利用太阳能化粪池污水深度净化达到饮用标准研究

针对分散型社区、村镇点多面广的分布特点,研发一套光伏电能驱动的外置式MBR与纳滤膜组合的污水处理系统.对化粪池污水处理,按照GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》中54项指标检测,达到标准的22项,比标准高一个数量级的27项,比标准高2个数量级的5项.检测结果表明,该系统不仅适用于分散型社区、村镇生活污水处理,而且可用于分散型农村饮用水处理.根据运行及测试数据,对系统过程的物质转化、能量代谢进行了研究.研究结果表明,以清洁能源输入,将污水转化为2种可资源化利用的产品水,达到近零排放,处理系统工艺具有很好的生态化功能.     

污水生物处理单元能量平衡与分析方法研究与应用

在提出污染物内能概念的基础上，对污水生物处理工艺能量平衡和分析的原理与方法进行了探讨，建立了能量平衡研究的基本模型。据此对国内四座不同工艺的城市污水处理厂进行了生物处理单元的能量衡算，并采用两类指标对处理单元耗能状况进行了评价。应用能量平衡分析方法可进行处理工艺的设计遴选和建成后运转效果的评判，以及指导处理厂有针对性地采取节能降耗措施。     

化粪池排口处土壤对典型农户生活污水氮素污染物的消减测算研究

原位采集太湖流域平原河网地区典型农户化粪池排口处的表层土壤及化粪池出水,人工模拟研究区域的典型降水(夏季30 mm·次-1、冬季5 mm·次-1)、气温(夏季27℃、冬季5℃)条件以及排污负荷进行室内模拟土柱实验,测算不同季节、不同天气过程(雨前7 d、雨天3 d、雨后7 d)化粪池排口处土壤对农村生活污水氮素污染物的消减率/增加率,并探讨其消减增加规律.结果表明,排污口土壤TN、NH+4-N消减率、NO-3-N增加率均存在显著的季节性差异(P<0.05);夏季TN消减率、NO-3-N增加率在不同天气过程(雨前、雨天、雨后)存在显著差异(P<0.01),而夏季NH+4-N消减率和冬季TN、NH+4-N消减率、NO-3-N增加率则无显著差异(P>0.05);因此,TN、NH+4-N消减率和NO-3-N增加率均需按季节进行划分,夏季TN消减率、NO-3-N增加率还需按天气过程进行划分,夏季雨前、雨天、雨后分别为38.5%、-25.0%、46.0%和478.1%、913.8%、382.0%,而夏季NH+4-N消减率和冬季TN、NH+4-N消减率、NO-3-N增加率则无需按天气过程进行划分,分别为91.5%、50.4%、85.5%和276.0%;夏季雨前、雨天及雨后TN消减率与NH+4-N消减率不相关,但与NO-3-N增加率呈显著负相关,冬季土壤中TN的稳定蓄积是冬季雨前、雨天及雨后TN消减率无显著性差异并保持较高水平的重要原因,且其与NH+4-N在土壤中的稳定蓄积密切相关.     

污水污泥低温热解技术工艺与能量平衡分析

针对一次给料稳定运行污泥热解系统制取三相产物的工艺展开分析,并基于能流图、能源回收率、能耗比等方法和衡算指标讨论该工艺的能量平衡关系。研究发现:热解产物的产率和热值高低受热解终温影响最大,反应时间次之,升温速率最小。不同工况条件下热解过程热量损失具有明显差别,热解停留时间长、升温速率低都造成输入能量、热损失增大。热解过程能量平衡分析也验证了以制取气相产物为目标的污泥热解工艺条件的回收率和能耗比最高,分别为0.94和1.73;与高产出液相油的热解过程相比,产物总能量相差不多而系统消耗的能量能够减少35%。从能源回收、节约能源角度分析,污泥低温热解制取可燃性气相产物的工艺系统具有较高应用价值。     

天津市生活污水甲烷排放量估算研究

气候变化问题是当前人类发展面临的重要挑战,甲烷作为重要的温室气体来源,其引起气候变化的作用不容小觑。污水处理甲烷排放是全球重要的甲烷排放源,并且增长快、减排潜力较大。生活污水中BOD含量是甲烷排放量核算中重要的活动水平数据,而我国又缺乏BOD统计量,需要尽快形成BOD/COD地方特征值以便更加准确地估算生活污水甲烷排放量,并为各省市温室气体清单的编制提供基础数据支持。本文通过天津市2012-2015年污水处理厂BOD/COD实测数据估算得出各年度天津市系统处理与排入环境污水的BOD/COD特征值,据此估算各年生活污水甲烷排放量。最终,结合估算结果提出污水处理部门温室气体减排对策建议。     

城镇污水处理厂污水资源化调查与分析研究

根据渭河流域关中段污染状况及《(渭河流域水污染防治三年行动方案(2012-2014年)》实际需求,采用资料搜集、实地调查、问卷发放、数理统计等方式对该流域城镇污水处理厂污水资源化企业(工程)进行了调查与分析。同时,提出了污水资源化企业(工程)存在的若干问题,并结合该流域实际情况提出了若干措施,期望能对该流域中水回用事业的健康发展提供帮助并对其隶属课题(2011KTZB 03-03-03)的基础性内容提供直接技术支持。     

建筑节能设计标准与节能量估算

节能设计是新居住建筑都十分关注的一个功能特征,为进一步深化标准化建设,我国已经创建了相对完善、全面的节能设计标准,它可满足基本的建筑节能施工条件。节能设计标准能适时改造传统建筑,能让建筑的节能量大幅度提高,引用标准中的节能百分比来计算建筑的节能量,是建筑师惯有的手法。为此,笔者结合建筑节能设计标准与节能量估算问题,从估算的前提条件、比较基础,以及实际运行状况等三方面,深度解析建筑的节能发展趋向。     

细脉浮萍和紫背浮萍在污水营养条件下的生长特性

浮萍类植物是污水生态工程处理技术中吸收转化氮磷等营养物质的重要植物类群.氮磷是浮萍生长所必需的主要结构组成物质,因此浮萍生物量的增长速率决定了其对氮磷吸收转化的能力.本研究采用序批式培养和连续式培养2种方式探讨了细脉浮萍(Lemna aequinoctialis) 和紫背浮萍(Spirodela polyrrhiza) 在污水营养条件下的生长特性,并利用单种种群增长的Logistic模型对生物量的增长曲线进行了分析.研究结果表明浮萍的鲜生物量和干重随时间变化的增长曲线具有"S"型特点,在特定的环境和营养条件下,单位面积上浮萍生物量的增长受密度的制约.Logistic拟合的结果表明浮萍生物量的增长符合种群的Logistic增长规律,浮萍在有限环境中生物量有最大值:最大承载量,当密度达到最大承载量一半时,其生物量的增长速率最大.实验结果及模型分析结果均表明2种浮萍在氨氮人工培养液中的生长速率比在硝酸氮培养液中低.细脉浮萍生长速率及含水率均高于紫背浮萍.本文还探讨了浮萍的Logistic增长规律在浮萍生物量收获管理中的应用.     

校园污水资源化模型研究与应用

以建设绿色环保校园为理念,运用系统工程原理,分析研究校园给排水系统结构,提出了污水资源化给排水模型。该模型将新鲜供水系统、污水处理系统和中水回用系统作为有机整体全面规划,在污水全部回用,达到污染物零排放的要求条件下,能简便合理地计算污水处理厂规模。通过对甘肃工业大学西校区污水资源化给排水方案的设计,表明模型可行,具有明显的经济效益和环境效益。     

微藻—人工湿地耦合系统强化污水深度净化与资源转化

人工湿地污水深度净化是污水再生的重要途径,对于缓解我国水资源短缺问题具有重要意义,符合减污降碳的双重需求。但人工湿地在实际工程运行中存在碳氧调控失衡导致的污染物去除和资源化水平低等瓶颈问题。微藻具有光合释氧、碳固定、污染物高效资源转化等优势,其与人工湿地具有高度互补性。详细分析了微藻与人工湿地不同耦合模式在碳氧调控机制、污染物去除与资源转化等方面的性能,解析了耦合系统的碳、氮、磷物质流,明确了人工湿地缺氧区适量补充微藻生物质的优化路径,从系统运行机制与效能等方面对该领域未来研究提出了展望。     

基于隐含能的行业完全能源效率评价模型研究

针对各行业能源利用效率的评价比较问题,考虑能源、经济、环境之间相互依存和相互制约的关系,基于隐含能思想提出了行业完全能源效率的概念,构建了评价指标体系,并将投入产出模型和数据包络分析方法相结合建立了评价模型,模型综合考虑了行业生产中能源消耗和碳排放对经济社会发展与环境演变的作用与价值.通过实证分析,对北京市42个行业的完全能源效率进行了评价,鉴别其在生产全流程能源消费中存在的问题,并给出了提高行业完全能源效率的潜力和改进途径.实证研究结果表明,北京市第一产业的完全能源效率很低,有些服务业的完全能源效率也较低,相反地有些工业行业的完全能源效率却比较高.这说明,为了实现节能减排目标,政府不应该简单地限制所有工业行业发展,也不应该盲目地鼓励发展所有服务业,而应该参考各行业的完全能源效率情况,在充分衡量其对经济社会发展的贡献之后做出综合决策.     

剩余污泥中木质纤维素稳定并转化能源可行性分析

剩余污泥中往往含有大量木质纤维素物质,在厌氧消化过程中难以降解,最终被浓缩于熟污泥中,这就是导致污泥有机物稳定并转化能源效率低下的主要原因之一.本文分析了剩余污泥中木质纤维素的含量与来源;阐述了木质纤维素的结构特点以及对其生物降解的关键技术所在;揭示了污泥常规预处理与木质纤维素预处理存在工艺条件不同的相似技术.文章结合两种预处理技术的特点和工艺条件,从原理、技术等角度分析了通过强化剩余污泥预处理而同时达到破解木质纤维素的技术思路.为此,提出了将污泥细胞破碎与木质纤维素破解耦合的观点,以期将污泥中木质纤维素的稳定与能源转化合二为一,从而构建木质纤维素稳定化、能源化与碳减排三位一体的技术策略     

北京市分行业能源消耗及国内外贸易隐含能研究

基于投入-产出模型,研究了北京市国民经济分行业能源的直接、间接和完全消耗特征,以及国内外贸易中隐含能的净输入、输出特征.结果表明,以石油加工和炼焦业、金属冶炼及压延加工业、非金属矿物制品业等行业为主的资源开采和加工型行业能源消耗总量、以及单位产出的直接、间接和完全能耗均较大,应该作为北京市第二产业中节能减排的重点行业.尽管建筑业、金属制品业以及各类设备、器材和机械制造业单位产出直接能耗小,但是生产过程中对各类中间投入的资源性产品消耗量大,使其单位产出间接和完全能耗较大,需要通过循环经济体系建设,加强对各类资源型中间投入产品的集约和循环利用.2007年北京市净输入隐含能超过4437.70万t标准煤,通过大量调入和进口资源开采和加工型行业产品,出口服务业和设备制造业产品,显著降低了自身的能源和环境压力.从隐含能输入来源看,国内贸易净输入隐含能占隐含能净输入总量的90.47%,远大于国际贸易,在减轻北京市能源和环境压力中发挥了更为重要的作用,但隐含能输入来源地区特别是周边省市同时也因此承受着更大的资源环境压力.有必要通过贸易结构调整、产业技术转移和扩散等,提高国际贸易隐含能净输入量所占份额,减小北京市社会经济发展所产生的区域性环境影响.     

Treatment and utilization of septic tank effluent using vertical-flow constructed wetlands and vegetable hydroponics

Vertical flow constructed wetlands is a typical ecological sanitation system for sewage treatment.The removal rates COD,BOD5,SS,TN and TP were 60%,80%,74%,49%and 79%,respectively,when septic tank effluent was treated by vertical flow filter.So the concentration of COD and BOD5 in the treated effluent could meet the quality standard for irrigation water.After that the treated effluent was used for hydroponic cultivation of water spinach and romaine lettuce,the removal efficiencies of the whole system for COD, BOD5,SS, TN and Tpwere 71.4%,97.5%,96.9%,86.3%,and 87.4%,respectively.And it could meet the integrated wastewater discharge standard for secondary biological treatment plant.It was found that using treated effluent for hydroponic cultivation of vegetables could reduce the nitrate content in vegetables.The removal rates for total bacteria and coliform index by using vertical flow bed system with cinder substrate were 80%-90% and 85%-96%,respectively.     

铁基质强化新型功能性化粪池高效处理黑水的试验

以铁基质生物载体为核心,将物理、生物和化学方法结合,对化粪池进行功能强化,实现黑水的原位深度处理.探究了溶解氧（DO）和碳氮比（C/N）等因素对黑水中污染物降解的影响,并在最佳运行参数下考察了氮素在系统中的转化机制.结果表明,当C/N为7.3~8.4时,好氧生物铁基质载体池DO为2.3~2.7mg/L时,系统氨氮（NH₄⁺-N）、总氮（TN） 、COD和总磷（TP）的平均去除率分别可达90.74%、85.81%、92.65%和95.78%;当进水C/N降至3.3~4.2时,系统NH₄⁺-N、TN、COD和TP的平均去除率仍可维持在81.16%、76.62%、93.87%和94.75%.铁基质生物载体内电解作用显著强化了化粪池内TN的脱除、COD的氧化和TP的固定.氮素转化机制分析表明,内电解与反硝化菌的耦合强化了反硝化作用,降低了反硝化过程对有机碳源的需求,强化了低C/N条件下TN、TP的脱除.     

能源富集区贸易隐含碳及隐含SO2排放转移——以山西省为例

通过量化地区间碳排放和SO₂排放转移特征,可以较好地了解地区间的碳排放和SO₂排放的来源与去向,从而合理地制定各地区的减排与治理方案。采用多区域投入产出模型,计算2007年和2012年山西省输出和输入的隐含碳和隐含SO₂排放情况。结果表明：山西省为隐含碳和隐含SO₂排放输出区,输出的地区主要是江苏、河北、浙江和山东等地,输入的地区主要是河北、山东、内蒙古和河南等地。山西省向其他地区转移的隐含碳和隐含SO₂排放主要汇聚于金属冶炼及制品业、建筑业和化学工业等。其他地区向山西省转移的隐含碳和隐含SO₂排放主要集中于建筑业、采选业、金属冶炼及制品业等。基于上述研究结论,提出了一些关键性整改建议与措施。     

2-CSTRs两相厌氧消化系统在不同乙醇回收率下的联合产能

以2-CSTRs(连续流搅拌釜式反应器)两相厌氧消化系统的能量转化率为主要研究对象,以氢气、乙醇及甲烷为目标产物,在不同有机负荷下,通过控制反应参数使产氢相反应器内部环境呈现乙醇型发酵状态,并将产氢相出水经回收乙醇后作为产甲烷相反应基质,研究在不同乙醇回收率下2-CSTRs两相厌氧消化系统产能效率.结果表明:当乙醇回收率在0~50%范围内时,系统产能率、能量转化率及基质降解率随乙醇回收率的增加而增加.当乙醇回收率控制在50%时系统可获得最佳运行结果,与未回收乙醇时相比,系统的日产能率平均高约32.63%,能量转化率平均高约17.53%,基质降解率平均高约12.85%.     

R-PFR与CSTR厌氧消化餐厨垃圾运行效率及微生物群落结构对比

以中温餐厨垃圾(FW)厌氧消化反应器为研究对象,结合稳定运行过程中的微生物群落结构特征,考察了两种常见的厌氧消化反应器—完全混合式反应器(CSTR)和有回流的推流式反应器(R-PFR)的运行效率和稳定性.结果表明,两种构型的反应器均能在3.0 kg·m-3·d-1(以VS计)负荷下稳定高效地运行.R-PFR具有更稳定的稳定性指数,如总碱度(TA)和挥发性脂肪酸比TA值(VFA/TA),以及更低的氨氮(TAN)和游离氨(FAN)浓度,但产气效率(如比甲烷产率(SMP))不及CSTR.R-PFR中以Chloroflexi门(37.35%)和Firmicutes门(31.22%)为优势细菌,而CSTR中以Bacteroidetes门(31.14%)与Firmicutes门(44.41%)为优势细菌.CSTR和R-PFR均以Methanosaeta属为优势产甲烷菌(98.72%和84.90%),乙酸型产甲烷途径为主要的产甲烷途径.但CSTR中除Methanosaeta属以外还有一定丰度的混合营养型的Methanosarcina,以及氢营养型Methanospirillum和Methanolinea.CSTR中具有对VFA和TAN更具耐受性的产甲烷菌群,更有利于餐厨垃圾产甲烷过程的稳定进行.由于R-PFR的敏感性较低,有利于处理剧烈变化的底物,但R-PFR容易出现严重的局部酸化现象,不利于长期处理过高负荷的易降解底物(如餐厨垃圾).这些结果可为优化餐厨垃圾厌氧消化工艺设计提供基础依据.     

污水处理厂二沉池数值模型研究进展

数值模型模拟在污水处理厂二沉池设计、运行操作和优化方面具有无可替代的优势,对现有数值模型进行归纳与总结对实际应用中选择及建立模型至关重要。介绍了用于二沉池数值模拟的欧拉-拉格朗日模型、欧拉-欧拉模型和混合模型等多相模型的原理,对各模型的适用性进行阐述,总结其优点和不足;阐述了单相模型在污泥沉降中的应用原理,提出单相模型通过耦合单独的固相输运方程来描述污泥沉降运动规律,其在二沉池污泥浓度分布预测上优于多相模型;论述了污泥沉降速度模型研究现状,其中包含利用批量沉降试验的污泥间歇沉降模型和描述污水处理厂二沉池连续流污泥沉降模型;较为系统地综述了二沉池污泥负荷、几何结构、温度等因素对二沉池内水质模拟结果的影响;最后对污水处理厂二沉池数学模型的选择和沉降模型后续研究进行了展望。

     

城市污泥厌氧消化和脱水工艺对肠道病原菌的杀灭效应

运用最大或然数(MPN)培养法和定量PCR(qPCR)技术对不同城市污水处理厂污泥厌氧消化处理和脱水处理前后,污泥中埃希氏大肠杆菌(E.coli)、沙门氏菌(Salmonellaspp.)和志贺氏菌(Shigellaspp.)含量的变化进行了研究.MPN检测结果表明,污泥中大肠杆菌、沙门氏菌和志贺氏菌数量经厌氧消化处理后明显下降,平均下降2～5个数量级,但qPCR检测结果显示,种病原菌平均下降1～2个数量级.脱水处理3后,污泥中的肠道病原菌含量基本没有变化,没有发生脱水后再生长现象.大肠杆菌、沙门氏菌和志贺氏菌含量分别在104～107、104～105和103～105MPN·g-1(以污泥干重计)之间.MPN和qPCR检测结果之间的差异性显示厌氧消化会造成肠道病原菌的有活性但不可培养状态(VBNC),同时也提示应用传统的培养检测方法检测病原菌含量和评定污泥排放的生物安全性时需慎重.