秸秆废物高值转化5-羟甲基糠醛的研究动态分析

废弃秸秆产量大,以秸秆类生物质废物制备5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural, HMF),是绿色安全资源化处理处置的途径之一,可有效缓解固废处置、可再生能源发展和环境的压力,为国家战略储备提供新思路。为了解秸秆废物高值转化HMF的研究热点与发展趋势,借助文献计量方式进行归纳总结,利用VOSviewer和CiteSpace软件对关键词进行可视化分析。结果显示:近20 a,国内外研究热点主要聚焦于秸秆废物的预处理、生物质高值转化HMF的核心技术以及制备HMF的潜力提升策略等方面。然而,该领域发展过程中仍存在HMF产率低、预处理成本大、分离提纯困难和产业化困难等问题,还有待进一步的开发和探索。根据对研究主题发展脉络和突现词分析,推测制备液体燃料、精细化学品等可能是秸秆废物高值转化HMF的发展方向,可为秸秆废物高效高值利用提供科学支撑。

浙江省纺织染整企业废水中可吸附有机卤化物调查研究

2012年,中国颁布了《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB 4287—2012）,新增了可吸附有机卤化物（AOX）的排放限值。在浙江省内选取了化纤布料、印染加工、棉麻纺织品、针织布料和丝绢纺织品生产及加工5类主流的纺织染整企业,对废水中的AOX浓度、来源和去向进行了调查。结果表明,5类企业外排废水AOX的质量浓度为0.606~5.402mg/L,均低于GB 4287—2012的AOX限值（12mg/L）,其主要来源为生产过程中的染色工序。虽然废水中AOX已达标排放,然而大量有机卤化物却富集于剩余污泥中。好氧池剩余污泥中已吸附有机卤化物（AOX-S18）质量浓度为462.2~2 146.6mg/kg,印染加工、棉麻纺织品和针织布料生产及加工企业剩余污泥中AOX-S18均超过欧洲委员会（CEC）规定（500mg/kg）,其中印染加工企业的最高浓度是CEC标准的4倍多。剩余污泥中的有机卤化物污染是今后浙江纺织染整行业需要重点关注的问题之一。

杭州市某典型建筑垃圾资源化处理项目的技术过程碳减排效益分析

采用生命周期评价方法对杭州市某年处理10万t的典型建筑垃圾资源化处理项目进行技术过程的碳减排效益分析,主要包括破碎分选、高值外售、再生利用、除尘系统和最终处置5个工艺单元。结果显示,建筑垃圾资源化处理项目的技术过程具有明显的碳减排效益,处理1.00 t建筑垃圾的碳排放量为-423.85 kg(以CO_(2)当量计),主要得益于高值外售和再生利用两个工艺单元的碳减排,尤其是再生利用工艺单元的4条生产线(砌块生产线、联合磨粉生产线、水稳拌合站和燃料棒生产线)。建议进一步提高建筑垃圾的精细化物理分离率以减少填埋处置量,开发低耗高效的建筑垃圾除尘工艺或设备,尽可能多地资源化利用建筑垃圾。

生物絮凝剂与改性沸石复配处理猪场废水厌氧消化液的响应面优化

采用响应面分析法(RSM)对红平红球菌所产发酵液与聚合氯化铝(PAC)复配处理高岭土悬浊液及发酵液与改性沸石复配处理猪场废水厌氧消化液的过程进行了优化.设定的响应值分别为絮凝率和絮体粒径,COD和氨氮去除率.实验分别拟合了关于絮凝率,絮体粒径,COD去除率和氨氮去除率的二次模型,决定系数(R2)分别为0.8933,0.8353,0.7819和0.8343,表明拟合情况良好.根据响应值的分布情况,确定高岭土悬浊液的最佳絮凝条件为发酵液3.7mL/L,PAC 49mg/L,pH值8.7,CaCl224mg/L,反应时间15min,相应絮凝率和絮体粒径分别为96.3%和0.67mm;猪场废水厌氧消化液的最佳絮凝条件为发酵液4.5mL/L,改性沸石12g/L,pH值8.3,CaCl216mg/L,反应时间55min,相应COD,氨氮去除率分别为87.9%和86.9%.

加压溶气生化气浮法处理生活污水的脱氮试验研究

将加压溶气气浮技术与加压曝气生物氧化技术相结合,开发了加压溶气生化气浮(PA-DAF)法,用于处理生活污水。结果表明,DO和C/N对反应器的脱氮效果有显著影响。DO质量浓度提高到3.5mg/L后,氨氮去除率提高到将近99%。当DO质量浓度为2.5mg/L时,TN去除率达到最大值77.50%。高C/N条件下系统会抑制硝化能力。该反应器能很好地创造缺氧微环境,出现了同步硝化反硝化现象,并对其形成机制进行了分析。

腐殖酸及钙盐对危险废物焚烧残渣中Cu的协同稳定化作用

针对危险废物焚烧残渣中重金属Cu的高浸出浓度特性,本研究采用腐殖酸及钙盐作为稳定剂进行协同处理。研究发现不同剂量的腐殖酸与钙盐的添加能不同程度地降低残渣中重金属Cu的浸出毒性并满足填埋处置要求,而三种稳定剂的协同稳定化作用能比各自单因素具有更强的稳定化效果,当富里酸、胡敏酸和钙盐的添加量分别为10%、0.7%和0.35%时具有最佳的Cu稳定化效果。三种稳定剂的协同稳定化后的固化处理则能进一步降低残渣中重金属Cu的浸出毒性,当水泥添加量为10%时固化块养护7 d后已能满足填埋场标准,降低水泥添加量至5%时固化块则需养护14 d方能满足填埋场标准,不同水泥添加量处理下的固化块均具有较好的酸缓冲能力和无侧压抗压强度,可安全进入填埋场进行最终处置。腐殖酸在危险废物的重金属无害化处理具有较大潜力。

基于文献计量学的生活垃圾焚烧飞灰资源化利用研究现状及发展趋势分析

随着生活垃圾焚烧产业的飞速发展,生活垃圾焚烧飞灰(以下简称“飞灰”)的处理处置问题日渐严峻。基于Web of Science核心合集数据库,利用VOSviewer软件,从文献计量学角度解析了近15 a飞灰资源化的相关研究现状,并分析了发展趋势。结果显示:2008—2021年飞灰资源化领域发文量持续增长,其中中国发文量占总发文量的47.21%;飞灰资源化领域前十的被引文献主题中有80%是飞灰作为建筑领域原料的替代方法以及飞灰资源化利用过程中的风险评价;进一步通过关键词共现分析,发现飞灰资源化利用的方式主要为用作水泥原料、飞灰中金属的提取以及飞灰热处理后产物的利用;飞灰资源化产物类型、资源化过程以及资源化产物耐久性的探究将是飞灰资源化研究发展的趋势。

危险废物填埋场渗滤液固化处置效果评估

根据危险废物填埋场渗滤液的高盐和高有机物含量特征,提出了一种可行的渗滤液固化填埋处置方法。结果表明,危险废物填埋场渗滤液最佳固化方式为CaO调节pH至9~10,主要固化基料为水泥0.6 kg/L、偏高岭土0.4 kg/L、活性炭2.5 g/L、硅藻土5.0 g/L及玻璃纤维25 g/L,该配方可提高污染物固定率和固定块抗裂效果。在最佳固化配方下,COD和盐度的固定率分别可达95.1%和86.1%。连续165 d的模拟降雨淋溶下,填埋固化块能牢固束缚其中各种污染物,且固化块机械性能不变,固化块填埋处置时装袋与否对污染物释放影响不大。研究结果为危险废物填埋场高盐高有机物渗滤液的处置提供可行方法。

酸碱预处理对西瓜皮微波水热炭化产物特性的影响

为了探究预处理下西瓜皮微波水热(microwave hydrothermal,MHT)温度对炭化产物资源化的影响,该研究对其干燥处理、酸处理和碱处理后进行不同MHT温度试验,分析炭化产物的特性及其可能的应用。结果表明,在MHT温度为130~190℃之间,碱处理在MHT温度为170℃所得水热炭的产率最高达86.01%,明显高于干燥处理和酸处理对应产率(P<0.05)。然而,其热值小于17 MJ/kg,不具有作为燃料的潜力。干燥处理和酸处理不仅能获得符合标煤的水热炭,而且能够得到高附加值的5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,HMF)和糠醛(furfural,FF)。对比干燥处理产物情况,酸处理能够在MHT温度为130℃时得到3.3%的HMF产率以及在150℃下得到相同产率的FF。经济性分析表明在MHT温度为130℃下酸处理1 t新鲜西瓜皮可得炭化产物的价值约为6 607元,且工艺能耗仅为66元/t。该研究结果可为预处理下西瓜皮资源化转化以及MHT工艺的实际应用提供参考。

小麦秸秆预处理对厌氧消化性能的影响研究

针对小麦秸秆厌氧消化水解限速步骤,研究了酸、碱和污泥发酵消化液(以下简称消化液)预处理对小麦秸秆厌氧消化性能的影响。结果表明,酸和消化液预处理可以加速小麦秸秆水解酸化,在厌氧发酵第4天时产气中测得甲烷,早于对照和碱预处理。与对照相比,酸、消化液和碱预处理后小麦秸秆和污泥共消化体系的产气量可分别提高13.7%、12.0%和9.2%,产甲烷量可分别提高7.4%、9.5%和5.2%,但碱预处理会延滞厌氧消化产甲烷阶段。厚壁菌门(Firmicutes)是厌氧消化反应器中最主要的菌门,主要包括己酸菌属(Caproiciproducen s)、乙醇生孢产氢菌属(Hydrogenispora)、瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)、罗伊氏乳杆菌属(Lactobacillus)和Ruminiclostridium_1属等,其中己酸菌属和乙醇生孢产氢菌属可以作为小麦秸秆和污泥共消化的监测指标,在厌氧消化前期反应器中微生物主要为己酸菌属,而后期主要为乙醇生孢产氢菌属。

填埋场中硫化氢恶臭污染防治技术研究进展

硫化氢是垃圾填埋场恶臭污染的主要贡献者之一,填埋场中的硫化氢恶臭污染不仅危害现场工人的身体健康,而且影响周围居民的正常生活。该文概述了垃圾填埋场中硫化氢恶臭的污染状况和特征,从硫化氢的源头控制和末端治理两方面阐述了垃圾填埋场硫化氢恶臭防治技术的研究进展。目前,有关填埋场硫化氢恶臭的控制技术主要集中在末端处理,如对填埋气中的硫化氢进行净化或者采用高效的覆盖层材料来减少硫化氢释放,而对于填埋场内的源头控制手段还非常有限。该文着重提出了利用填埋场堆体内部含量丰富的铁资源的微生物氧化还原以及反硝化脱硫菌的特征代谢作用进行硫化氢的内源削减两大方法,并探讨了其他相关技术的发展趋势,对完善填埋场的硫化氢恶臭污染控制理论与实践具有参考价值。

反硝化脱硫菌的代谢特征及其环境应用研究进展

反硝化脱硫菌(NR-SOB)是一种具有同步硝酸盐还原和硫氧化能力的功能微生物。探讨了NR-SOB的代谢特征及其影响因素,并对它在废水处理,防腐,天然气、工业废气脱硫方面的应用进行了综述。最后,还指出了今后NR-SOB在环境应用方面的研究方向。

EDTA与GA3强化黑麦草修复Cd污染土壤及其解毒机制

采用盆栽土培方法研究生长调节剂GA3和重金属螯合剂EDTA强化黑麦草修复Cd外源浓度分别为50mg/kg和100mg/kg的污染土壤以及黑麦草对Cd的解毒机制。结果表明:EDTA单独作用可提高黑麦草体内Cd含量和Cd在细胞可溶组分和细胞器组分中的比例,以及Cd在地上部分的移动性,Cd对植物的毒害作用也随之增强,导致植物生物量大大降低(P<0.05)。叶面喷洒GA3可促进黑麦草的生长和对Cd的富集,其中10μmol/L GA3效果最显著。GA3可促进细胞壁对Cd的沉积作用,降低Cd在地上部分的移动性,从而增强植物对重金属的耐性。GA3和EDTA的联合使用表明GA3和EDTA可协同促进黑麦草对Cd的提取和富集,10μmol/L GA3+EDTA联合作用效果最佳,GA3可在一定程度上缓解EDTA和Cd对植物的伤害。因此,10μmol/L GA3+EDTA处理对强化黑麦草修复Cd污染土壤效果最显著,可作为实际植物修复的强化措施。

危险废物焚烧残渣中铜的浸出特性研究

为了达到危险废物焚烧残渣中重金属的减量化和资源化,本试验针对残渣中高含量的Cu,考察残渣中Cu的浸出特性,为其减量化和资源化提供基础。试验样品经过消解后测其中各重金属含量,发现其中Cu含量高达(21016±4)mg/kg,浸出毒性高出危险废物安全填埋标准的20±2倍,故本试验拟用浸提法对其进行减量化,以达到安全填埋的标准。采用盐酸、硫酸、EDTA和柠檬酸铵对Cu进行浸提回收,结果发现硫酸的浸提效果最好,最佳浸提条件为浓度0.25 mol/L、固液比1∶10、浸提时间为1.5h,浸提效率可达87%;研究还显示加入氢氟酸后,Cu浸提效率可高达96%。因此,通过化学浸提剂的浸提,不仅可以大大减少残渣中Cu的含量,降低环境二次污染的风险,同时有利于金属Cu进行资源回收,具有一定的经济价值。

基于文献计量学的剩余污泥高值化利用研究趋势分析

剩余污泥高值化利用作为污泥减量化和资源化的有效技术手段,是实现废弃物无害处理、高能回收目标的重要举措。通过文献计量学方法,对Web of Science核心数据库中2002—2021年收录的剩余污泥高值化利用相关文献进行研究现状及热点分析。结果表明,剩余污泥高值化利用领域的论文发表量总体递增,中国的年发表量和被引次数均占据主导地位,美国和澳大利亚次之。全球研究机构中,中国科学院发表量最多(424篇),同济大学的文章总被引次数最高(16049次)。Bioresource Technology和Water Research期刊发表的相关研究性论文分别达到1075篇和538篇,Journal of Hazardous Materials期刊的篇均被引次数最多,达到65.18次。剩余污泥厌氧消化回收甲烷是主要研究热点,而针对污泥复杂的理化性质以及能源回收方式与应用前景等方面,采用更加先进创新的手段探索新型高能值产物的研究,将引起越来越多的关注。

消费端食品废弃物的饲料化利用现状与挑战

现代食品消费系统存在大量的食品浪费,例如市场上的不可售食品,饭店、自助餐厅和家庭等丢弃的可食用或不可食用食品。尽管这些食品废弃物已不适合人类消费,但仍包含各种营养成分。回收和再利用这些营养成分对于保障粮食安全和社会可持续发展至关重要。牲畜独特的消化功能可有效地捕获这些营养成分,并转化成肉、蛋、奶等动物源性食品供人类消费。因此,食物废弃物的饲料化利用是提高粮食系统效率和可持续性的可行路径,并在欧盟、美国和部分亚洲国家/地区进行了有效的探索。概述了这些国家/地区的消费端食品废物饲料化利用进展,发现他们虽然在食品废弃物饲料化利用的政策、优先级和具体做法上有所不同,但是消费端食品废弃物的饲料化利用已作为一种资源和环境双赢的管理策略得到了不同程度的推广。在这一推广历程中,尚存在产品安全性担忧、精细化饲喂体系融合、全过程监管难、消费者接受度不高等诸多挑战。而现有实践业已在这些方面积累了一定的经验,如保障生物安全性、避免化学污染等。总之,消费端食品废弃物的饲料化利用潜力巨大。以我国为例,仅餐饮垃圾的蛋白饲料回收潜力即可替代约5.2×106 t玉米谷物饲料。

甲烷厌氧氧化及其微生物特性研究进展

甲烷是一种温室气体,其引起的温室效应是CO2的20倍。微生物通过甲烷厌氧氧化(AOM)可以减少自然环境中该温室气体的排放,对缓解全球温室效应具有重大作用。根据耦联反应的不同,可将AOM分为3类,包括硫酸盐还原型、反硝化型以及铁锰依赖型。系统地介绍了AOM的类型及参与的微生物的特性,并对未来更多的AOM微生物的发现以及机理的研究提出展望,以期为甲烷排放控制和管理提供依据。

石煤氧化焙烧-碱浸提钒工艺

研究NaOH与纯碱添加量比例对氧化焙烧石煤中钒浸出率的影响。在最佳比例的浸出剂下,研究浸出温度、时间和液固比对钒浸出的影响以及浸出液循环利用实验。结果表明:在相对石煤质量12%NaOH和4%纯碱的浸出剂下,钒浸出率达到88.67%,比单独使用12%的NaOH做浸出剂下钒的浸出率提高10%左右。在最佳质量分数的浸出剂下,最佳工艺条件为:浸出液NaOH浓度为1.0 mol/L,纯碱浓度为0.13 mol/L,浸出温度为95℃,时间为3 h,液固比为3:1。浸出液经固液分离后循环使用,第二次添加原有浸出剂用量的1/4,第三次添加原有浸出剂用量的1/2后,平均钒浸出率达83.40%,不仅降低了浸出剂用量,同时也提高了水资源的利用率。

MGDA与DA-6强化黑麦草对Cd污染土壤的修复作用

采用盆栽土培法,研究新型清洗剂甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)和植物生长调节剂胺鲜脂(DA-6)对Cd污染土壤植物修复的强化性能及其对植物体内Cd的解毒作用。结果表明:MGDA单独使用可促进黑麦草对Cd的富集,提高黑麦草抗氧化酶活性,但与对照相比,丙二醛(MDA)含量增加,且Cd在细胞壁中的比例(F1)下降,在细胞可溶组分(F2)和细胞器(F3)中的比例增加,因此,黑麦草生物量和叶绿素含量显著下降(P<0.05)。DA-6单独作用不仅促进黑麦草对Cd的富集,而且提高了黑麦草抗氧化酶活性,降低了MDA含量,Cd在F1中比例增加,在F2和F3中的比例下降,显著提高了黑麦草生物量和叶绿素含量(P<0.05)。DA-6与MGDA联用结果表明:DA-6可在一定程度上缓解Cd/MGDA对黑麦草的毒害,两者联用进一步强化黑麦草对Cd的富集(P<0.05),其中,Cd外源添加浓度为25,50,100mg/kg,1μmol/LDA-6+5mmol/kgMGDA使黑麦草45d地上部分Cd浓度分别达到91.0,165.7,226.4mg/kg,Cd提取效率分别为2.2%,1.7%,0.8%,可在土壤Cd污染的植物修复中作为强化措施。

群体感应对生物强化过程影响

群体感应是指细菌之间通过信号分子进行交流的现象。信号分子的释放量依赖于菌体的生长密度,常在对数生长期或稳定初期达到最大;此外,相较于正常培养条件,低温、酸性pH、缺氧、高渗透压、碳源及微量元素不足等胁迫环境有利于信号分子的释放并使其稳定存在,从而使菌群通过群体感应实现抵抗胁迫环境的目的。在生物强化过程中,信号分子介导的毒素释放、抗生素产生、胞外聚合物分泌、生物膜形成、质粒转移等群体感应效应可提高菌体定植效率,促进种群动态发育。对生物强化系统内信号分子释放和存在的影响因素以及菌种类型-信号分子种类-群体感应效应方式间的关系进行研究,将有利于从群体感应的角度提高生物强化系统运行的可预测性和可控制性。