污水处理系统中N2O的生产利用及数据驱动模拟研究进展

氧化亚氮(N₂O)是一种温室气体,同时也是具有能源回收潜力的强氧化性物质。综述了促进N₂O产生的新兴污水脱氮过程及提高N₂O产生的方法,比较了不同方法的运行条件及N₂O转化率,并指出了各种方法的不足之处。从识别N₂O产生的关键影响因素和预测N₂O产量2个方面综述了污水处理过程中N₂O数据驱动模型的研究进展。目前N₂O的增产方法主要包括耦合好氧-缺氧氮分解过程、单反应器生产过程及基因工程菌和半导体修饰菌增产过程。收集污水处理厂中的大数据可以建立N₂O数据驱动模型,但是现有的数据驱动模型仅仅关注N₂O减排。开发N₂O的新型增产过程,优化控制增产过程的功能菌种,建立N₂O数据驱动模型与N₂O增产方法之间的关联性是未来N₂O生产利用技术的发展方向。     

基于生命周期评价的两种城市生活垃圾处理模式对比

应用Gabi软件,分析比较了使用厨余垃圾处理器和传统分类处理方法对城市生活垃圾处理处置全过程的生命周期评价(LCA)。研究表明,两种垃圾处理模式环境影响潜值分别为1.44×10~(-2)和1.39×10~(-2),两者的主要环境影响潜力贡献者均为全球变暖,垃圾焚烧为主要环境影响环节;厨余垃圾厌氧发酵技术主要环境影响为酸化,对全球变暖的改善效果明显;厨余垃圾粉碎直排较厌氧发酵技术对酸化的改善效果明显,但对富营养化影响增加了4×10~(-2),增加比例为22.5%,污水处理厂尾水收纳水体存在富营养化的风险。     

CO2代替硫酸中和印染废水对厌氧处理的影响

高碱性印染废水在生化处理前需进行中和处理降低pH,而通常所采用的硫酸会对厌氧处理产生抑制效应,因此分别使用CO_2和硫酸中和印染废水,并采用UASB反应器进行厌氧处理,对比分析反应器的处理效果与微生物群落结构.结果表明:采用CO_2代替硫酸中和印染废水的UASB-2反应器内ρ(SO42-)显著降低,ρ(CODCr)ρ(SO42-)由2～3升至6～8,CODCr去除率和氨化率分别升高了46. 8%和42. 2%;在进水采用硫酸中和的UASB-1反应器内,产酸菌与SRB(sulfate reducing bacteria,硫酸盐还原菌)丰度的增加导致反应器处理效率不佳,而UASB-2反应器内微生物多样性提高,绿弯菌门(Chloroflexi)、热孢菌门(Thermotogae)及Thermovirga属等优势菌群有利于提高厌氧污泥处理能力;进一步将CO_2中和工艺代替硫酸中和工艺应用到实际工程,发现生化处理系统CODCr、TP、TN污染物去除率由原来的91%、82%和52%分别升至95%、89%和60%,每年可减少印染废水处理成本165×104元,减排CO_2气体3 150 t.研究显示,CO_2中和工艺在印染废水处理中有一定的推广应用价值.     

黄尾密鲴在苏州重污染水体放养试验研究

采用生物操作技术,在苏州重污染河道里放养黄尾密鲴以改善重污染水体水质。不仅进行了静态试验,而且在苗家河开展了示范区研究。结果表明:黄尾密鲴单位体重(g-1)的好氧量为0.339mg/(L·h),窒息点仅为0.25mg/L;黄尾密鲴在浮圈中主要摄食悬浮有机物,其占食物总量的79.74%;静态试验和现场试验均表明黄尾密鲴24h都在摄食,日食率可达到50%以上。     

芦村污水处理厂进水组分分析

针对面临“十一五”升级改造的无锡芦村污水处理厂,在对厂内生化池进水水质进行了活性污泥2d模型的组分分析。对碳（COD）组分分析发现,易生物降解基质SS和慢速可降解基质墨仅占进水的51％,进水可生化性比较差,厌氧区在生化处理中对碳（COD）的去除起主要作用。二沉池的沉降效果直接决定了占34％的惰性颗粒性有机物X1的去除效果,从而能在很大程度上降低出水COD。提高TN去除率的关键在于如何处理这20％的颗粒态有机氮（XND）。在典型水质期,需要通过添加辅助化学除磷来使TP达标排放。通过分析发现问题,为污水厂升级改造提供必要的技术支持,也为其他污水厂进水组分分析提供计算示范。     

国外基于低影响开发的雨洪管理对我国海绵城市建设的启示

通过对低影响开发(Low Impact Development,LID)核心理念和我国海绵城市建设存在的问题的梳理,从工程措施和非工程措施方面探究国外基于低影响开发的雨洪管理中的成功经验,目的在于结合我国实际情况,借鉴国外雨洪管理先进经验,创建有中国特色的海绵城市。研究结果表明国外基于低影响开发的的雨洪管理措施都因地制宜地促使城市排水系统可持续发展,我国海绵城市的建设与低影响开发下的雨洪管理紧密相关。可见由于我国海绵城市的建设还处于初期阶段,这些成功经验对建设海绵城市理论、方向和技术有很深远影响的启示,包括海绵城市的系统性规划、加快"海绵体"建设和将海绵城市建设与基础设施和自然循环的有机结合等,同时对目前我国海绵城市的建设过程也有很大的指导意义。     

经济絮凝剂优化处理印染废水试验研究

通过几种常用絮凝剂的筛选试验,以COD、色度为指标考察絮凝剂对印染废水处理效果的影响,得出了硫酸亚铁具有较高处理效果和较低药剂成本的结果.通过pH值试验和镁盐、亚铁盐质量比试验,确定复合絮凝剂的最佳使用条件为石灰乳,投加量质量浓度为300 mg·L-1,镁盐亚铁盐质量之比1:1.组合方案对比试验表明,MFSC复合絮凝体系对印染废水处理效果最好,其质量浓度分别在熟石灰投加量为300 mg·L-1,镁盐300 mg·L-1,硫酸亚铁300 mg·L-1时,CODCr去除率达68%,脱色率达95%,而药剂成本每吨废水仅为0.17元.     

废铁屑对剩余污泥厌氧消化特性的影响

为探明废铁屑（RSI）对中温厌氧消化特性的影响,利用RSI为外源添加剂研究其投加对剩余污泥厌氧消化水解酸化、产气效率以及污泥表面形态的影响.结果表明:①剩余污泥酸化水解产物VFAs的主要成分是乙酸,其含量随RSI投加量的增加呈先升后降的趋势.②RSI投加量适中（不超过20 g/L）时可促进乙、丁酸型发酵,抑制丙酸型发酵,进而提高剩余污泥厌氧消化效率.③当RSI投加量分别为0、1、5、10、20和30 g/L时,累积甲烷产率分别为135.4、141.9、159.2、178.9、209.3和180.7 mL/g（以VS计）,甲烷含量分别为51.2%~56.4%、53.9%~58.6%、58.1%~62.5%、59.5%~68.3%、61.1%~71.2%和51.9%~61.4%.RSI最佳投加量为20 g/L,与空白组相比,累积甲烷产率和甲烷含量分别提升了54.6%和23.0%.④结合扫描电镜-X射线能谱（SEM-EDX）分析方法发现,在厌氧消化过程中微生物可促进RSI的溶解,且随RSI投加量的增加,消化污泥表面的铁元素含量也随之增加.⑤RSI的投加会提高蛋白酶和纤维素酶的活性,但若投加量过高则会产生负面效应.研究显示,外源添加剂RSI投加量适中（不超过20 g/L）时可促进剩余污泥厌氧消化效率.      

Fe3+对反硝化系统除磷效果及微生物产物的影响

铁盐常作为化学药剂来辅助城市污水处理厂的生物除磷. 利用间歇试验考察投加不同ρ(FeCl₃)时反硝化除磷系统中污染物的去除效果以及EPS(胞外聚合物)、PHA(聚羟基脂肪酸酯)、糖原的形成与转化,并通过分析胞内Fe3+含量来解析Fe3+对反硝化除磷系统的影响. 结果表明:①Fe3+投加量(以ρ计)<10 mg/L时,系统中PO₄3-P的去除率由未投加时的88.4%升至100%;Fe3+投加量>10 mg/L时,PO₄3-P的去除率随Fe3+投加量的增加而缓慢降至84.4%(Fe3+投加量为25 mg/L时). ②Fe3+投加量(10 mg/L)较低时,会增加污泥中w(总EPS);但由于Fe3+会与EPS中的羟基、氨基等官能团发生络合反应,导致Fe3+投加量(>10 mg/L)较高时可检出的w(总EPS)降低. ③投加Fe3+对厌氧段内w(PHA)、w(糖原)的变化及生物释磷的抑制作用影响不大,但Fe3+投加量(>10 mg/L)较高时对缺氧段NO₃--N的生物利用、生物吸磷作用以及PHA和糖原的转化速率有明显的抑制作用. ④缺氧阶段末胞内Fe3+含量(以w计)增加144%(Fe3+投加量为25 mg/L时),说明抑制作用主要是因为缺氧段Fe3+随细胞吸磷作用一并进入胞内,直接影响生物酶活性.      

不同方式预处理污泥对微生物燃料电池的影响

为了探究不同预处理方式污泥对MFC（microbial fuel cell,微生物燃料电池）的影响,采用双室MFC反应器构型,以不同预处理方式的污泥作为MFC的底物基质,包括热处理污泥、废碱渣预处理污泥、未处理污泥,并设置静态试验组污泥（开路试验）,考察MFC的产电性能（电压、电功率密度）、pH、COD_Cr、总悬浮物（TSS）、挥发性悬浮物（VSS）、EPS（胞外聚合物）以及三维荧光等参数的变化规律.结果表明:①在所设外电阻条件下（1 000 Ω）,MFC的最大启动电压可达0.3 V;②废碱渣预处理污泥的最大功率密度可达70.1 mW/m2,热处理污泥的最大功率密度可达60.1 mW/m2,预处理后污泥的性能优于未处理污泥;③热处理污泥、废碱渣预处理污泥、未处理污泥以及静态试验组污泥的pH总体呈下降的趋势,废碱渣预处理污泥及热处理污泥总悬浮物和挥发性悬浮物的去除率均高于未处理污泥,且COD_Cr有类似的变化规律.在此基础上,进一步分析污泥EPS的组成成分以及三维荧光光谱图的特性发现,污泥EPS中蛋白质质量浓度最高,并且腐殖酸能够在一定程度上辅助胞外电子基团的转移,三维荧光光谱图也证实了不同预处理方式污泥随厌氧消化过程的变化规律.研究显示,将废碱渣预处理的污泥作为MFC的底物,不仅降低了资源能耗而且提高了MFC的产电性能,实现了综合绿色发展.