回料利用对食品工业污泥生物干化的影响

利用热风系统进行食品工业脱水污泥生物干化的污泥作为回料,在相同条件下探究不同比例回料利用对污泥生物干化效果的影响.结果表明,回料:稻草:污泥=1:1:4(质量比)时生物干化效果最好,高温期可维持72h且每日累积温度TD为30.96℃/d,单位水分去除量为287.45g/kg WM,但延长了生物干化周期,使得处理污泥负荷降低.三维荧光光谱分析表明回料利用实验组在生物干化高温期腐殖酸和富里酸类物质增多,TC由生物干化前的243.8~264.2g/kg WM下降至生物干化后的191.7~224.9g/kg WM,回料可增加TC保留量.单位水分去除所产生的CO_(2)排放量为168.7~226.9L CO_(2)/kg H_(2)O,利用回料可以提高混合物料的自由空域、增加了通风生物干化过程中的含氧量从而降低单位水分去除所产生的CO_(2)排放量.未添加回料的实验组TN在生物干化前后未出现明显变化,而回料利用条件下TN由最初的29.4~31.1g/kg WM持续升高至31.6~31.8g/kg WM,这主要是由于干化过程中水分的蒸发和有机物矿化导致的TN的浓缩效应.能量平衡分析结果表明,利用回料可有效降低翻堆和实验过程带来的热量散失,回料:稻草:污泥=1:1:4时水分蒸发所用热量数值最大但占比有所下降,占总消耗热量的78.25%.添加回料可有效提高水分去除以及碳氮保留,同时会增加生物干化后物料的腐熟程度,降低稻草调理剂用量,说明回料利用在食品工业脱水污泥热风系统生物干化中具有优化作用.

热风系统对食品工业污泥生物干化的影响

通过预热+热通风模拟工业余热对食品工业脱水污泥进行联合热处理,研究其在不同热通风(30,40,50℃)条件下生物干化效果和机理.结果表明,预热基础上热通风40℃时生物干化高温期可维持62h(>45℃)且每日累积温度TD为15.77℃/d,干化周期166h后物料含水率从68.95%下降至41.28%.三维荧光光谱分析表明初始物料中有机质以酪氨酸为主,TC由生物干化前的243.6~243.8g/kg WM下降至生物干化后的182.9~191.7g/kg WM,主要以CO_(2)的形式分解最终以腐殖酸的形式稳定存在,TN在整个过程中变化不大,NH_(4)^(+)-N从0.867~0.877g/kg WM下降至0.43~0.55g/kg WM,生物干化过程中NO_(3)^(-)-N含量较低,最终含量保持在2.94~6.54mg/kg WM.能量平衡和产物燃料特性分析结果表明,预热基础上热通风至40℃时用于水分蒸发的能量利用效率最高,占总消耗热量的85.34%,得到的产物具有最佳的燃料特性指数(75.52).

初始pH调控对MEC脱硫性能的影响及其微生物作用机制

采用微生物电解池(MEC)工艺,在阳极电活性微生物的协同作用下实现硫化物的脱除,是沼气脱硫新工艺和研究热点。针对长期运行的脱硫MEC工艺,由于非特异性阳离子竞争使阳极产生的质子向阴极转移受阻,造成MEC脱硫效率低、稳定运行难,本研究采用不同初始pH调控脱硫MEC的质子平衡,通过脱硫性能、电化学性能和微生物动力学解析,阐明pH调控对MEC脱硫性能的影响和微生物作用机制。结果表明,初始pH在7~9时均可形成稳定且具有高效脱硫功能的阳极生物膜,最大电流密度相近,脱硫效率均达95%以上,COD去除率80%以上。与初始pH为8、9相比,初始pH为7时,脱硫过程pH波动最小,MEC运行稳定,S^(2-)去除最高达100%;阳极生物膜的氧化还原峰最显著,质子与电子转移速率加快;优势微生物Thiomonas与Desulfovibrio丰度更高,主要参与硫化物的氧化脱除。可见,通过脱硫MEC阳极室初始pH的调控,可有效提高MEC脱硫工艺性能和运行稳定性,为沼气微生物电化学脱硫的应用提供技术支撑。

典型汽车零部件树脂颗粒热处理特性及动力学研究

为了探究汽车零部件注(吹)塑粒子的热处理特性,利用热重分析仪对北京顺义区6家典型汽车零部件企业的24种树脂粒子的失重特性进行分析。结果表明,24种树脂粒子在热重模拟注(吹)塑加工过程失重都较少。利用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Horowitz、Metzger提出的积分法计算得到24种树脂的平均活化能E为31.962~202.037 kJ/mol。同时,选取典型聚丙烯(PP)树脂粒子,在5、20和30℃/min不同升温速率下进行热重分析,利用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)、KAS、Starink三种等转化率法计算动力学参数,得到典型PP树脂在氮气气氛下热解反应的E分别是85.433、88.500和85.671 kJ/mol。采用积分主图分析法(Master-plots法)基于20℃/min热重分析确定其反应动力学最佳拟合模型为A4模型,反应机理函数为:f(x)=4(1-x)[-ln(1-x)]^(3/4),热解反应符合随机成核和核生长模型。

有机质组分对发酵工业污泥脱水性能的影响

该研究选取了味精、柠檬酸、酱油、食醋、赖氨酸和酵母6种典型生物发酵制品工业的废水污泥,开展了污泥有机质(VS/TS)、流变特性、胞外聚合物(EPS)与污泥脱水性能的分析及相关性研究。结果表明,发酵工业的剩余污泥VS/TS为62.22%~82.53%,脱水性能差异较大,酵母和柠檬酸污泥的脱水性能最差,毛细吸水时间(CST)分别高达(259.44±9.87)s和(251.71±8.85)s,污泥比阻(SRF)分别为(3.85±0.21)×10^(14)m/kg和(2.61±0.17)×10^(14)m/kg,其次为食醋和味精污泥;不同污泥的初始表观黏度(剪切速率10 s^(-1))相比极限表观黏度(剪切速率300 s^(-1))的差异更大,但都与CST和SRF成极显著正相关,说明发酵工业的污泥为黏度值越大污泥脱水性能越差。然而CST、SRF、污泥黏度等都与污泥的VS/TS成反比,与市政污泥结果相反。污泥EPS中有机质组分分析结果表明,除赖氨酸污泥外的其他污泥有机组分总量均为蛋白质>多糖>腐殖酸,酵母和柠檬酸污泥的蛋白质总量分别达(624.96±24.08)mg/(gTS)和(361.30±3.11)mg/(gTS),赖氨酸污泥的多糖总量高达(361.59±11.60)mg/(gTS);蛋白质在污泥各EPS层的含量分布均为TB-EPS>Slime-EPS>LB-EPS,且近50%的蛋白质和多糖分布在TB-EPS层中;从荧光光谱的分析来看,色氨酸类蛋白质在各EPS中占比最大,是主要蛋白类物质。脱水性能的相关性分析表明,污泥中腐殖酸及蛋白质组分与黏度、CST和SRF均成显著正相关,蛋白质对污泥黏度和脱水性能的影响比腐殖酸更大,Slime-EPS和LB-EPS层的蛋白质含量对污泥脱水性能的影响更显著。

玉米酒精生产过程COD产污系数计算模型的建立

基于玉米酒精生产工艺流程,采用实测和物料衡算结合的方法,分析玉米酒精生产关联物料,并建立关联物质量平衡方程。实验测得绝干全玉米的COD负荷值为1611 mg/g,在此基础上推导出玉米酒精生产工艺的COD产污系数与淀粉出酒率、玉米淀粉含量、胚芽收率、玉米油收率、杂醇油收率和干玉米酒糟收率的量化模型。采用国内行业相关参数值代入模型进行核算,并与《第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册》和《清洁生产标准酒精制造业》(HJ 581—2010)中的相关系数进行对比。结果表明:手册值在模型计算范围内;模型计算值略大于标准指标,与标准中一级COD产污指标基本一致。

MnO_(x)-CeO_(2)催化剂的氯苯氧化性能及反应机理

研究了Mn/Ce摩尔比、反应温度、氧气和水对MnO_(x)-CeO_(2)催化剂催化氯苯氧化性能(活性、选择性和稳定性)的影响,并分析了其理化性能、作用过程和反应机理.结果表明,在含H_(2)Ogas和O_(2)(体积分数均为5%)条件下,Mn_(2)Ce_(1)O_(x)在100,200和300℃下分别取得了80.6%,86.8%和97.5%的氯苯转化率;反应温度和氧气含量的增加及水的存在均有利于提高催化活性和反应稳定性;MnO_(x)和CeO_(2)复合提高了比表面积(128.61 m^(2)/g)、降低了孔径(6.17 nm)且增强了表面酸性(中酸和强酸位点)和氧化还原能力,价态电子交互循环过程(Ce^(4+)/Ce^(3+)←→—Mn^(4+)/Mn^(3+)/Mn_(2)+)和氧循环作用(吸附氧←→—晶格氧)是催化反应的关键驱动过程.氯苯分子吸附在Mn_(2)Ce_(1)O_(x)催化剂表面发生脱氯反应形成苯酚,进一步开环氧化为关键的乙酸盐中间物种,最终转化为CO_(2),HCl或Cl_(2),H_(2)O.水和氧气可以活化为羟基和[O*]等活性氧物种,促进了氯苯的吸附活化和中间产物的深度氧化,降低了中间副产物(氯代乙氧基、苯酚和醛类等)的形成与表面Cl物种的沉积,进而提升了催化活性和反应稳定性.

柠檬酸污泥热碱预处理厌氧发酵产酸研究

文章对食品发酵工业产生的柠檬酸废水剩余污泥进行热碱预处理后,同时采用批次与半连续运行方式进行污泥厌氧发酵实验,分析了污泥发酵液中挥发性脂肪酸(VFAs)、有机质、荧光组分、氮磷,以及污泥中的有机物含量、脱水性能和微生物群落的变化。响应面优化结果确定了柠檬酸污泥热碱处理的最佳条件为62℃,pH=10.6,处理1 h。热碱预处理使溶解性化学需氧量、溶解性总有机碳和蛋白质(PN)、多糖(PS)等浓度分别提高4.75倍、2.94倍、12.67倍、15.49倍,加快了厌氧发酵中VFAs的产生,其中前3 d总VFAs浓度上升速度最快,浓度为(6194.96±411.91)mg/L(以COD计);为保证VFAs底物充足,半连续组调整污泥发酵时间为3 d,物料更换率为1/3(SRT=9 d),虽然VFAs相比批次组有所降低,但仍呈上升趋势且乙酸浓度仍占VFAs的50%左右。荧光分析结果表明色氨酸类蛋白质、腐殖酸类物质、富里酸类物质为主要荧光物质。热碱预处理会使总磷提高2.23倍,但随着产酸的进行会不断降低,而NH_(3)-N随PN降解不断升高后基本保持不变。污泥的脱水性能将直接影响VFAs产量,而发酵后污泥过滤性能、脱水性能降低。批次和半连续厌氧发酵过程中污泥中的优势菌Firmicutes(厚壁菌门)相对丰度分别升高39.50%和48.88%。

黏质沙雷氏菌H04的有机磷降解活性及促生能力

通过解磷圈法(定性)和钼锑抗比色法(定量)评价黏质沙雷氏菌H04对有机磷源的解磷能力,并初步研究其对绿豆、小麦早期生长的影响。结果表明,H04对有机磷源(卵磷脂和植酸钙)均具有良好的解磷能力,溶磷量分别为(2.89±0.12)和(22.99±0.45) mg/L。黏质沙雷氏菌H04能产生酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和植酸酶,活性分别为(17.07±0.14)、(35.20±0.46)、(1 417.01±48.38) U/L,并且通过分泌碱性磷酸酶降解卵磷脂、分泌植酸酶利用植酸钙。对轮作作物种子促生试验结果表明,接种黏质沙雷氏菌H04的绿豆和小麦种子显著提高了发芽率和幼苗早期发育,尤其对绿豆的促进作用更显著,根长提高了162%,根系活力提高212%,为高效微生物菌剂开发提供了优良候选菌株。

物理组成对厨余垃圾堆肥恶臭组成及排放特征影响

为向生活垃圾(MSW)源头分类的环境绩效系统评估和恶臭防治提供基础数据,基于现场调研,探究了《北京市生活垃圾管理条例》(以下简称“《条例》”)实施前后的厨余垃圾堆肥厂恶臭组成及排放特征变化。结果表明,《条例》实施前后,厨余垃圾堆肥厂各单元的恶臭相对组成及比例变化明显:含氧化合物、蛋白质源含硫化合物和植物及果蔬来源的萜烯(主要柠檬烯)释放增加,三者质量占比由《条例》实施前的48.12%~72.20%、0.25%~0.39%和1.17%~3.16%分别增长为64.22%~92.65%、0.56%~43.54%和2.35%~9.58%。含硫化合物(甲硫醚、二甲基二硫醚和二甲基三硫醚)和萜烯成为除含氧化合物以外的重要嗅味贡献物质,嗅味贡献率分别由2.43%~17.20%和0.36%~3.11%增长为20.72%~45.69%和4.11%~27.90%。含氧化合物和萜烯是主要的臭氧污染前体物(臭氧生成潜势贡献率28.96%~88.28%和7.53%~31.40%)。含氧化合物主要是醇(乙醇、正/异丙醇)、乙酸乙酯、2-丁酮和正己醛。相应地,源于塑料袋、泡沫塑料、杀虫剂等的芳香族化合物的质量占比、嗅味影响和臭氧生成潜势贡献均有不同程度下降,分别降为1.16%~12.13%、0.65%~12.64%和3.59%~57.70%,尤其一类致癌物苯的释放减少使芳香族化合物总的致癌毒性降低。综合表明《条例》实施带来了厨余垃圾堆肥厂的恶臭组成及环境生态影响的显著改变。

施用餐厨垃圾调理剂对果园土壤有机碳组分的影响

为研究施用餐厨垃圾调理剂对土壤有机碳组分的影响,以果园土壤为研究对象,从时间、空间维度解析长期施用餐厨垃圾调理剂对土壤有机碳积累、组成及其分布规律的影响,结合CPMI(碳库管理指数)和相关性分析,揭示施用餐厨垃圾调理剂对土壤碳汇的影响机制.结果表明,施用餐厨垃圾调理剂可显著提高土壤中w(TOC)(TOC为总有机碳),并随施用时间的增加逐渐向深层土壤迁移,改善TOC分布状况.随着施用餐厨垃圾调理剂时间的增加,0～20 cm土壤层中w(NOC)(NOC为非活性有机碳)和30～40 cm土壤层中w(AOC)(AOC为活性有机碳)呈增加趋势,AOC分配比例低于NOC分配比例.随着施用时间的增长,0～30 cm土壤层中w(POC)(POC为颗粒有机碳)显著提高,最大值为42. 94 mg/g,MOC(矿质结合态有机碳)分配比例与POC分配比例呈相反变化趋势,有利于提高土壤碳稳定性.各土壤层中CPMI均大于空白对照组,最大值为154. 437,表明施用餐厨垃圾调理剂有利于提升土壤肥力.相关性分析表明,w(POC)与p H呈负相关,与含水率、EC(电导率)、w(OM)(OM为有机质)呈正相关,其中与含水率相关性最高(R=0. 91).可见,长期施用餐厨垃圾调理剂对提高果园土壤碳汇、改善土壤肥力具有重要意义,研究结果有助于进一步提升土壤碳汇的新型土壤调理剂的研发与应用.

预加热对柠檬酸脱水污泥冬季生物干化的影响

利用预加热污泥(15℃~30℃)方式进行了柠檬酸脱水污泥冬季生物干化的效果及机理研究.结果表明,脱水污泥预热至20℃时可使生物干化高温期维持5.5d且最高温度可达57℃,干化14d污泥含水率从70%下降至34.80%,同时结合水含量降低了65.58%,远高于其他预热组的44.39%~49.53%的结合水去除率.能量平衡分析结果表明,污泥预热至25℃的生物产热量最高,但预热至20℃时用于水分蒸发的能量利用率最高,占总消耗热量的82.62%.此外,污泥胞外聚合物的蛋白质和多糖分析显示,LB-EPS和TB-EPS中蛋白质与多糖的比值和污泥结合水含量呈正相关,高温期Slime-EPS LB-EPS、EP-EPS层蛋白质含量显著降低,说明蛋白质降解是柠檬酸脱水污泥生物干化的主要产热与脱水机理.

餐厨垃圾调理剂对果园土壤团聚体组成及分布的影响

针对我国贫瘠果园土壤结构和功能退化的问题,以餐厨垃圾制备的土壤调理剂为研究对象,从时间和空间两个层面,采用DR 0.25(团粒结构体占比)、MWD(平均质量直径)、GMD(几何平均直径)和分形维数评价长期施用餐厨垃圾土壤调理剂对贫瘠果园土壤团聚体结构特征及其有机质赋存转化的影响.结果表明:施用餐厨垃圾土壤调理剂可增加0~20 cm土壤层中粒径<0.25 mm微团聚体的W w i(水稳性团聚体占比),施用3 a后其W w i最大值为23.04%,有利于提升土壤抗侵蚀性;随着施用餐厨垃圾土壤调理剂时间的延长,30~40 cm土壤层的DR 0.25逐渐增加,施用5 a后各土壤层MWD和GMD均大于对照组;随着施用时间的延长,相同深度土壤层的分形维数逐渐减小,施用5 a后0~20 cm土壤层分形维数最小值为2.13,表明施用餐厨垃圾土壤调理剂有利于改善土壤团聚体粒径分布和土壤分维特征;施用餐厨垃圾土壤调理剂可提升0.5~5 mm粒级团聚体中的有机质含量.研究显示,长期施用餐厨垃圾土壤调理剂可改善土壤团聚体粒径和有机质的分布,有助于土壤团聚体中有机质的赋存转化,提高团聚体稳定性和土壤抗侵蚀力.

丝状真菌调理对柠檬酸污泥脱水性能的影响

利用实验室分离的丝状真菌Aspergillus niger SS5对柠檬酸污泥进行了污泥脱水前的生物调理.结果表明,菌液浓度和调理时间是影响污泥脱水性能的主要因素,调理后污泥的脱水性能?沉降性能均有明显改善,调理后的污泥负电荷减少,粒径显著增大,结合水含量比未投加菌液的空白对照降低了近40%.同时,真菌调理显著降低了上清液COD及污泥各EPS层的蛋白质和多糖含量,EPS中蛋白质的降解与污泥结合水含量、D50和Zeta电位显著相关,是影响柠檬酸污泥脱水性能改善的重要因素,且有机物的降解并未导致污泥pH值的显著变化,这和柠檬酸污泥拥有较大的酸碱缓冲容量有关.采用20mL/g DS的Aspergillus niger SS5调理柠檬酸污泥,调理3d可使泥饼含水率降至71.98%,且调理过程无化学药剂加入,更有利于柠檬酸等食品发酵类工业污泥的后续资源化综合利用.

白酒陶瓷包装的重金属溶出研究概况与展望

用陶瓷贮存白酒是中国千百年来的传统,陶瓷包装中重金属离子的溶出对白酒酒质风味和人体健康的影响一直为研究者所关注,但针对白酒陶瓷包装的重金属溶出影响机制研究相对较少。分析总结了近年来白酒陶瓷包装中重金属溶出分布及影响因素的研究现状和进展。通过对陶瓷釉料中主要成分的分析看出,重金属助溶剂和着色剂是陶瓷包装重金属溶出的主要来源。对比国内外陶瓷制品相关重金属溶出限量标准和分析测试方法发现,目前限量标准主要控制Pb和Cd,但一些研究表明陶瓷包装中Zn和Ni的溶出也不容忽视。进一步对白酒陶瓷包装中重金属溶出影响因素的分析发现,陶瓷釉料成分比例及厚度、白酒的pH值和酒精度都会影响陶瓷包装中的重金属溶出,离子交换过程和玻璃基体溶解被认为是陶瓷包装中Pb的主要溶出机理,且研究表明高酒精度白酒有利于减少总酸的形成并抑制陶瓷包装中重金属的溶出。未来可进一步探讨白酒的酸度、酒精度和酯类物质与陶瓷包装中重金属的相互作用及影响机制,为从白酒陶瓷包装的生产源头到白酒贮存消费的全过程减少和控制重金属溶出提供科学依据。

典型农业废弃物干式厌氧发酵产氢影响因素的研究

以5种典型农业废弃物(猪粪、鸡粪、秸秆、餐饮垃圾和厨余垃圾)为研究对象,采用干式厌氧发酵产氢技术,研究不同初始pH、温度对产氢潜力和代谢途径的影响。结果表明,当中温、初始pH为7.0时,餐饮垃圾产氢效果最佳,最大累积产氢量为261.96mL,最大产氢速率为15.18mL/h,氢气体积分数最大值为64.61%;当中温、初始pH为6.0时,秸秆产氢效果最好,最大累积产氢量为254.41mL,最大产氢速率为24.50mL/h,氢气体积分数最大值为65.54%。5种农业废弃物干式厌氧发酵产氢的代谢途径均以丁酸型发酵为主。

饮用水中卤代苯醌类新型消毒副产物研究进展

卤代苯醌(HBQs)是近年来饮用水中新检出的一类未受控消毒副产物,相比于三卤甲烷、卤乙酸等受控消毒副产物,其在水中的存在浓度更低,仅为ng/L水平,而细胞毒性和遗传毒性更强,同时具有生殖发育毒性。由于长期接触HBQs可能存在健康风险,综述了饮用水中目前HBQs的存在水平、前驱物、毒性及生成影响因素、控制与去除技术等进展,拟为将来对HBQs的深入研究提供支持,对其潜在健康风险的评估和饮用水卫生标准的制定提供科学依据。

可降解液体地膜的研究现状及应用展望

系统归纳了一种完全可生物降解农业覆盖材料——可降解液体地膜的种类、特点和性能,重点介绍和分析了基于高分子接枝共聚机理的天然高分子材料类液体地膜的代表性技术及其制备机理。同时,对国内外代表性液体地膜材料的应用现状及效果进行了评估,并针对目前液体地膜的发展难点提出见解,以期为新型液体地膜材料的开发及其性能的提升提供技术支撑。

固体浓度及上清液有机物对柠檬酸污泥pH缓冲容量的影响

本文选取柠檬酸污泥作为研究对象并与市政污泥比较,探讨了固体浓度和上清液有机物对污泥pH缓冲容量的影响.结果表明,柠檬酸污泥的pH缓冲容量(9.50 mmol·L^(-1))比市政污泥(6.61 mmol·L^(-1))高出40%以上.污泥体系的固体浓度越大或上清液中有机物物浓度越高,则污泥的pH缓冲容量越大.污泥的pH缓冲容量与污泥固体和上清液pH缓冲容量的加和并不一致,但上清液有机物均比固体浓度对污泥体系的pH缓冲容量影响更大.

BCR提取法测定白酒陶瓷包装中重金属形态

采用BCR提取法、总量微波消解法和乙酸提取法对照研究白酒陶瓷包装中Pb、Cd、Zn、Ni和Co的溶出量及形态分布。结果表明,BCR提取法的重金属形态之和是微波消解后陶瓷包装中重金属总量的84.90%～109.38%,且含量均为Zn>Ni>Pb>Co>Cd;基于BCR提取形态的重金属溶出风险Zn和Ni最高,Pb和Co的溶出风险中等,而Cd几乎无溶出风险。BCR提取形态中弱酸提取态和可还原态之和是4%乙酸24 h重金属溶出量的79.55%～411.75%,相关分析表明弱酸提取态和体积分数4%乙酸浸泡溶液的相关性更显著。基于BCR可提取形态的相关分析,说明陶瓷包装材料在长期贮存含有酸、还原性和氧化性物质的白酒时可能会增加重金属溶出的风险。因此,采用BCR提取法可进一步深入分析白酒陶瓷包装的重金属溶出特征,为探讨重金属溶出对白酒酒质与人体健康风险提供科学依据。