铁基污泥水热炭强化二级生化出水深度脱氮效果研究

利用铁基污泥水热炭强化生物反硝化处理城市污水厂二级生化出水,可有效降低出水总氮(TN)的浓度。从不同碳氮比(C/N)条件下的脱氮效果及反应器内微生物种群变化方面分析了反硝化作用提升原因。在不同C/N条件下,在反应器中投加SHC-Fe^(0)、SHC-Fe^(2+)、SHC-Fe^(3+)三种铁基污泥水热炭均能提高反应器内的TN去除效率和碳源利用率。其中投加SHC-Fe^(2+)的3#反应器效果最佳,在C/N=3.0~3.2时,平均TN去除率和碳源利用率分别为60.8%和58.3%,且出水TN浓度低于5 mg/L。铁基污泥水热炭对微生物种群具有筛选作用,使具有反硝化作用的不动杆菌属(Acinetobacter)为反应器内的优势菌属,其丰度显著高于对照组。

污泥水热炭中磷及主要伴生金属元素的浸出行为

以水热碳化对市政污泥进行预处理,采用硫酸法对制得的污泥水热炭进行磷提取实验,同时考虑钙、铁、铝的释放,探究硫酸浓度、浸出时间、液固比对磷提取效果的影响。结果表明,水热炭中磷的形态以Ca-P、Mg-P为主,该形态有利于磷的提取利用。磷及相关金属的浸出率随硫酸浓度的增大而升高。长时间浸出会导致溶液形成硫酸钙晶体,降低磷和钙的浸出率,铁和铝的浸出率随着浸出时间的增加而升高,但所需浸出时间较长。液固比通过影响水热炭与酸的接触面积来影响磷及相关金属的浸出效果。在硫酸浓度为0.5 mol/L、浸出时间为120 min及液固比为50 mL/g的条件下,水热炭中磷的浸出效果最好,浸出率为93.8%,钙、铁、铝的浸出率分别为70.4%、54.5%、65.8%。

水热碳化技术用于污泥处理处置前景分析

由于土地利用受阻、填埋空间有限以及二次污染等问题,污泥处理处置主流技术路线在国内面临困境,所以亟需从科学方法角度分析其可行路径。根据污泥处置途径对含水率的要求,建议当污泥水分存在时先去除或转化有机物;同时从生物质转化技术角度进行了可行性分析,其中水热碳化技术具有处理对象无需干燥、易与其他废弃生物质及技术组合、产物无菌、磷回收率高等优势。污泥基水热生物炭有固-固转化和液相晶核转化两条形成途径,其热值与煤相当,脱水性能良好、磷富集回收率高、可固定重金属,其碳骨架作为氮磷缓释载体可增加土壤肥力,而且与无机肥减量配施兼具农业经济价值和环境生态效益。污泥水热碳化处理可实现污泥减量化、稳定化、无害化和资源化,推荐污泥处理处置方案为重力浓缩/机械脱水+水热碳化,该工艺适用于原位与分散处理,同时建议采用低温(150~170℃)水热碳化以避免高温下污泥发生美拉德反应生成溶解性难降解有机物,其液体产物可作为有效碳源补充到低碳源污水厂进水。

2种生物炭施用对滨海盐渍土土壤及植物影响的对比分析

改良滨海盐渍土对于园林绿化用地的拓展与生态景观的营造至关重要,是提升城市生态环境质量、丰富绿化多样性的必要举措。本研究对比分析2种生物炭在滨海盐渍土中的施用效果,评估其对土壤理化性质的改善及植物生长的影响。利用地被植物孔雀草(Tagete patula L.)进行室内盆栽试验,在滨海盐渍土中分别添加0.5%、1%、5%(质量比)的污泥水热炭和稻壳热解炭。对比研究两种生物炭不同比例施用对土壤理化性质的影响,并考察孔雀草的生长情况和生理生化指标的变化。结果显示,与稻壳热解炭相比,污泥水热炭在降低土壤pH、提高土壤氮、磷及有机碳质量分数方面表现出更优效果,但过度添加会增加土壤全盐量,以1%的添加比例改良效果最佳,能够在不增加盐渍土全盐量的同时显著降低pH,有效提升土壤有机质、全磷、全氮质量分数。此外,冗余分析表明,污泥水热炭通过降低离子胁迫和改善土壤营养状况来提升孔雀草的根系生长和活力水平,增强其抗盐胁迫能力,进而促进生物量积累。污泥水热炭在滨海盐渍土园林绿化用地中的应用从养分和植物生长的角度来看是可行的,但其长期应用的安全性还需要进一步的研究和评估。该研究将为滨海盐渍土园林绿化用地改良提供科学依据。