城市污水有机物回收——捕获技术研究进展

当今的城市污水处理系统中,有机物去除过程的高额能耗和碳排放问题逐渐被重视。随之,兼具环境意义和经济效益的有机物回收理念日益受到关注。而将污水中的有机物富集或浓缩到易利用的浓度,也即污水碳捕获,是影响其回收技术经济性的关键。大众熟知的水处理工艺,如膜分离、高负荷活性污泥法、絮凝等,凭借着高的有机物保留特性而被重新认识。本文根据这些工艺在捕获过程中有机物的转移方向,将它们归类为“转移聚集”(主要是高负荷活性污泥法、絮凝)和“被动富集”(主要是膜分离)两大类进行讨论。在介绍它们各自捕获机制、捕获率、研究进展的基础上,讨论进一步提升捕获率的途径及其在规模化应用中需要克服的问题。随后本文综述了捕获产物的能源化与产品化途径,并认为根据其性质选择合适的预处理是提升资源化程度的关键。最后围绕碳捕获工艺的成熟度、能耗及运行费用,讨论了生活污水资源化工艺流程的构建。

利用污水污泥制备有机物聚集介质的可行性探析

将城市污水中富含的有机物质或化学能回收利用,转化为有价值的产品或能源,是当前城市污水处理领域的研究热点。低浓度有机物的富集浓缩是实现城市污水有机物回收利用的首要前提。利用絮凝捕集方法将污水有机物转移聚集至污泥中,具有富集过程能耗低、碳转化损失少的优点。阐述分析了高分子有机絮凝剂的制备原理,尤其是天然高分子絮凝剂改性制备过程中各组分的作用、特性与效果,并将污泥水热处理液相产物中大分子有机物的组成和特性与之进行对比分析,介绍了接枝共聚、醚化、氧化等几种常见改性手法。结合相关实验研究,论证探析了以污水污泥为原料,通过水热处理和改性制备获取可用于城市污水有机物富集回收的絮凝聚集介质的可行性及意义,并提出了进一步深入研究需要解决的问题。

污泥水热液相大分子物质组成对聚集介质特性的影响

采取适宜的方式将城市污水中的有机物回收并转化为有价值的产品,可推进污水厂的资源回收与可持续发展.前期研究证实以污泥水热液相大分子物质(HL-MMP)为原料并通过接枝共聚法改性,制备出具备捕获生活污水中有机物能力的絮凝材料,即聚集介质,可经济有效地去除污水中的有机物,并将其以污泥的形式富集以便于回收利用.本文通过改变水热条件调控HL-MMP的组成特性,包括官能团、分子量及蛋白质、多糖含量等,在相同改性条件下,探讨HL-MMP不同组成特性对聚集介质特性,如电荷特性、分子量特性等的影响,进而分析其作用机制.结果表明,HL-MMP主要由蛋白质类、类腐殖质两大类物质组成.HL-MMP中酚羟基与多糖含量呈正相关;羧基、分子量与蛋白质类和类腐殖质物质含量呈正相关;不饱和基团与还原糖、蛋白质类和类腐殖质含量呈正相关.120~160℃,10~30 min水热条件下,HL-MMP主要来源于污泥中生物体的溶解、水解反应;180℃水热条件下,其主要来自于溶解、水解产物的再聚合.聚集介质电荷特性主要与HL-MMP的酸性基团(酚羟基、羧基)呈正相关,引发剂引发酸性基团产生自由基,结合DMC,使其携带正电荷;聚集介质分子量特性主要与HL-MMP分子量、不饱和基团呈正相关性,引发剂引发不饱和基团产生自由基,发生均聚反应,使其分子量增大.