国家自然科学基金(51278025)
- 作品数：11 被引量：124H指数：8
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- 强化污泥中木质纤维素产甲烷实验研究被引量：1
- 2015年
- 为考察剩余污泥中木质纤维素降解、转化甲烷的潜力,通过富集培养投加方式及与预处理相结合等手段分别实验研究了富集微生物对木质纤维素组分降解的强化作用以及预处理对污泥木质纤维素结构的破稳作用。结果表明,富集微生物投加确实可以有效促进污泥中木质纤维素的降解,且载体投加方式效果最好。对真实污泥实施酸、碱、热、超声波等预处理后再投加富集微生物厌氧消化,使木质纤维素组分转化甲烷能力进一步提高,证实预处理对木质纤维素结构有着很好的破稳作用。虽然各种预处理方式对木质纤维素结构破稳均具有不同程度的作用效果,但热解与超声波显示出更好的破解作用,以至于破解程度胜过纤维素和半纤维素可降解组分的单一释放,还出现了较多易降解的更小分子结构。
- 郝晓地王吉敏胡沅胜
- 关键词：剩余污泥木质纤维素厌氧消化甲烷
- 污水处理厂“碳中和”评价方法创建与案例分析被引量：31
- 2014年
- 传统污水处理以能消能,不可持续。事实上,污水中有机物含有大量能量。若能将这部分能量回收而非去除,则可能反哺污水处理厂的运行能耗,继而减少CO2间接排放,甚至逼近"碳中和"目标。以物料平衡为基础,将水质与能量指标进行耦合,构建了能量平衡模型与分析函数,用以评价污水处理厂能量消耗与回收之间的平衡情况,继而探知污水处理厂实现"碳中和"的潜力。经实例污水处理厂实测数据验证分析,本研究所构建模型准确而实用。模型分析表明,我国污水处理厂因较低的进水有机物负荷,实施能量(CH4)回收后虽不易达到"碳中和"目标,但是能量回收完全可以弥补一半以上的能量消耗,并使CO2间接排放量至少减少50%。
- 郝晓地刘然彬胡沅胜
- 关键词：污水处理能量平衡能量回收物料平衡A2
- 污泥预处理强化厌氧水解与产甲烷实验研究被引量：8
- 2015年
- 污泥传统厌氧消化因水解瓶颈而导致有机物转化甲烷产率低下。选择适当工况对污泥实施预处理可同时实现对污泥中木质纤维素破稳和污泥微生物细胞破壁,从而释放出较多溶解性COD(SCOD),使有机物水解变得容易进行,最终导致甲烷产率大幅提高。本研究通过热水解(T=150℃,t=30 min)、超声波(P=500 W,t=2 h)、碱解(p H=13,t=2 h)和酸解(p H=2,t=2 h)等4种预处理方式对原污泥实施最优工况预处理,分别获得了50.9%、39.1%、31.0%和22.4%的COD溶出率。对预处理后污泥进行传统条件下(SRT=20 d)厌氧消化,分别获得了53.6%、40%、26.8%和24%的甲烷产率(m L/g VSS)增量。同时,预处理后污泥中木质纤维素类物质降解率亦大大增加。缩短SRT(10 d)会导致传统厌氧消化甲烷产率急剧减少,但是,污泥预处理却非常有利于甲烷产率的提高,因此可通过外在预处理方式来逾越内在厌氧水解的瓶颈。
- 郝晓地刘斌曹兴坤胡沅胜
- 关键词：厌氧消化热水解甲烷产率
- 废铁屑强化污泥厌氧消化产甲烷可行性分析被引量：21
- 2016年
- 有关全球气候变化的《巴黎协定》落槌,预示着污水处理追求碳中和运行的时代已经来临.碳中和狭义理解即能源自给自足,这就要求污水处理厂应最大程度转化污水中有机物或产生的剩余污泥所蕴含的有机能源,并将其生成可再生能源——甲烷.然而,剩余污泥能源转化率较低一直都是限制厌氧消化技术广为应用的瓶颈.在污泥预处理技术之外,向厌氧消化系统中投加废铁屑强化甲烷生产有望成为另一个提高能源转化率的突破口,继而实现"以废促能、变废为宝"的目的.本综述从铁腐蚀析氢现象入手,在描述铁腐蚀析氢原理、析出H2对产CH4过程影响的基础上,对铁在厌氧系统ORP减少方面的作用、对厌氧微生物生理、生化特性的影响、对涉及微生物酶活的影响等进行了全面的介绍.最后,还通过生命周期评估(LCA)评价了基于废铁屑的污泥厌氧消化技术对环境的影响及经济合理性.
- 郝晓地魏静曹达啟
- 关键词：厌氧消化甲烷废铁屑氧化还原电位
- 剩余污泥中木质纤维素能源转化潜力分析被引量：8
- 2013年
- 剩余污泥中存在相当数量难以生物降解的木质纤维素。它们不仅妨碍污泥减量,另一方面也容易导致其中所含能量的流失。因此,需要研发一定的技术措施,使其在污泥厌氧消化过程中首先能够实现能源化,继而达到污泥减量的目的。从木质纤维素的3种基本单元———半纤维素、纤维素和木质素的化学结构入手,详细描述各种基本单元的结构异、同之处以及它们组成相互联接异常稳固的聚合物构造。继而从微生物学角度审视3种基本结构单元以及所形成的聚合物之微生物降解可行性与原理,从而判断出木质纤维素实现厌氧微生物转化能源的瓶颈所在。最后,在综述纯植物木质纤维素微生物转化能源原理与工艺的基础上,提出剩余污泥中木质纤维素能源转化的技术策略。
- 郝晓地王吉敏曹兴坤胡沅胜
- 关键词：剩余污泥木质纤维素厌氧消化预处理
- 荷兰未来污水处理新框架——NEWs及其实践被引量：23
- 2014年
- 基于可持续污水处理理念,荷兰2008年制定出未来污水处理的NEWs框架,即未来污水处理厂将是营养物(Nutrient)、能源(Energy)与再生水(Water)的制造工厂(factories)。NEWs框架强调资源与能源回收,并示范了各种不同回收目的可能采取的工艺步骤(概念工艺)。然而,NEWs框架并不是对既有工艺的否定,也不提倡盲从新技术,而是要求荷兰既有污水处理厂按框架内容、因地制宜地选择适合自己的升级改造工艺方案。首先介绍NEWs框架与概念工艺,并在此基础上选择一些有代表性的污水处理厂,总结和归纳它们的升级改造目标、过程以及预期效果。
- 郝晓地金铭胡沅胜
- 关键词：营养物能源再生水NEWS
- 预处理破稳污泥木质纤维素并厌氧降解实验研究被引量：7
- 2014年
- 剩余污泥中往往含有大量木质纤维素物质,其在厌氧消化过程中难以降解,最终残留于熟污泥中,这也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.针对污泥中木质纤维素的结构稳定性,本实验选择酸、碱、热解及超声波4种预处理方式,采用适宜的条件预处理剩余污泥,在一定程度上破坏污泥中木质纤维素结构,继而进行污泥厌氧消化,获得了较好的木质纤维素降解率.同时,实验筛选出热解为最佳的预处理技术方式.在T=150℃与t=30 min预处理工况下,污泥在厌氧消化后最高可实现52.6%的木质纤维素降解率,主要归功于半纤维素和纤维素的大幅降解.相对未预处理污泥,预处理能有效促进木质纤维素类物质的厌氧消化,从而提高污泥有机质的能源转化率.
- 郝晓地曹兴坤胡沅胜
- 关键词：剩余污泥木质纤维素预处理热解厌氧消化
- 剩余污泥中木质纤维素稳定并转化能源可行性分析被引量：10
- 2013年
- 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.
- 郝晓地曹兴坤王吉敏胡沅胜
- 关键词：剩余污泥木质纤维素厌氧消化能源转化预处理
- 政策驱动欧洲磷回收与再利用被引量：16
- 2017年
- 从污水及动物粪尿中回收磷是20世纪的欧洲概念,传入中国业已十年之久。磷回收技术时至今日已经成熟,并无太大工程应用难度。然而,在我国沸沸扬扬10多年后,磷回收并没有真正步入市场轨道,一直停留在学术研究层面。究其原因,国家层面认识以及宏观政策缺乏成为阻碍我国磷回收产业化的主要瓶颈。有鉴于此,介绍欧洲国家有关磷回收计划实施的政策、法律、法规、指南等软性环境概况,从欧盟指南到各国政策,再到行动计划,全方位介绍欧洲国家有关磷回收与再利用的政策、法律等文件形成和发展过程,特别提及荷兰、瑞士、英国、法国、德国以及北欧诸国的具体行动计划,以期成为我国制定磷回收政策和法律的参考蓝本。
- 郝晓地宋鑫Mark van Loosdrecht江瀚
- 关键词：磷回收信息平台
- 剩余污泥转化能源的瓶颈与突破技术被引量：18
- 2014年
- 发展低碳经济演绎出污水处理"碳中和"运行的概念,其实质就是污水处理运行向着能源消耗自给自足的方向逼近。为此,剩余污泥厌氧消化转化能源技术重获生机。然而,污泥厌氧消化除受一般影响因素与工艺条件限制外,在很大程度上被污泥组分所控制。在简述有机物厌氧消化一般影响因素与工艺条件的基础上,总结、归纳出稳固的剩余污泥细胞体与木质纤维素结构是污泥转化能源的瓶颈所在,腐殖质的存在很大程度上也会抑制其他有机物的水解。通过适当预处理技术可实现对细胞破壁与木质纤维素破稳的双重效果,也可能会对腐殖质结构破坏产生一定影响。此外,研究在厌氧消化系统内屏蔽腐殖质抑制水解过程的方法亦十分重要。系统外部CO2或H2的介入有可能会刺激甲烷的生成,同时也存在一定程度上的"碳捕捉"作用。
- 郝晓地张璇蕾刘然彬胡沅胜
- 关键词：剩余污泥木质纤维素腐殖质
