征分析表明,各废弃物由于4 d以后甲烷菌对乙酸的利用减慢,导致丙酸向乙酸的转化减慢而发生累积现象,10 d以后由于产酸过程的减弱,累积的丙酸盐逐渐转化。     

国内外生活垃圾焚烧烟气排放与监管标准比较分析

我国生活垃圾焚烧发电规模占全球的66.1%,环境风险不容忽视,需要制定适宜的烟气污染物排放限值与监管措施,可参考欧盟、美国、日本等较早应用生活垃圾焚烧处理的国家 (地区) 的有益经验。但是,现有的国内外对比研究仅关注了排放限值的差异,忽略了国内外标准在历史沿革、基准条件、适用对象、执行尺度等方面的差异及原因。本研究基于2017年以来国内生活垃圾焚烧行业专项整治取得的成效,深入分析国内外标准的差异及原因,得出以下结论：1) 烟气排放限值落地执行需要与之配套的监管措施,自动监测手段有利于实现对生活垃圾焚烧烟气常规污染物及炉温的全天候监管,在欧盟、美国已广泛应用,在我国的应用已取得良好成效;2) 与国外相比,我国生活垃圾焚烧烟气排放限值未考虑焚烧炉规模与技术差异化的影响,在排放与监管标准中未兼顾小型焚烧炉,但实际上有必要给予小型焚烧炉适度的、合理的差异化要求,以规范市场并增强环境监管的严肃性;3) 与国外相比,我国生活垃圾焚烧烟气排放限值总体上处于严格行列,监管刚性很强但柔性不足,部分省市制定的地方标准限值严于欧盟,但缺乏类似欧盟标准B类限值的达标评价方式,有必要在探索“正面清单”等更为灵活的监管方式的同时,基于自动监测手段表现出的精准监管能力,进一步优化和拓展更具弹性的排放限值与监管措施。本研究有利于识别我国生活垃圾焚烧行业环境监管政策和模式与发达国家 (地区) 的差异,可为进一步优化固定源环境监管政策和模式提供依据。     

纳米零价铁和零价铁对餐厨垃圾暗发酵制氢过程铁离子和酶活性的影响

通过投加不同浓度的纳米零价铁(NZVI)和零价铁(ZVI),考察了暗发酵制氢过程中铁离子组成和浓度变化、氢化酶和脱氢酶活性,研究了2种添加剂强化餐厨垃圾高温((55±1) ℃)暗发酵制氢的作用机制。结果表明：投加NZVI和ZVI均可提高餐厨垃圾暗发酵制氢性能;当投加100 mg·L⁻¹ ZVI时,产氢效果最佳,最大产氢潜力和最大产氢速率分别为425.72 mL和66.32 mL·h⁻¹,是投加NZVI实验组的1.64倍和1.34倍,代谢途径是以乙醇型发酵为主的混合型发酵;在投加NZVI和ZVI后,暗发酵制氢末端产物的Fe²⁺和Fe³⁺浓度升高,投加300 mg·L⁻¹ NZVI和100 mg·L⁻¹ ZVI实验组Fe²⁺浓度最大,是未投加实验组的2倍和1.87倍;与反应前相比,Fe²⁺显著升高,Fe³⁺由于微生物利用与转化浓度降低,同时可有效提高氢化酶活性。投加100 mg·L⁻¹ ZVI不仅可提高氢化酶活性,还可提高脱氢酶活性。以上结果可为提高餐厨垃圾等复杂有机废物的高效能源化提供参考。     

温度及时间对污泥和餐厨垃圾保存特性的影响

为确定污泥和餐厨垃圾在不同条件下的保存期限,以夏、冬季取样的污泥和餐厨垃圾为研究对象,考察了其在4、20、和35 ℃条件下自身理化性质随保存时间的变化情况。通过总糖、总蛋白质、NH₃-N、pH和总挥发性脂肪酸(TVFA)等理化指标和乳酸、乙酸等有机酸的变化规律确定其最佳保存期限。结果表明,在污泥保存过程中,总糖、总蛋白质表现为下降趋势,NH₃-N和pH则持续上升,整体表现为随着保存温度的升高,总糖、总蛋白质、NH₃-N和pH的上升和下降趋势更加明显;餐厨垃圾在各保存条件下均出现明显的变质酸化现象,其中,乳酸为最主要有机酸。冬季和夏季取样污泥在4 ℃环境中分别可以保存30 d和15 d;对于餐厨垃圾,冬季取样时可在4 ℃环境中保存1 d,而在其他情况下均达不到理想的保存效果。     

807-1818一种评价废塑料裂解制备燃料油企业清洁生产水平的方法

针对废塑料处理处置现状、国内外废塑料裂解制油生产、裂解油作为燃料油的应用前景、我国缺乏评价废塑料裂解制油的方法,提出制定一套用于评价废塑料裂解制备燃料油的清洁生产水平方法。将废塑料裂解制油清洁生产评价体系逐级进行分解,形成3个评价层次：目标层、5个准则层、20个评价指标,通过层次分析法,确定每个层次对上一层的评价权重;通过国内外文献资料及实际生产数据,对评价指标中的定量指标进行赋值,确定评价指标基准值;利用线性综合加权分析法,建立综合评价模型。     

阳极COD对榨菜生产废水MDC产电、脱盐的影响及氨氮去除的微生物群落分析

构建了3室榨菜生产废水微生物脱盐燃料电池系统(microbial desalination cell,MDC),探讨了其阳极COD对榨菜废水MDC产电、脱盐的影响;通过微生物群落分析,探查了脱盐室${{\rm{NH}}_4^ + }$-N的去除途径。结果表明：在产电性能方面,MDC阳极COD为900 mg·L⁻¹时较400 mg·L⁻¹与1 400 mg·L⁻¹时更优,在1 000 Ω的外电阻负载下,其输出电压、最大功率密度、库仑效率分别为550 mV、2.91 W·m⁻³、(15.7±0.5)%;在脱盐方面,阳极COD为400 mg·L⁻¹时,较其他2种情况更优,MDC的脱盐时间、脱盐速率、电子利用效率分别为910.5 h、5.15 mg·h⁻¹、111%。阳极COD不同的MDC脱盐室,其${{\rm{NH}}_4^ + }$-N的去除途径基本相同。脱盐室部分${{\rm{NH}}_4^ + }$-N转化为${{\rm{NO}}_3^ - }$-N后,通过自身的反硝化或以NO₃形式迁移至阳极得以去除,剩余的大部分${{\rm{NH}}_4^ +} $-N以${{\rm{NH}}_4^ + }$形式迁移至阴极,在碱性环境下转化为NH₃并排出。高通量测序分析结果表明,水解发酵菌属(总丰度为33.21%)为MDC阳极的核心微生物群落。阳极生物膜中的电化学活性菌(总丰度为11.78%)可实现电池的产电功能,反硝化菌属(总丰度为14.61%)的存在证明,脱盐室盐室${{\rm{NO}}_3^ - }$-N迁移至阳极室后进行了反硝化并得以去除。在脱盐室水体中检测到了氨氧化菌属(总丰度为6.93%)及反硝化菌属(总丰度为15.82%),这也是脱盐室中${{\rm{NO}}_3^ - }$-N快速产生和随后浓度陡降的原因。     

基于温差的规模化生活垃圾干式厌氧发酵工艺的产气特征

以北京某生活垃圾干式厌氧发酵工程为对象,通过对厌氧发酵运行温度与环境气温之间的温差调控,分析了不同季节下中温干式厌氧发酵工艺的产气特征。结果表明,干式厌氧发酵运行温度受环境气温影响较大,夏季平均运行温度最高,VS产气率以夏季和秋季较高,容积有机负荷波动大,不同季节平均容积产气率从高到低依次为：夏季>春季>冬季>秋季。统计分析结果表明,该干式厌氧发酵工程的产气能力与运行温度显著相关(p<0.01),春、夏、冬3季的温差与VS产气率显著相关(p<0.05),秋季温差与缓冲能力显著相关(p<0.05)。因此,在具备较大pH缓冲能力的条件下,加强春秋季变温期的温差调控,通过加温和增加回流比等方式提升春秋季变温期、冬季低温期的厌氧运行温度,并提高夏季容积有机负荷,有助于提高该干式厌氧发酵工程的产气效能和运行稳定性。本研究结果可为工程规模干式厌氧发酵工艺的稳定运行及高效产沼气提供参考。     

温度和初始pH对农业固体废物暗发酵产氢的影响

以猪粪、鸡粪、玉米秸秆、餐厨垃圾和厨余垃圾等5种农业固体废物为底物,采用修正的Gompertz模型,研究了典型农业固体废物暗发酵产氢动力学和代谢产物变化规律,探讨了不同温度和初始pH条件下的主要产氢代谢途径。结果表明：温度和初始pH对农业固体废物暗发酵产氢具有显著影响;高温组累积产气量和氢气百分含量显著高于中温组。在55 ℃高温且pH为6.0的条件下,餐厨垃圾暗发酵产氢效果最佳,累积产气量和氢气百分含量最大,为1 100 mL和73.58%,最大产氢速率和产氢潜力分别为37.11 mL·h⁻¹和660.30 mL;厨余垃圾暗发酵产氢效果次之,鸡粪产氢潜力最差。在暗发酵产氢末期,以鸡粪为底物的代谢产物的氨氮浓度最高,过高的氨氮浓度可能抑制了产氢过程。VFA分析表明：不同底物和条件下丁酸浓度均最高,且含有少量乙醇、乙酸、丙酸等;暗发酵产氢代谢途径是以丁酸型发酵为主的混合型发酵。通过温度、初始pH等非生物性控制因素的优化调控,显著提高了农业固体废物暗发酵产氢潜力和底物利用效率,为生物制氢的技术研发与工程应用提供参考。