温度对城市有机垃圾热解焦油成分的影响

以城市有机垃圾热解焦油为对象,研究了不同热解终温下(600~800℃)焦油的特性及其随温度的变化规律.结果表明:随着热解终温从600℃升高至800℃,焦油中C含量从74.49%增至83.42%;焦油的芳香化程度高于原料而低于热解炭,焦油的极性低于原料和热解炭,随着热解终温的升高,焦油的H/C和O/C逐渐降低;多环芳烃(PAHs)是焦油的主要成分,随着热解终温从600℃升高至800℃,其含量从54.06%增至83.45%;萘及其衍生物是焦油PAHs的主要成分,其含量在热解终温600、700、800℃时分别占PAHs的50.72%、46.80%、39.26%.研究结果证明了垃圾热解焦油可用作碳基复合材料和作为制备染料、树脂、溶剂、驱虫剂等的原料.     

温度对填埋有机垃圾厌氧降解影响实验研究

针对现有研究温度设置较少的现状,提出通过5个不同温度的设置来模拟温度对填埋有机垃圾厌氧降解的影响。结果表明,温度控制在41℃和45℃的模拟垃圾柱C4和C5,在实验进行到140d,渗滤液COD浓度分别由最大值86614mg/L和90000mg/L降低到5216.5mg/L和5413.4mg/L,渗滤液中COD浓度分别降低了93.98%和93.99%,同时垃圾柱C4产生的填埋气体中甲烷含量最高且稳定,从而显示了实施温度控制对渗滤液污染防治和填埋气体回收利用的强大优势。该项研究为加速厌氧填埋场中垃圾的稳定化进程提供了参考。     

pH值对易腐有机垃圾厌氧发酵产物分布的影响

易腐有机垃圾的厌氧发酵(水解和酸化)程度和发酵类型受pH值的影响.批式实验结果表明:发酵液pH=7时有利于微生物的生长繁殖,从而促进碳水化合物的水解和酸化过程,还能促进可溶性蛋白的酸化过程.在不同pH值条件下,易腐有机垃圾的基本发酵类型为:pH=7时主要进行丁酸发酵;pH=8时丁酸发酵类型逐渐占优势;而pH=5时丙酸发酵类型逐渐占优势.乳酸是酸化初期的主要产物,但在发酵液的pH=5和pH=7条件下,乳酸可被微生物进一步代谢,而pH=8时乳酸却未能被代谢.在酸化初期醇的产生量大于挥发性脂肪酸,酸化后期pH=5和pH=7时挥发性脂肪酸与醇产生量比值为1.2～1.5∶1,而pH=8时两者比值为1.6～2.5∶1.pH为5、7和8三者的水解速率常数k_h分别为0.000 8 h^-1、0.000 9 h^-1和0.000 2h^-1.pH=7在反应时间t>100 h以后,发酵液中可溶态总有机碳全部由酸化产物组成,酸化完全;而pH=5和pH=8达到酸化完全的反应时间分别为t>300 h和t>600 h.     

温度波动对城市有机生活垃圾高温厌氧消化工艺影响

模拟由于加热失败导致温度从55℃突降到20℃(室温左右),且在20℃时持续时间分别为1h、5h、12h和24h,对高温厌氧消化处理城市有机生活垃圾工艺的影响进行了实验研究.温度突降以及恢复所需时间均在2h以内.正常状态下有机负荷为8.0g·(L·d)^-1,停留时间为15d.结果表明,温度突降后,产气量几乎降为0,总挥发性脂肪酸(VFA)和乙酸、丙酸含量快速积累,pH值也随之下降.但系统较高的缓冲能力使得pH值在正常范围内波动,并不影响反应器的运行.随着持续时间的延长,产甲烷菌等微生物的衰减上升,导致其产甲烷恢复时间延长.高温条件下温度波动不但影响产甲烷过程而且影响水解和发酵过程.但整个反应在温度突降后可以恢复,说明厌氧高温微生物对温度变化具有较好的恢复能力.     

闽北海域水体中溶解有机碳的时空变化及其影响因素

为探讨闽北海域水体中溶解有机碳（DOC）时空变化特征及其主要影响因素,于2015年8月、11月、2016年2月和5月对闽北海域环境进行调查,分析该海域DOC时空分布特征,并探讨DOC分布与Chl a、COD、AOU、营养盐、盐度等环境因子的关系。结果表明:2015~2016年闽北海域DOC的含量范围为0.32~2.78 mg/L,均值为1.19 mg/L;季节变化上,秋季>夏季>冬季>春季;空间分布上,整体呈现由近岸向远岸逐渐降低,由南向北逐渐升高的变化趋势,各季节略有差异。DOC与Chl a、COD以及盐度有较强的相关性,与AOU和营养盐的相关性不显著,不同季节影响DOC分布的主要环境因素存在一定差异。研究海域水体中DOC主要受浮游植物光合作用、陆地径流等因素影响,不同季节主要环境因素具有一定差异。     

不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳及其组分的影响:对土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳作为土壤有机碳中活跃的化学组分,在全球碳循环中起着非常重要的作用.为了探究生物质炭输入对土壤活性有机碳的影响,以苹果枝条为原料,在300~600℃条件下制备生物质炭,在研究生物质炭基本理化性质的基础上,通过室内培养试验研究生物质炭输入对土壤活性有机碳的影响.结果表明:高温制备的生物质炭碳(C)的质量分数增加,而氢(H)和氧(O)质量分数下降,H/C及O/C比下降;生物质炭的脂肪族结构减弱,芳香性增强,稳定性升高;生物质炭输入可以显著增加土壤有机碳(SOC)含量(P0.05),且随着添加比例的增加而增加,其中以500℃制备的生物质炭对土壤有机碳库的提升效果最为明显;与对照相比,低温(≤400℃)制备的生物质炭在培养期间增加了土壤微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)以及易氧化有机碳(ROC)的含量,且随着添加比例的增加而增加,培养360 d后,BC300处理平均分别增加了38.25%、82.09%和63.53%;BC400处理平均分别增加了26.07%、65.61%和48.09%,且差异均达到显著水平(P0.05);高温(400℃)制备的生物质炭在培养初期(40~60 d)增加了土壤MBC、WSOC及ROC含量,且随着添加比例的增加而增加,而在培养后期则减少了土壤MBC、WSOC、ROC含量,且随着添加比例的增加而减少,培养360 d后,BC500处理平均分别减少了0.27%、13.48%和14.67%,BC600处理平均减少7.80%、14.66%和15.79%,且差异达到显著水平(BC500处理MBC含量除外)(P0.05);生物质炭输入降低了土壤有机碳中ROC的比例,并且随着热解温度的升高以及添加比例的增加而降低.从提升土壤有机碳库及生物活性等方面考虑,在黄土高原土地区,500℃条件下制备生物质炭,既能保证有机碳具有较高的稳定性,又不至于引起土壤活性碳库的过度降低,是生物质炭在农田土壤利用的最佳制备温度.     

城市有机垃圾间歇厌氧消化pH控制动力学研究

对厌氧消化系统的物料及电离平衡进行分析,利用底物降解和微生物生长动力学建立城市有机垃圾间歇厌氧消化pH值控制模型,并研制开发了间歇厌氧消化过程pH值与产气量最优化计算机软件.运用该模型可预测不同厌氧消化过程的最佳pH值,从而通过控制厌氧系统的pH值使系统产气量达到最大,通过2组对比实验验证模型的有效性.结果表明,在相同的实验条件下厌氧系统的pH控制在最佳值时系统产气较未对pH值控制时稳定,且总产气量平均提高20%左右.     

pH值对有机垃圾厌氧水解和酸化速率的影响

通过易腐性有机垃圾的批式厌氧发酵实验,比较不同的发酵液pH值对水解和酸化速率的影响.结果表明,发酵液的pH值为5～7时有利于颗粒态有机物的水解;在pH值不控制及pH值为5,6,7,8条件下,微生物处于静止生长期时,水解速率常数K分别为6.81×10^-5,6.57×10^-4,3.51×10^-4,7.55×10^-4,2.47×10^-4h-1.发酵液pH=7时最有利于微生物的合成代谢,从而促进碳水化合物和蛋白质的水解过程和酸化过程,表现为代谢产物如乙醇、乙酸、丁酸和氨氮的大量生成,以及其他代谢产物种类的增加;pH=5和pH=6时,反应后期能促进酸化过程;pH=8时,会抑制酸化过程;对pH值不控制时,严重抑制水解和酸化过程.     

典型设施环境条件对土壤活性有机碳及腐殖物质碳的影响

为明确设施环境对土壤有机碳形态变化的影响,选取武汉城郊设施土壤为研究对象,分别设置环境温度(4、10和25℃)、土壤酸化(土壤pH分别为6.89、6.11和5.30)和土壤盐渍化[土壤w(可溶性盐分)分别为1.90、3.05和5.01 g/kg]3种典型设施环境条件,通过为期90 d的室内模拟强化试验,研究以上3种典型设施环境条件对土壤活性有机碳动态变化、腐殖物质碳组成及有机碳矿化率的影响.结果表明:与4℃的对照处理相比,随着设施环境温度升高,土壤w(MBC)(MBC为微生物生物量碳)和w(ROOC)(ROOC为易氧化有机碳)呈上升趋势,25℃时的最大增幅分别达19.43%和55.56%;而土壤w(DOC)(DOC为可溶性有机碳)总体呈先升后降的趋势,10℃下最大增幅为17.23%,25℃下最大减幅为60.89%.与对照土壤[pH为6.89,w(可溶性盐分)为1.90 g/kg]相比,土壤pH为5.30的酸化处理下w(MBC)和w(ROOC)平均降幅分别为29.80%和5.93%,土壤w(可溶性盐分)为5.01 g/kg的盐化处理下的平均降幅分别为35.64%和6.26%,而酸化和盐化使土壤w(DOC)较对照的平均增幅分别达58.19%和119.73%.此外,设施环境温度提高会降低土壤有机碳矿化率和HU(胡敏素碳)所占比例,其HA/FA(胡敏酸碳富里酸碳含量之比)较对照增加了1.05倍;而土壤酸化和盐化会使有机碳矿化率较对照分别增加3.78和7.80倍,其HA/FA较对照分别降低了65.72%和73.21%.可见,提升设施环境温度、减缓或改善设施土壤的酸化及盐化问题,均有利于设施土壤的固碳减排.      

餐厨垃圾制备的外源有机碳对土壤团聚体的影响

为了阐明外源有机碳对土壤碳库的作用机制,以餐厨垃圾为原料,制备了4种不同分子量级的外源有机碳,通过室内试验,研究了外源有机碳对土壤有机碳组分及土壤团聚体的影响.结果表明:①以分子量≤1 ku为主的小分子有机碳处理组土壤中w（DOC）（DOC为水溶性有机碳）比CK组增加了0.383 g/kg,CO₂累积释放量达到（6.595±0.259）mg/kg（以C计）;微生物活性增强,>5 mm水稳大团聚体质量分数相对于CK组提升了25.06%,表明小分子有机碳增强了土壤微生物活性,微生物通过菌根网络缠绕作用促进大团聚体形成,增强土壤团聚体稳定性.②以分子量≥5 ku的大分子有机碳为主的大分子有机碳处理组w（POC）（POC为颗粒态有机碳）为CK组的5.65倍,0.5~1 mm水稳大团聚体质量分数增加了10.84%,有机碳贡献率提升了14.79%,表明大分子有机碳通过增加土壤中w（POC）,促进0.5~1 mm水稳大团聚体形成,提高团聚体有机碳贡献率.研究显示,不同分子量级外源有机碳通过不同的方式改善土壤团聚体结构进而促进土壤有机碳固定,餐厨垃圾生物强化有机肥中各量级有机碳比例合理,能够明显提升土壤有机碳水平,增加土壤团聚体稳定性.      

作为厌氧发酵原料的水分选有机垃圾特性分析

对水分选有机垃圾（WSOFMSW）的固体有机部分（SOF）和气浮污泥部分（AFS）进行采样,分析它们的成分及生化特性,并在此基础上进行小试规模（30L）的厌氧发酵产甲烷实验.结果表明：SOF的惰性部分为18%,可降解部分（挥发性固体）为72%,其中,碳水化合物、蛋白质和脂肪分别为40.4%、21.8%和9.8%;AFS的惰性部分为2%,可降解部分为82.4%,其中,碳水化合物、蛋白质和脂肪分别为53.5%、19.2%和9.7%.SOF的金属含量比AFS高,主要金属元素为Ca、Fe、Al、K、Na和Mg.在重金属中,Zn、Mn、Ni、Hg和Cr的含量超过堆肥产品的限制值.WSOFMSW在标准温度和压力（0 ℃ 和1.013×105 Pa ,文中以STP表示）下的理论产甲烷能力为484 m3 ·t-1(以VS计),实验甲烷产率为273 m3 ·t-1,中试甲烷产率为245 m3 ·t-1,每吨湿WSOFMSW产甲烷32 m3.水分选有机垃圾在厌氧消化过程中不会发生重金属、挥发性脂肪酸和氨氮抑制,但是厌氧消化启动时间较长,需要20 d.     

Biodegradability of soil water soluble organic carbon extracted from seven different soils

Water soluble organic carbon (WSOC) is considered the most mobile and reactive soil carbon source and its characterization is an important issue for soil ecology study. A biodegradability test was set up to study WSOC extracted from 7 soils differently managed. WSOC was extracted from soil with water (soil/water ratio of 1:2, W/V) for 30 min, and then tested for biodegradability by a liquid state respirometric test. Result obtained confirmed the finding that WSOC biodegradability depended on both land use and management practice. These results suggested the biodegradability test as suitable method to characterize WSOC, adding useful information to soil fertility.     

Biodegradability of soil water soluble organic carbon extracted from seven di erent soils

Water soluble organic carbon (WSOC) is considered the most mobile and reactive soil carbon source and its characterization is an important issue for soil ecology study. A biodegradability test was set up to study WSOC extracted from 7 soils di erently managed. WSOC was extracted from soil with water (soil/water ratio of 1:2, W/V) for 30 min, and then tested for biodegradability by a liquid state respirometric test. Result obtained confirmed the finding that WSOC biodegradability depended on the both land use and management practice. These results suggested the biodegradability test as suitable method to characterize WSOC, and provided useful information to soil fertility.     

Influence of temperature on performance of anaerobic digestion of municipal solid waste

The influence of temperature on the performance of anaerobic reactors for treating the organic fraction of municipal sohd waste （OFMSW） was studied. Batch digestion of OFMSW was carded out for 32 d at different temperature （25℃, 35℃, 45℃ and 55℃） conditions for total solid concentrations （TS） 17% with the ratio of total organic carbon to nitrogen （C/N） being, 25：1 respectively, while keeping other parameters constant such as inoculum, start-up pH, reactor volume （2 L） and so on. Temperature can influence the methanogenic bacteria activity, accordingly inhibiting the OFMSW biodegradation and stabilization efficiency. Anaerobic reactors excelled at TS reduction, total volatile solid reduction, chemical oxygen demand reduction, increasing cumulative biogas production, whose rate was at temperature （35℃ and 55℃） conditions. Methane concentration in the biogas was above 65% in four reactors. In addition, the fluctuation of temperatures resulted in the biogas production variation. The data obtained indicated that temperature had a significant influence on anaerobic process.     

Release of volatile organic compounds during bio-drying of municipal solid waste

Three treatments were tested to investigate the release concentrations of volatile organic compounds (VOCs) during the bio-drying of municipal solid waste (MSW) by the aerobic and combined hydrolytic-aerobic processes. Results showed that VOCs were largely released in the first 4 days of bio-drying and the dominant components were: dimethyl disulfide, dimethyl sulfide, benzene, 2-butanone, limonene and methylene chloride. Thus, the combined hydrolytic-aerobic process was suggested for MSW bio-drying due to fewer aeration quantities in this phase when compared with the aerobic process, and the treatment strategies should base on the key properties of these prominent components. Malodorous sulfur compounds and terpenes were mainly released in the early phase of bio-drying, whereas, two peaks of release concentrations appeared for aromatics and ketones during bio-drying. Notably, for the combined hydrolytic-aerobic processes there were also high concentrations of released aromatics in the shift from hydrolytic to aerobic stages. High concentrations of released chlorinateds were observed in the later phase. For the VOCs produced during MSW bio-drying, i.e., malodorous sulfur compounds, terpenes and chlorinateds, their release concentrations were mainly determined by production rates; for the VOCs presented initially in MSW, such as aromatics, their transfer and transport in MSW mainly determined the release concentrations.     

城市固废好氧加速稳定及碳氮迁移试验研究

选取上海市老港填埋场3~4a垃圾做室内强制通风单元体试验,监测固、液、气三相成分变化,并对有机污染负荷的削减规律以及碳、氮元素的迁移规律进行分析与研究.结果表明,固相纤维素/木质素(C/L)值从初始0.8降至0.4以下,固相中BDM、TOC、TN也有降低,固相指标降解速率呈现前期大后期小的特点,且上层垃圾降解程度更大.液相pH值、EC维持在固定区间,有机污染负荷得到了极大地削减,在整个试验期间,TOC、COD、BOD降解率分别达97%、94%、94%,TN、NH₄-N的降解率分别达到95%、94%.试验期间,累积CO₂释放量6.7kg,累计N₂释放量0.75kg.C/L值、降解稳定化归一指标β可作为固相垃圾稳定化程度判定指标,BOD/COD、NH₄-N/TN值可作为液相中可降解物质稳定化程度判定指标.根据质量守恒原理,对试验过程中碳、氮元素的迁移进行了分析.固相累积损失C质量2.09kg,液相累积流失C质量0.14kg,CO₂累积释放C质量1.83kg.固相累积损失N质量0.62kg,液相累积流失N质量0.08kg,N₂累积释放N质量0.75kg.降解基本结束后,固相中仍然残存着大量的不可降解或者难降解的含碳及含氮化合物.     

梧州市生活垃圾高固体厌氧发酵产甲烷

以梧州市的生活垃圾为原料,针对其难降解部分含量相对较高的特点,进行高浓度中温[(35±2)℃]批式厌氧消化实验,主要研究TS的3个设置浓度对厌氧消化稳定性及性能的影响.结果表明,分别为20%、25%和30%的3种TS均能实现稳定的产甲烷过程,在整个过程中没有明显产生挥发性脂肪酸的抑制,pH能实现自稳态调控;TS为20%、25%和30%的厌氧消化的累积产甲烷量为93.06、105.92和117.23L/kgVS;较低的总固体浓度有助于缩短厌氧发酵周期,而较高浓度可提高产甲烷效率.     

Two stages kinetics of municipal solid waste inoculation composting processes

IntroductionCompostingisanatureprocess,butmanyman inducedinnovativemeasureshavebeendevelopedtoacceleratecompostingefficiency .Variousspecializedseedinoculumshavebeenappliedforpracticalengineering(Biey ,2 0 0 0 ) .ThemicrobialfloraandthemassconcentrationofmicrobesinMSWcompostingprocessesunderlyinginoculationaredifferentinvariousstages(Lei,2 0 0 0 ;Akihito ,1998) .Atthesametime ,thelivingenvironmentofmicroorganismsisalsoincessantlychangingduetotheincreaseofmetabolizingproductionandconsumption…     

生活垃圾处理的碳排放和减排策略

利用质量平衡模型,在核算生活垃圾处理技术碳排放的基础上,通过低碳化程度评价方法,建立了面向不同层次需求的生活垃圾低碳化策略.研究结果表明,餐厨垃圾产沼利用、生活垃圾填埋气收集利用和焚烧发电的低碳化程度最高,分别为93.7%、75.3%和71.0%.在不具备上述处理条件的地区,可以采用准好氧填埋,或在填埋之前进行好氧稳定预处理实现碳减排,其低碳化程度分别为61.8%和56.7%.根据目前生活垃圾的处理情况,估算我国每年生活垃圾处理过程将形成甲烷排放超过600万t,总碳排放约1.5亿t;而通过实施低碳化处理策略,2015年甲烷排放可减少至约500万t,总碳排放减少至1.3亿t.