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8期专题第10届中日固体废物处理与资源循 [复制链接]

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编者按:

中日固体废物处理与资源循环会议是由中日固废污染控制领域学者共同发起,共同探讨固废领域存在的问题、创新发展和学术交流等内容的国际会议,旨在促进中日两国专家学者在固体废物处理处置与资源化技术领域的交流与合作,共同改善人类赖以生存的环境。其首届会议于年12月2—7日在日本九州大学(福冈)举行,然后依次在成都、鹿儿岛、重庆、北海道、青岛、冲绳、杭州、京都等地成功举办,曾主办过会议的单位有日本九州大学、西南交通大学、重庆大学、日本北海道大学、日本室兰工业大学、青岛理工大学、同济大学、浙江工商大学等。中日固体废物处理与资源化循环国际会议已逐渐成为中日固废专家交流的品牌会议。

年8月23—27日,由北京科技大学和日本九州大学主办,清华大学、北京林业大学、中国环境科学研究院、首钢环境产业有限公司协办的“第10届中日固体废物处理与资源循环国际会议”在北京科技大学顺利举行,来自日方的30余位代表和中方的余位代表参加了本届会议。本次会议主题包括固体废物管理、规划及*策,固废循环再利用,有机废物的生物处理技术,垃圾填埋技术,垃圾焚烧技术和污染场地修复技术等。本次会议的成功举办促进了中日两国科研工作者在相关研究领域的深入了解,为搭建两国长期、常态化的交流平台奠定了基础,也为两国的环保企业提供了良好的学习、交流、合作契机。

鉴于此,《环境工程》期刊邀请“第10届中日固体废物处理与资源循环国际会议”会议主办方——北京科技大学汪群慧教授担任本期专栏主编,从中日两国学者的参会论文中,挑选一批兼具创新性、代表性和实践指导价值的优秀论文,通过专栏的形式出版,其内容涉及了城市有机废物资源化、剩余污泥的资源化与能源化、粉煤灰综合利用、餐厨垃圾处理等热点问题,以期为相关领域的科研和工程应用提供有益参考。

汪群慧

(专栏主编)

北京科技大学教授,博导,本科和硕士毕业于哈尔滨工业大学,博士毕业于日本九州工业大学,现兼任中国环境科学学会固体废物分会副主任委员和循环经济分会专委会副主任、中国工程咨询协会生态环境专委会副主任委员、北京市环境科学学会理事、全国注册工程师环保专业管理委员会专家委员、中国环保产业协会固体废物处理利用委员会专家委员、中国化工学会工程热化学专业委员会委员、《环境工程》等期刊编委。主要从事固体废物的资源化与能源化、环境生物技术、污水处理等领域的研究。已主持和参与完成国家级项目二十余项。获省部级二、三等奖3项;发表SCI论文余篇(其中第一或通讯作者90余篇);以第一发明人获授权发明专利40余项;主编论著和教材3部。培养博士毕业生40名,硕士毕业生余名,多次获北京科技大学“研师亦友我最喜爱的导师”“我爱我师-我心目中最优秀的老师”“十佳学术之星优秀导师”等称号。

01

日本城市有机废弃物甲烷发酵资源化系统案例分析及最新研究进展

程辉1李烨媚1任媛媛1张涛1朱爱*1覃宇1李玉友1,2*

1.日本东北大学工学研究科土木与环境工程系

2.日本东北大学环境科学研究科环境科学系

摘要:为建设可持续发展社会,日本近年来大力推动甲烷发酵以实现城市有机废弃物的减量化和资源化。首先介绍了日本城市有机废弃物资源化的2个实用案例,长冈市厨余垃圾沼气发电中心和丰桥市生物质资源利用中心的设计和运营状况。两者的长期稳定运行及产能效果验证了甲烷发酵技术在城市有机废弃物减量化和资源化上的可行性。其次,为了应对社会发展趋势和城市有机废弃物处理的技术需求,介绍了日本有关厨余垃圾、污泥以及废纸(城市有机废弃物的3大组分)的单独发酵及共发酵的部分研究成果。此外,简要介绍了应用厌氧膜生物反应器(AnMBR)进行相关高效甲烷发酵的最新研究成果。并根据实用案例调查和实验研究结果,以万人口城市为例,对城市有机废弃物的各种甲烷发酵系统的产能效果进行了模拟概算。

关键词:城市有机废弃物;甲烷发酵;共发酵;AnMBR;沼气发电

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02

自吸式曝气搅拌装置用于高温好氧消化系统的供氧性能研究

张敏田代幸宽酒井谦二*

九州大学生物资源环境科学学府

摘要:将曝气搅拌一体式自吸式曝气搅拌装置应用于自热式高温好氧消化(45~65℃)系统,并与传统曝气搅拌分离式的盘式涡轮搅拌装置进行对比,系统考察了2种曝气搅拌装置的供氧性能与经济可行性。结果表明:自吸式曝气搅拌装置适用于搅拌速度为~1r/min,过低或过高的搅拌速度都会影响系统的供氧能力;当搅拌速度为r/min,曝气量为0.5L/min(通气率)时,盘式涡轮搅拌装置的KLα值为.01h-1,低于同条件下的自吸式曝气搅拌装置。盘式涡轮搅拌装置在相同曝气条件下,50℃时的KLα值高于30℃时。在0r/min转速下,为实现相同的KLα值,自吸式曝气搅拌装置的电能消耗约为盘式涡轮搅拌装置的1/3。

关键词:自吸式曝气搅拌装置;盘式涡轮搅拌器;总氧传递系数;自热式高温好氧消化;电能消耗

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03

新兴污染物对剩余污泥厌氧发酵产氢的影响研究

张静1赵建伟1,2孙英杰1,2*王亚楠1,2辛明学1

1.青岛理工大学环境与市*工程学院

2.青岛市固体废物污染控制与资源化工程研究中心

摘要:厌氧发酵产氢是污泥资源化利用的一种重要途径,然而污水处理过程中新兴污染会通过各种途径转移至污泥中,影响污泥的后续处理。总结了抗生素、表面活性剂、工业添加剂、溴系阻燃剂(BFR)4种新兴污染物在污泥中的污染现状,阐述了新兴污染物对污泥发酵产氢的影响,并揭示了相关作用机制。同时,分析了新兴污染物在污泥发酵体系的降解转化规律。最后,对今后污泥中新兴污染物的研究做了展望,以利于污泥的资源化利用。

关键词:新兴污染物;厌氧发酵;污泥;产氢;降解

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04

不同预处理方法对污泥厌氧发酵产酸效果的影响

柯壹红1,2曾艺芳3李华藩1,2陈洁洁1吴春山1刘常青4郑育毅1*

1.福建师范大学环境科学与工程学院

2.福建省污染控制与资源循环利用重点实验室

3.福建省闽环试验检测有限公司

4.福建师范大学地理科学学院

摘要:预处理污泥厌氧发酵不仅可有效处理污泥,而且可产生挥发性脂肪酸(VFAs),实现污泥资源化利用。通过批式试验,探究酸(pH为3、4)、碱(pH为10、11)和低温(70,90℃)预处理条件下污泥厌氧发酵产酸效能。研究发现,在不同预处理污泥厌氧发酵过程中,VFAs的积累主要发生在发酵前24h,产酸效果表现为pH=1℃pH=℃pH=3pH=4控制组,碱处理产酸有较明显优势,酸处理效果最差。乙酸为VFAs的主要成分,pH=11组的乙酸浓度最高达到.31mg/L,为控制组的5.2倍。甲烷产量在厌氧发酵后期逐步上升。考虑到嗜酸产甲烷菌对VFAs的消耗以及经济性,选取24h为最佳发酵时间。

关键词:污泥;VFAs;低温热处理;酸处理;碱处理

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05

聚合物改性粉煤灰制备多孔复合材料及其性能研究

宋萌珠*KAEWMEEPatcharanatJOGiun高桥史武

东京工业大学环境社会理工学院

摘要:制备了高掺量粉煤灰为基质的聚乙烯醇/纤维素复合多孔材料。该复合材料制备过程简单易行,不需高温高压。通过XRF、XRD、FT-IR、SEM以及压汞法对该粉煤灰复合材料进行了表征和结构分析,探索了原料混合比例、干燥温度对样品结构和性能的影响。研究发现:聚乙烯醇可以有效提高该复合材料的无侧限抗压强度,纤维素可有效改善材料的孔隙结构;材料的孔隙主要来自水分蒸发过程中的气泡聚合,在外部不加压的条件下制备样品,需控制干燥温度对样品内部孔隙结构的影响。当粉煤灰含量为80%,聚乙烯醇含量为10%,纤维素含量为10%时,复合材料具有较好的孔隙率、孔隙结构、抗压强度和吸水性及保水性。有一定强度的以粉煤灰为基质的亲水性材料也适合作为吸附材料或滤料,未来可以进一步通过改善材料内部结构,以及活化功能性官能团以提高材料的综合性能,为粉煤灰的综合利用拓展途径。

关键词:粉煤灰;聚乙烯醇;纤维素;多孔材料

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06

腐植酸改性生物质电厂灰固定化微生物修复石油烃污染土壤

郑瑾1,2*王馨妤1,2,3李杰4宋权威1,2李鸿莉5王晓玲6田佩婷7

1.石油石化污染物控制与处理国家重点实验室

2.中国石油集团安全环保技术研究院有限公司

3.中国石油大学

4.中国石油*油田公司百口泉采油厂

5.中国石油兰州石化公司

6.北京师范大学

7.大庆油田水务公司

摘要:以生物质电厂灰为载体,用腐植酸对其改性后,负载石油烃降解菌形成固定化菌剂对原油污染土壤进行修复,其中对生物质电厂灰改性的最佳条件以及固定化菌剂对原油污染土壤的修复效果进行了考察。结果表明:生物质电厂灰改性的最佳条件为:电厂灰粒径10~40目,固液比1∶1,改性时间4h,改性后孔状结构增多且表面粗糙,有利于微生物的附着,固定的微生物数量可达1.5×CFU/g。进行60d的修复后,固定化菌剂对污染土壤中石油烃的降解率达到51.9%,比游离菌提高了25.0%,对长链正构烷烃、芳香烃及胶质的降解率分别提高了9.6%、31.7%和37.5%。固定化生物质电厂灰的应用使石油烃降解菌得到保护和支撑,提高了土壤基础呼吸速率和土壤酶活性,实现了石油烃的高效降解。因此,腐植酸改性生物质电厂灰是一种在石油污染土壤修复方面具有应用潜力的微生物固定化材料。

关键词:生物质电厂灰;固定化微生物;石油烃;腐植酸;污染土壤

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07

餐厨垃圾厌氧保存的抑菌效果及机理分析

宋娜1任媛媛2王万清1张丽荣1关伟杰3章爽3汪群慧1,3*

1.北京科技大学天津学院环境工程系

2.日本东北大学工学研究科土木与环境工程系

3.北京科技大学能源与环境工程学院环境工程系

摘要:餐厨垃圾水分和有机物含量高,极易腐败、发臭,严重影响城市环境及其资源化利用。研究了不同保存方式对抑菌效果的影响。研究结果表明:除灭菌保存外,其他3种保存方式下样品中大肠杆菌数量顺序为直接厌氧保存组乳酸菌厌氧保存组自然保存组,这与样品保存期间水解酸化产物(有机羧酸和乙醇等)的浓度、乳酸+乙酸在水解产物中占比排序相反。为探究厌氧保存过程中有机酸的抑菌效果,选用大肠杆菌作为腐败菌,开展了牛津杯抑菌实验以及96孔板协同抑菌实验,结果证明,起抑菌作用的物质主要为未电离的乳酸和乙酸分子而非H+;乳酸、乙酸和乙醇的最小抑菌浓度分别为2.5,1.25,35g/L,且乳酸+乙酸、乳酸+乙醇和乙酸+乙醇的部分抑菌浓度(FIC)指数分别为0.12、0.03和0.22,证明这3种水解产物中两两之间具有协同抑菌作用。

关键词:餐厨垃圾;厌氧保存;抑菌;协同

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08

某典型餐厨垃圾综合处理项目实例

周建华1,2,3,4陈锋1,2,3,4

1.北华航天工业学院建筑工程学院

2.河北省航天遥感信息处理与应用协同创新中心

3.航天遥感信息应用技术国家地方联合工程研究中心

4.河北省航天遥感信息工程技术研究中心

摘要:我国餐厨垃圾产量已占城市固体废物的50%以上,推进餐厨垃圾资源化利用和无害化处理是目前亟待解决的问题。某市餐厨垃圾综合处理试项目,由预处理系统、厌氧发酵系统、沼气净化储存系统、沼渣沼液处理系统及除臭系统5部分组成,占地面积00m2,总投资万元,处理规模t/d,平均沼气产量m3/d,其中,甲烷含量在60%以上。该餐厨垃圾项目较好地实现了垃圾减量化、资源化,可为其他城市餐厨垃圾处置提供参考。

关键词:餐厨垃圾;厌氧消化;综合处理;工程实例

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09

圆红冬孢酵母利用生物柴油副产物粗甘油产油脂的影响因素分析

高振1马晓宇1高明1王晓娜1张敏2吴川福1*汪群慧1

1.北京科技大学能源与环境学院

2.日本九州大学生物资源环境科学学府

摘要:以餐饮废油制备生物柴油的副产物粗甘油为碳源,采用圆红冬孢酵母发酵生产微生物油脂。通过对发酵影响因素的优化,确定了最适发酵条件为:种子复苏时长24h、富集时长10h、接种量为6%、初始粗甘油浓度为60g/L、C/N为60、有机氮占总氮比例为75%、发酵体积为mL、发酵温度为30℃、发酵时间为6d,在此条件下,获得总产油量为10.56g/L,油脂产率为0.。与无机氮源硫酸铵相比,有机氮源蛋白胨的添加显著提高了油脂含量和总产油量。通过测定油脂的脂肪酸成分并利用Hoekman方程估算所得生物柴油的性能指标,表明其符合中国、美国及欧盟标准。该方法既为粗甘油的再利用提供了一条新途径,又为生物柴油的生产提供了廉价的原材料。

关键词:微生物油脂;圆红冬孢酵母;粗甘油;影响因素;好氧发酵

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10

污泥与不同pH值渗滤液联合厌氧发酵产氢分析

李华藩1柯壹红1张清怡1杨琳1郑育毅1刘常青2*

1.福建师范大学环境科学与工程学院

2.福建师范大学地理科学学院

摘要:以污泥与垃圾焚烧厂渗滤液为原料,通过小瓶批式试验,考察了垃圾渗滤液的添加量以及渗滤液初始pH对联合厌氧消化产氢的影响。结果表明:未添加污泥的渗滤液本身也可以在厌氧发酵过程中产氢。而污泥与垃圾渗滤液联合厌氧发酵,当渗滤液初始pH为5.20时,添加90%的渗滤液体系产氢量最大,为.58mL,最大产氢速率也最高,为9.56mL/h;当初始渗滤液pH为4.47时,最大产氢量出现在渗滤液添加剂量为60%的样品,为57.73mL,随后减小,但最大产氢速率在添加40%的渗滤液达到峰值,为5.11mL/h。

关键词:污泥;渗滤液;联合厌氧发酵;生物制氢

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11

中国生活垃圾分类*策制度的发展演变历程

孙晓杰1,2*王春莲1,2李倩1,2张红霞1,2叶宇航1,2

1.桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室

2.桂林理工大学广西岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心

摘要:系统考察我国垃圾分类*策的演化过程、阶段特征和取得成效,是合理制定和有效执行垃圾分类*策的重要基础,有助于新时代垃圾分类体系和垃圾分类制度的加快建立和实施。以垃圾分类*策制度的历史演变为主线,将中华人民共和国成立以来的垃圾分类*策历史发展划分为5个阶段:1)基于垃圾回收利用的分类收集启蒙阶段(—年);2)生活垃圾分类法律法规制定的初期阶段(—年);3)基于垃圾分类实践的分类标准制定阶段(0—5年);4)生活垃圾分类制度筹建阶段(5—6年);5)生活垃圾分类制度的确立和实施阶段(7年至今)。分析表明,我国初步形成了符合国情且较为完善的垃圾分类*策制度体系,垃圾分类制度的实施,可显著改善生活环境,节约资源,提高社会文明水平,对推动绿色发展、建设美丽中国具有十分重要的意义。

关键词:生活垃圾;垃圾分类;*策;制度

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12

剩余污泥胞外聚合物回收:藻酸钠正渗透分离的影响因素

曹达啟*孙秀珍方晓敏靳景宜杨晓璇郝晓地

北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室/中—荷未来污水处理技术研发中心

摘要:剩余污泥中胞外聚合物(EPS)具有巨大的回收价值。然而,回收的EPS溶液含水率接近%,其浓缩脱水是亟待解决的关键问题。正渗透(FO)膜分离具有膜污染小、浓缩率高、耐高浓度等特点,已成为新兴的节能脱水技术。提出了一种新型的死端FO浓缩方式,调查了模拟EPS(藻酸钠)的正渗透脱水行为。结果显示:FO膜活性层朝向料液侧时水通量下降速率小;类似于外加压力驱动,扫流模式可以减轻FO膜污染,提高水通量;为防止FO膜的拉伸变形,隔板需进行合理设计(如适宜的开孔率),以缓解水通量的下降;不同于外加压力驱动,尽管Ca2+也可减轻膜污染,但效果有限。

关键词:胞外聚合物;回收;正渗透;膜污染;藻酸钠

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13

渗滤液对不同管材的结垢性腐蚀研究

李敏1赵锐1*邱忠平2王小倩1

1.西南交通大学地球科学与环境工程学院

2.西南交通大学生命科学与工程学院

摘要:渗滤液成分复杂,在收集和输运过程中极易引起管道结垢腐蚀,对环境形成潜在风险。选取4种典型管材,包括钢管、镀锌管、HDPE管和PVC管作为实验管材,制备样片后分别浸置于有氧和厌氧条件控制下的渗滤液中,研究其耐腐蚀性能。通过样片称重分析,结合材料性能表征,发现材料结垢量、腐蚀程度与其表面粗糙度显著相关;通过样片的结垢性腐蚀程度分析,4种材料的优劣顺序为HDPEPVC镀锌管钢管。研究结果对渗滤液收集输运系统管材选择及保障填埋场安全运营具有一定指导意义。

关键词:垃圾渗滤液;管道材料;结垢;腐蚀

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