基于污泥堆肥产物与余泥渣土制备的人工土壤的理化性质分析与评价

为实现污水厂污泥及余泥渣土的协同处理和资源化利用,以“两步法”制备人工土壤,考察不同配比条件对人工土壤理化性质的影响。结果表明：污水污泥与3种不同辅料 (玉米秸秆、菌菇渣、木屑) 配比后进行好氧堆肥,堆肥结束后腐熟度符合国家相关标准要求,将污泥堆肥产物和余泥渣土制备得到人工土壤,其理化性质与天然土壤类似。堆肥添加量能显著影响人工土壤水稳性团聚体、pH值、EC、有机质、总氮及有效磷含量,在人工土壤种植应用时,污泥+玉米秸秆的堆肥种植效果最好,采用改进的内罗梅综合指数法进行综合评价,综合考虑,污泥+玉米秸秆堆肥产物添加量为30%、余泥渣土添加量为70%和污泥+玉米秸秆堆肥产物添加量为50%、余泥渣土添加量为50%是最优质的人工土壤,污泥+木屑堆肥次之,污泥+菌菇渣堆肥效果最差。     

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。     

污水厂生物处理单元工艺状态下曝气性能测定与评价

以上海竹园第二污水处理厂2号生物好氧处理单元为研究对象,采用工艺状态曝气充氧性能测定仪对曝气器性能进行现场测定,通过核算氧利用率、曝气均匀性指数、曝气效率综合影响因子等指标,评价该厂曝气器日常运行状态,分析曝气系统在控制上的不足,并针对性地提出优化方案。结果表明,工艺状态下曝气器氧利用率与清水条件下相比下降19.22%~23.78%,曝气均匀性指数在0.80~1.34的范围内,曝气效率综合影响因子偏低,充分表明2号生物好氧处理单元部分曝气器存在污染或老化的问题。该厂的曝气系统具有较大的优化潜力,性能评价结果可以为曝气器科学管理维护及水厂的运行优化提供指导。     

利用逐级提高进料浓度的方法启动完全混合反应器处理鸡粪

为了改进完全混合反应器（continuous stirring tank reactor, CSTR）厌氧消化处理鸡粪的启动效果,通过逐级提高进料鸡粪浓度的方法在CSTR中进行中温（36 °C）厌氧消化的启动实验,实验分为2个步骤：污泥适应性驯化和消化能力提升,即通过间歇添加2%浓度鸡粪的方法驯化活性污泥;利用逐级提高进料鸡粪浓度（2.1%、3.2%和5.2%)的方法提高污泥消化能力。结果表明：通过逐级提升进料鸡粪浓度的方法能够驯化出处理一定浓度鸡粪的活性污泥,当进料鸡粪浓度达到5. 2%时,CSTR进料有机负荷（organic loading rate, OLR）、总固体含量（total solid, TS）去除率和产沼气量分别达到1.5 g·（L·d）-1、60%和1 L·（L·d）-1,甲烷体积分数稳定在（65±3）%左右,总氨氮浓度最高达到1 200 mg·L-1,没有出现氨抑制的现象,污泥活性随进料鸡粪浓度提升而逐步得到驯化,从而成功启动反应器正常运行。为CSTR厌氧消化处理高氮基质启动提供了新的方法,具有重要的理论和实践意义。     

滇池疏浚底泥中重金属在4种蔬菜中的累积效应及其风险评价

滇池疏浚底泥富含有机质和N、P等营养成分,农用可提高土壤保水肥能力,有利于植物生长发育,但是存在重金属污染问题。通过盆栽及田间实验,对生菜、白菜、棒菜和萝卜4种蔬菜施用疏浚底泥作为有机肥进行种植,分析疏浚底泥农用后,其重金属含量对蔬菜的影响,并对其进行风险评价。结果表明,盆栽实验中,应将底泥的施用量控制在5%（0.05 kg·kg-1）以内。田间实验中,叶菜类蔬菜种植应将底泥的施用量控制在1.6 kg·m-2以下,块茎类蔬菜种植应将底泥的施用量控制在2.4 kg·m-2以下。风险评价采用富集系数（BCF）,以及内梅罗污染指数。盆栽实验中叶菜类蔬菜BCF均为Cd >Pb >Zn >Cu,而块茎类组分BCF均为Cd >Zn >Pb >Cu;田间实验中叶菜类蔬菜BCF均为Zn >Cd >Pb >Cu,茎块类蔬菜BCF为Zn >Cd >Cu >Pb。化学致癌物Cd引起的平均健康风险均低于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大的终生可接受风险水平;而非化学致癌物Pb、Zn、Cu引起的健康风险以Zn最大,Pb次之,Cu最小,且所有非致癌物健康风险均远低于英国皇家协会、瑞典环境保护局及荷兰建设环境部等推荐的终生可接受风险水平。     

东湖通道工程沙滩浴场围堰施工对水中胞外碱性磷酸酶动力学行为的影响

城镇化过程常伴随市政建设面积与强度的大幅度增加,但其与湖泊富营养化的关系尚未得到充分的研究。2014年3-5月在武汉东湖通道工程沙滩浴场围堰施工区与相关湖区（郭郑湖、汤菱湖、团湖）的19个位点分5次采集水样,分析了水中胞外碱性磷酸酶的动力学参数及其与溶解有机磷和溶解反应性磷比值的关系。结果表明,施工致使酶的最大反应速度与底物亲和力均显著降低,有机磷酶促再生为生物可利用性无机磷的周转时间明显延长。这一结果指示施工区磷营养的相对充足,施工干扰可能有效促进了沉积物磷向水柱的补给。     

稻壳沸石的合成及其对氨氮的吸附/脱附动力学

以稻壳为原料采用水热合成法制备了沸石,运用XRD、SEM和BET技术表征了合成沸石的结构特性。通过静态实验,研究了合成沸石对氨氮的吸附和脱附机理。结果表明：延长水热合成的晶化时间有利于合成沸石晶核的形成,合成沸石比表面积为28.418 m2·g-1,平均孔径为31.1 nm,孔体积为0.22 m3·g-1,属NaP型微介孔吸附材料。伪二级吸附动力学模型更适合描述合成沸石对氨氮的吸附过程,由伪二级吸附动力学模型拟合得到的平衡吸附量与实测值相差在1.0%以内。颗粒内扩散速率是由膜扩散和内扩散共同控制,颗粒内扩散速率常数kp随初始浓度的增加而提高。MNaOH/ANMNaOH/AN的增大,温度对脱附的促进作用变得越来越小,当MNaOH/AN>1.21时,氨氮的脱附率可达92.1%。伪二级脱附动力学模型的拟合结果优于伪一级,碱当量高于临界值之后对提高合成沸石脱附氨氮的效果不大。     

电刺激对餐厨垃圾-污泥共厌氧发酵产挥发性脂肪酸的影响

以小型生物电化学反应器为发酵装置,考察外加电刺激对餐厨垃圾-污泥共厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸（volatile fatty acids,VFA）产量的影响。实验结果表明,餐厨垃圾协同污泥厌氧发酵,有利于体系中蛋白质和糖类的溶解消耗,提高VFA的产量。0.5 V微电刺激可增强厌氧体系中微生物的活性,有利于VFA的产出。第144和192小时,外加0.5 V的实验组VFA浓度分别为24 342 mg·L-1和21 291 mg·L-1,高于其他实验组,较空白分别提高了30.8%和4.1%;其组成主要是乙酸、丙酸和戊酸。发酵进行第24 h和96 h时,0.5 V微电刺激厌氧发酵体系中溶解性糖类和溶解性蛋白质分别为722.4 mg·L-1和1.49 g·L-1,且有机物水解酸化过程中,厌氧体系内糖类先于蛋白质被消耗。     

臭氧催化氧化-BAF组合工艺深度处理抗生素制药废水

针对抗生素制药废水组分复杂、毒性强、难生物降解的特点,以Ce负载天然沸石作为催化剂(Ce/NZ),采用臭氧催化氧化-曝气生物滤池(BAF)组合工艺对抗生素制药废水二级生化处理出水进行深度处理。结果表明,Ce/NZ催化剂可显著改善臭氧预处理单元的处理效率,在臭氧进气浓度为50 mg·L⁻¹、臭氧进气量为600 mL·min⁻¹、催化剂用量为1 g·L⁻¹、臭氧反应时间为120 min的条件下,臭氧催化氧化预处理对抗生素制药废水的COD去除率达到43%,平均COD由220 mg·L⁻¹降至125 mg·L⁻¹,BOD₅/COD由0.12升至0.28,废水的可生化性得到显著提高。臭氧预处理单元出水采用BAF进行生化处理,在进水平均COD为125 mg·L⁻¹、平均NH₄⁺-N为12 mg·L⁻¹、水力停留时间为4 h、气水比为4∶1的条件下,COD和NH₄⁺-N的平均去除率分别为62%和64%。组合工艺处理后出水平均COD和NH₄⁺-N分别为46 mg·L⁻¹和4.1 mg·L⁻¹,出水水质可以稳定达到《发酵类制药工业水污染物排放标准》(GB 21903-2008)。相较于单独BAF工艺,组合工艺出水COD和NH₄⁺-N平均去除率分别提高了66%和15%,出水水质明显优于单独BAF工艺出水。     

污水管道危害性气体浓度分布模型扩展与验证

污水管道危害气体分布模型的建立对管道的维护管理具有重要意义。以SewerX模型为基础,将硫酸盐还原作为产生CO的主要生化过程,并入污水管道总生化反应体系,扩展SewerX模型,建立了污水管道内CO、H2S、CH4的浓度分布应用模型。将其应用到某市长度为4 100 m污水管道,管道危害气体浓度模拟结果与实测结果比对发现,浓度变化趋势一致,相关系数达到0.99以上,表明扩展模型具有实际应用价值。在一定设计流量下,可选择不同污水管道水力参数,应用扩展模型分析表明,合理选择参数可降低污水管道危害气体浓度。研究为污水管道内危害性气体浓度的预测提供参考。