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[硕士论文] 崔悦
环境工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:餐厨垃圾厌氧发酵易发生酸化现象,导致pH值降低,系统失稳,进而影响产甲烷性能。为提高厌氧发酵性能,本研究分析了不同F/M(Food/Mud)下挥发性脂肪酸(VFAs)的生成和转化机理;探究了外源物质Fe,Fe/C对高F/M下餐厨垃圾产甲烷抑制效应的解除作用,确定了Fe,Fe/C的最优投放量;为了提高餐厨垃圾厌氧发酵产酸能力即提高可供微生物直接利用的乙酸和丁酸的产量,通过响应面法优化了酸化阶段的各类反应参数。基于以上结果,在最优的酸化反应条件下,通过在酸化相和甲烷相分别加入外源物质Fe,Fe/C来提高两相厌氧发酵系统的产甲烷性能,优化系统稳定性。
  首先,研究了不同F/M(0.5、1、2、2.5、3、4)下餐厨垃圾厌氧发酵产酸和产气性能,得出:当F/M大于等于2时,产甲烷性能不高,生物降解率低于34.52%,产甲烷速率仅为5.62mL·(gVS)-1·d-1。添加外源物质零价铁后,F/M小于等于2的系统中,累积产甲烷量以及生物降解率显著提升,零价铁添加量大于等于6g·L-1时,生物降解率提升到70%以上,负荷累积甲烷产量增加到440mg·L-1以上。
  其次,利用响应面法优化餐厨垃圾厌氧发酵产酸工艺条件,以可供微生物直接利用的乙酸和丁酸浓度和作为响应值,确定温度为41.67℃,F/M为2,初始pH值为9,HRT为3.35d,OL为80(gVS)·L-1时产酸效果最佳。在该工艺条件下丁酸和乙酸浓度和达到了19324.7mg·L-1,占VFAs总量的89%。通过对不同工艺条件下产酸效果的研究发现,初始pH值为9时,系统pH变化维持在水解酸化细菌的最适pH范围内,产酸效果较高;中高温更适合产酸细菌的生存,系统稳定性和产酸能力较超高温状态更高;OL为50(gVS)·L-1时水解酸化细菌的活性更强,可以获得较高水平的VFA;F/M为2时pH降低速率较慢,pH维持在5.8~6.3之间,且产酸性能好,但该pH范围并不利于产甲烷菌的生长。
  最后,以最优酸化条件下的酸化出料作为两相厌氧甲烷化阶段的原料,研究外源物质对两相厌氧消化的影响。外源物质Fe和Fe/C对两相厌氧发酵累积产甲烷量、产甲烷速率以及生物降解率的提高效果显著,且主要作用在酸化阶段。酸化相加Fe和两相全程加Fe的负荷产甲烷量为457.56和448.99mL·(gVS)-1,生物降解率也分别达到了84.11%和82.53%;酸化相加Fe/C和两相全程加Fe/C的负荷产甲烷量为474.94和487.30mL·(gVS)-1,生物降解率也分别达到了87.30%和87.58%,说明外源物质的效应主要作用于酸化阶段,且外源物质Fe/C的产气性能强于外源物质Fe。酶活性也随着外源物质的加入得到显著提高,在两相发酵系统中,DHA(脱氢酶)的浓度介于2.23~2.95mg·g-1·h-1,辅酶F420浓度介于0.0063~0.0294μmol·(gVS)-1之间,说明在两相系统中厌氧发酵体系的酶活性强于单相发酵体系。
[硕士论文] 侯嫒瑛
化学工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:随着人们生活水平的提高,城镇生活污水污染物含量也随之升高,增加了污水处理的难度。综合考虑成本、处理效果以及运维等因素,针对人口分布散且广的地区,一般采用化粪池以及净化槽等工艺分散处理。但是由于没有机械搅拌的厌氧池利用率低等原因,处理效率并不理想。本文针对以上问题,提出气动混合净化槽,通入空气即可使厌氧池水体搅拌,增大泥水混合,提高处理效果。
  本文利用气动混合搅拌技术设计四槽净化槽以及双筒净化槽,通过分析流态实验证明净化槽在结构上的可行性,并且得出搅拌会弱化短流现象、减小水流分散度。通过MATLAB/simulink仿真模型可以得出搅拌频率的增大使净化槽更趋向于全混流反应器。
  本文通过对模拟废水处理效果的研究,探究搅拌频率的大小对低COD含量和高COD含量污水净化效果的影响。实验结果表明,当进水COD为1500mg/L,氨氮进水为20mg/L时,四槽净化槽在高搅拌频率下处理效果好(COD的去除率为77‰氨氮的去除率为97%),双筒净化槽的净化效果随搅拌频率的增大呈先上升再下降的过程,最优处理效果为COD去除率为70%,氨氮去除率为85%。
  本文通过对生活污水处理效果的研究,对比不同净化槽对农村污水的净化效果并得到工艺参数。实验结果表明,对于高COD的污水(不经化粪池预处理),双筒净化槽的平均去除率为97%,进水COD平均浓度为7607mg/L时,出水可降到500mg/L以下;经化粪池处理过的污水,四槽净化槽的进水COD平均浓度为1989mg/L时,出水可降到50以下,达到城镇排水一级A标准。
  对于处理水质浓度高、波动大的分散式污水,气动混合净化槽具有较高的净化效果,并且其加工简单、运维易管理,从而具有良好的发展潜力。
[硕士论文] 袁杰
土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:以废腻子、废石膏板及细骨料为典型富钙粉体类建筑垃圾为原料,研究高效、环保和经济的粉体类建筑垃圾回收利用方法。通过与磷酸盐溶液((NH4)2HPO4,DAP)反应,可使废腻子、废石膏板及细骨料的钙元素转化为羟基磷灰石,实现富钙固废的高附加值利用。分别开展了基于废腻子-羟基磷灰石加固砂土和废石膏板/细骨料-羟基磷灰石调湿性能的研究。取得了以下结论:
  (1)由腻子粉与DAP反应生成的HAP为纳米空间网状结构,可有效地提高砂土颗粒的粘结,填充砂土颗粒空隙,形成较为密实的微结构。龄期28d时,DAP浓度越高,则HAP产量越多,结晶性越好,在质量浓度为15%的条件下,HAP的XRD特征峰为驼峰,弥散性大,峰宽约为3度,SEM中结晶性较差,微结构不够致密,而在质量浓度为40%的条件下,较为尖锐,峰宽为1度,SEM中结晶性较好,微结构较为致密。HAP的生成有利于抗压强度的提高,龄期3d时,相对于未加DAP的对照组别抗压强度,DAP质量浓度为15%、30%和40%的组别试块抗压强度分别提高了36%、184%和245%。
  (2)由石膏板和细骨料与DAP反应生成的HAP为纳米空间网状结构,可有效地提高复合粉体的强度,并由于HAP具有很好的吸附性,使复合粉体能够有效地吸收空气中的水分并长时间保留,具有很好的调湿性能。DAP浓度越高,浸泡时间越长,环境湿度越大,复合粉体的吸水性能和释水性能越好,HAP的XRD特征峰较为尖锐,SEM中结晶性较好,微结构较为致密。在环境湿度97%的条件下,复合粉体浸泡于质量浓度为30%的DAP溶液中14d时,其吸水性最好,接近9.3%,释水性也最好,接近2%。
[硕士论文] 雷鸣洲
建筑与土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,科学技术飞速发展,人们生活水平迅速提高,工程建设突飞猛进。在地下工程施工中泥浆扮演着很重要的角色,然而也形成了大量废弃泥浆。废弃泥浆的不断出现既占用土地资源又污染周围环境,为节约资源、美化环境,亟待寻求一种合理的、经济的处理废弃工程泥浆的方法。本文主要针对工程泥浆,利用固化剂水泥和固化剂水泥-硅粉(40∶10)对其进行固化处理,通过无侧限抗压强度试验选取工程泥浆最优固化剂和最佳掺量比。并选取固化剂水泥-硅粉(40∶10)掺量比15%时的泥浆固化土为研究对象,基于泥浆固化土强度特性试验研究和工程案例,利用MIDAS进行数值模拟,对比分析泥浆固化土和水泥土搅拌桩的地基处理模拟结果,得到以下主要研究结论:
  1.分别采用掺量比为10%、15%和20%的固化剂水泥和固化剂水泥-硅粉(40∶10)对工程泥浆进行固化,通过室内无侧限抗压强度试验确定两种固化剂中最优固化剂以及最佳掺量比。研究表明:固化剂水泥-硅粉(40∶10)掺量比为15%时固化效果最佳。
  2.对试验结果进行对比分析,对水泥固化土和水泥-硅粉(40∶10)固化土抗压强度进行幂函数拟合,得到工程泥浆固化土的无侧限抗压强度幂函数预测公式,各预测公式的相关系数达到0.98以上,公式拟合程度较好,预测结果可靠。
  3.选取固化剂水泥-硅粉(40∶10)掺量比15%时的泥浆固化土为研究对象,基于泥浆固化土的强度特性试验研究和工程实例利用MIDAS建立有限元模型,对比分析泥浆固化土桩和水泥土搅拌桩的数值模拟结果得出该泥浆固化土桩能代替水泥土搅拌桩处理软土地基。
[硕士论文] 尚亚丹
环境工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:本实验通过在人工湿地基质中按一定比例掺杂铁碳,构造铁碳微电解与人工湿地耦合工艺,利用金属腐蚀原理形成的原电池提高对生活污水以及重金属Cr(Ⅵ)的处理效果,为以后人工湿地脱氮除磷,以及对含铬废水的处理提供技术支撑。
  文章首先在不曝气、间歇曝气和连续曝气三种不同条件下,对耦合工艺和传统人工湿地去除生活污水中COD、氨氮、总氮和总磷的效果进行了对比研究。结果表明,掺杂铁碳对COD和氨氮的去除效果影响不大,其去除率都比较高,分别稳定在96%和98%以上。耦合工艺在三种曝气条件下,对总氮的去除率较传统人工湿地分别提高24.05%、11.41%和18.45%;对总磷的去除率分别提高21.08%、16.98%和23.6%,其中间歇曝气条件下去除率最高,故该耦合工艺以及间歇曝气均可显著提高湿地对总氮以及总磷的去除性能。
  继而在最佳工况下,向两组湿地中添加Cr(Ⅵ),对比研究二者对Cr(Ⅵ)的去除效果,同时探讨Cr(Ⅵ)的添加对耦合工艺常规污染物去除的影响,以及水力停留时间对耦合工艺去除Cr(Ⅵ)的影响。结果表明,两组人工湿地对Cr(Ⅵ)的去除率均呈现先下降后上升再下降,最后趋于稳定的趋势,且耦合工艺对Cr(Ⅵ)的去除效率比传统湿地高出10%~18%,表明掺杂铁碳可以增强人工湿地系统对Cr(Ⅵ)去除效果;加入Cr(Ⅵ)后,耦合工艺中常规污染物COD、氨氮、总氮以及总磷的出水水质均有不同程度的下降,表明Cr(Ⅵ)的添加对系统内微生物的群落及种类变化影响较大。当水力停留时间为1天、3天及5天时,耦合工艺对Cr(Ⅵ)的去除率分别为53.8%、75.2%及42.8%,其中在水力停留时间为3天的条件下,去除效果达到最佳。
  而后采用静态实验研究了铁碳、火山岩、沸石、陶砾四种基质对Cr(Ⅵ)的吸附特性,分别从等温吸附、吸附动力学及pH值对吸附的影响三个方面对其进行分析。结果表明,四种基质吸附量的大小顺序是:铁碳>陶砾>火山岩>沸石,对Cr(Ⅵ)的吸附更符合Langmuir方程以及二级动力学方程,表明该吸附行为均属于化学吸附,且铁碳更有利于吸附Cr(Ⅵ)。pH值对火山岩、沸石和陶砾的吸附量影响不大,而对铁碳的吸附量影响显著,且在酸性和碱性的条件下,更有利于铁碳对Cr(Ⅵ)的吸附。
  最后采用高通量测序方法对湿地系统添加Cr(Ⅵ)前后微生物群落的组成及变化进行分析。结果表明,在加入Cr(Ⅵ)后,两组湿地中微生物多样性均显著降低,Cr(Ⅵ)的添加对微生物的多样性影响较大,耦合工艺中耐铬的微生物种类有Actinobacteria,Proteobacteria,Saccharibacteria,其丰度之和达到87%,而传统湿地中耐铬的微生物仅有Actinobacteria,Proteobacteria,其风度之和为67%。因此耦合工艺中微生物对铬的去除作用要大于传统湿地。
[硕士论文] 罗臣乾
农业资源利用 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:农村有机生活垃圾有机质含量高,采用厌氧发酵的方式处理可以实现其资源化、无害化和减量化。研究了原料TS浓度、温度、原料粒径对影响厌氧发酵系统高效稳定运行的影响,确定农村有机生活垃圾厌氧发酵工艺:低固含量TS8%时,温度为35℃,原料粒径1mm,有机负荷57kg VS m-3d-1,日产甲烷最高为2L L-1d-1,高固含量发酵时,HRT为20d时,甲烷最高产量达244L L-1d-1,因此可选择高固含量发酵。
  (1)低固含量厌氧批次实验。采用批次实验,探究原料TS浓度、温度以及原料粒径对厌氧发酵的影响。研究结果表明,当原料TS浓度为5%和8%时,累积产甲烷量和挥发酸浓度均与原料浓度成正相关关系。温度对厌氧发酵有重要的影响,常温和中温条件相比,中温(35℃)能明显缩短产甲烷延滞时间,提高甲烷产量。其中,在中温条件下,TS浓度为8%时,粒径为1cm时,产甲烷停滞时间较长,原因是粒径过大,有机物分解速率低。原料粒径及温度影响厌氧发酵酸化阶段挥发酸的浓度与种类,原料粒径大,整个反应体系的丙酸浓度高,对厌氧发酵产生抑制,产甲烷延滞期长。本实验中,原料TS浓度为8%,累计甲烷产量最高为50508mL,原料产甲烷率为022m3kgVS-1d-1。选择TS为8%的4组实验条件进行连续实验。
  (2)低固含量厌氧连续实验。利用CSTR反应器,探究原料在低固含量条件下,逐步提升有机负荷对厌氧发酵的影响。研究结果表明,在中温(35℃),粒径(1mm)的条件下,在有机负荷为57kg VS m-3d-1的条件下,CSTR反应器运行效果最佳,可达到最高的容积产甲烷率2L L-1d-1,通过对微生物群落组成成分分析发现,在细菌门水平上,Bacterotdetes(拟杆菌门)和Firmtcutes(厚壁菌门)为整个实验期间的两大优势细菌菌群,在古菌属水平上,Methanosarcina(甲烷八叠球菌)、Methanocorpusculum(甲烷粒菌)和Methanosaeta(甲烷毛发菌)为主要优势菌。
  (3)高固含量厌氧批次实验。采用批次实验,探究原料率及接种率对高固含量农村有机生活垃圾厌氧发酵的影响。研究结果表明,高固农村有机生活垃圾厌氧发酵最佳的原料率为30%,接种率为30%,体系TS浓度为12.5%,原料产甲烷率达到0.20m3kgVS-1d-1,氧化钙可以缩减厌氧发酵产甲烷延滞期。接种率对原料产甲烷率的提升作用是有限制的,超过这个限值后,原料产甲烷率随接种率提高而降低。厌氧发酵的适宜电导率范围在8-10ms/cm之间。
  (4)高固含量厌氧连续实验。利用CSTR反应器,探究原料在高固含量条件下,原料TS浓度15.26%-18.0164%逐步提升有机负荷对厌氧发酵的影响。研究结果表明,高固含量的农村有机生活垃圾所获得的甲烷产量比低固含量实验要高,在水力停留时间为20d的时候,甲烷最高产量达2.44L L-1d-1。通过对微生物群落结构分析发现,在微生物细菌门水平上,Bacteroidetes和Firmicutes为整个实验期间的两大优势细菌菌群。在微生物古菌属水平上,Methanoculleus为整个实验期间的主要优势菌群。
[硕士论文] 包金波
环境工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:目前我国城市污水处理大多采用活性污泥法,处理工艺主要为传统活性污泥法、氧化沟法、A2/O等,尽管各项技术在水污染控制中行之有效,但普遍存在投资大,剩余污泥处置等问题。生物滤池作为一种生物处理技术具有运行稳定、较长的污泥龄等优点。本文利用天然褐铁作为生物滤池的填料,考察了生物滤池的启动以及不同C/N比、HRT条件等对处理实际生活污水和模拟低浓度生活污水的影响,通过对生物滤池微生物群落的分析,初步探讨污染物去除与微生物群落之间联系。实验结果表明:
  (1)在滤池启动阶段,褐铁矿组比对照石英砂组提前8天,缩短了近1/5的启动时间,并且对COD和氨氮的去除率分别提高了2%和4%。
  (2)在以模拟低浓度生活污水为进水的试验中,C/N比为8时,生物滤池对COD和TN去除较好,且其去除率褐铁矿组比石英砂组分别提高4.6%和4.3%;HRT在大于12h时,COD、TN和TP的去除率随着HRT的缩短逐渐升高,优化的HRT为12h,此时褐铁矿组TP平均去除率比石英砂组提高57%,说明褐铁矿比石英砂更适合作为生物滤池的填料用作脱氮除磷。
  (3)在处理某生活污水处理厂初沉池出水阶段,HRT为20h氨氮去除效果较好,HRT为16h时COD、TN和TP去除效果较好,此时氨氮去除率相比于20h条件下并未下降明显,基于处理成本的考虑,生物滤池处理生活污水较优化HRT为16h。对COD和磷有很好的去除效果,出水浓度平均值分别为32.6mg/L和0.32mg/L,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。
  (4)对生物滤池填料上中下三层取样分析微生物群落,三层填料中的微生物在细菌门水平没有差异,在属水平上,其中下层主要是硝化菌,相对丰度为18.5%,中层优势菌为反硝化菌,相对丰度为17.9%,铁还原菌主要存在于中层和上层填料中。古菌微生物中甲烷鬃菌属是优势菌种,其相对丰度在上、中、下层分别为20%、23%和12.21%。
[硕士论文] 郑吉宝
环境工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:农村生活污水已成为农村地区主要污染源,金寨县三个不同发展水平地区的农村生活污水调查中发现,农村生活污水与区域发展水平、生活习惯等因素有关。农村生活污水水质水量变化大,水量一般有早中晚三个高峰期,规模小,污水难收集特点。随着农村地区环境污染现象加剧以及农村生活污水占比增加,农村生活污水治理已迫在眉睫。
  试验研究了TBO技术处理农村生活污水,其出水可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准,COD、NH3-N、TN、TP的平均去除率分别为79.68%、73.54%、72.86%、88.48%。还研究了TBO技术关键性因素:填料中砂石土壤的级配分析、填料层数的选择、填料层厚度的选择、填料的选择和制备、布水方式的选择、水力负荷的选择。优化试验发现:填料中沙子为细沙,土壤为粗粒土,填料层数与处理效果无显著影响,填料厚度以25cm为宜,填料中砂土比以4∶1-4.5∶1为宜,布水方式越均匀,TBO系统的利用率就越高,TBO系统的处理能力就越强,进水负荷对NH3-N去除效果影响较大,对COD、TN、TP的影响较小,综合处理效果、工程造价等因素,进水负荷宜为2m3/(m2·d)。
  结合优化试验结果,改进TBO系统结构设计,并进行了为期3个多月的试验,处理出水不仅达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准,COD、NH3-N、TN、TP的平均去除率分别提高了1.31%、14.15%、3.85%、2.58%,且出水COD能够低于40mg/L,NH3-N、TP的值是标准值的1/2左右。改进TBO系统结构得到优化,工程造价进一步降低,且出水U型管提高了系统的复氧能力。
  TBO技术在金寨县天堂寨镇和白塔畈乡污水处理工程中分别得到应用,两者处理后出水效果均满足相应设计标准,且在低温条件下依旧稳定出水。一个200T的污水处理厂总投资约50万,工期仅30个工作日,日常维护只需定期清理垃圾,日处理1吨污水占地面积约2m2。
  TBO技术占地小、结构简单、投资少、工程造价低、维护管理简单,是一种新型生态处理技术,同时较好的污染物去除效果也证明了其是一种适合农村生活污水处理的技术,为处理农村污水提供技术指导。
[硕士论文] 李寒
环境科学与工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:针对我国生活污水生物脱氮除磷过程中存在碳源不足、曝气能耗高等问题,本文基于SBR反应器,采用新型脱氮除磷运行方式:进水→厌氧搅拌→低氧曝气→缺氧搅拌→好氧曝气→沉淀→排泥出水,在厌氧段进行释磷,低氧曝气段实现SND,缺氧段进行反硝化除磷,好氧段进一步硝化及吸磷,在单污泥系统中实现SND与反硝化除磷过程的耦合。
  SND反应器在驯化过程中,EfficiencysND逐渐增加,从驯化初期的48.20%增加至驯化完成的第28周期的85.11%,出水COD、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和TN浓度分别为9mg/L、3.77mg/L、7.46mg/L、0.17mg/L以及12.83mg/L,说明同步硝化反硝化驯化效果良好;DPR经过三段式培养,最终出水COD、NO3--N及TP浓度分别为11mg/L、5.03mg/L、0.2mg/L,DPB系统具有良好的反硝化聚磷能力。本文在分别完成同步硝化反硝化污泥和反硝化除磷污泥驯化后,混合两种污泥,在SBR反应器内实现SND与反硝化除磷的耦合,最终系统出水COD、氨氮、TN及TP浓度分别为13mg/L、2.52mg/L、9.73mg/L及0.24mg/L,出水各项指标均达到我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。SND系统内污泥生物相较丰富,球菌较多,可能存在具有反硝化功能的Alcaligenes faecalis(粪产碱杆菌属)、Paracoccus denitrificans(脱氮副球菌)、Hyphomicrobium sp.(生丝微菌属)、Dechloromonas sp.等菌群;具有硝化或氨氧化功能的Aurantimonas sp.(橙单胞菌属)、Nitrobacter winogradskyi(维氏硝化杆菌)、Nitrosomonas sp.(亚硝化单胞菌)、ammonia-oxidizing bacterium(氨氧化细菌)等菌群。;DPR系统内污泥则球菌和短杆菌为主,可能存在具有聚磷作用的Acinetobacter sp.(不动杆菌属)和具有反硝化聚磷功能的Rhodocyclus sp.(红环菌属)、Streptococcus sp.(链球菌属)、Arthrobacter sp.(节杆菌属)等。
  利用SEM观察发现耦合SBR系统的活性污泥中多数为短杆菌和球菌,有少量丝状菌。应用PCR-DGGE技术以及克隆技术和高通量测序技术观察污泥中微生物群落结构,发现耦合系统内可能存在具有硝化功能的Nitrobacter winogradskyi、Aurantimonas sp.;具有反硝化功能的Paracoccus denitrificans、Hyphomicrobiumsp.、Dechloromonas sp.;以及具有聚磷功能的Rhodocyclus sp.、Arthrobactersp.、Enterobacter sp.、Pseudomonas sp.、Streptococcus sp.等优势菌种。初始耦合系统驯化25天时细菌的OTU数量较大,驯化后期至93天和101天的OTU值较小,说明微生物的多样性较小,驯化效果比较好;CSmay、CSJun和CSJul样品的Shannon指数较高,表明系统在经过25天至93天的驯化期间微生物多样性较高;CSJun、CSJul和CSAug的Chao指数相对较低,说明经过较长时间的驯化,反应器中的微生物物种丰度较低,反应器中的驯化条件对物种进行了选择和富集,结构组成逐渐趋于稳定。耦合系统中大部分菌种属于变形菌(Proteobacteria)(26.65%)、拟杆菌门(Bacteroidetes)(1.82%)以及硝化螺旋菌门(Nitrospirae)(0.997%)。
  耦合SBR系统内初始pH值对功能菌酶活都有显著影响。脱氢酶活性在系统中的厌氧段和低氧段较高,从缺氧段开始逐渐下降至好氧段降为最低,且DHA随着pH值的增加而升高;在一个周期内,PPK和ADK活性基本不受缺氧和好氧环境的影响,PPK活性随着pH值的增加先增大后减小,最佳反应pH值为7.6;ADK活性周期内波动小于2.5%,活性随着pH的增加而增加。HAO酶比活力随着pH值升高而增大,NAR和NIR酶比活力均随着pH值的增大而减小,当pH从7.2增加到8.0时,NAR比活力从11.83mU/mg蛋白质降低至3.53mU/mg蛋白质,NIR比活力从4.79mU/mg蛋白质降低至0.729mU/mg蛋白质。系统内种群结构为:SND反应器内除PAO之外,AOB、NOB、GAO和Denitrifier数量近似,在反应器内占优势地位;DPR反应器内富集了大量的PAOs,为系统内的优势菌种;稳定运行后的耦合SBR系统内存在数量较多的AOB、NOB、PAOs以及Denitrifier,形成优势菌种。当进水pH=7.8时,系统中PAO、AOB、NOB、GAO和dentrifier在全部微生物中的相对丰度分别为(41±11)%、(10±4)%、(13±9)%、(19±13)%和(16±12)%。
  耦合SBR系统通过应用SND和反硝化除磷技术提高了氮磷的去除效果,富集并稳定脱氮除磷功能菌群,确定了微生物种群类别及群落结构的变化规律,确定了外界因素(pH值)的影响,缓解了反硝化与厌氧释磷过程对碳源的竞争,适宜处理低C/N值生活污水,并降低了需氧量,是一种可持续的生活污水脱氮除磷工艺。
[博士论文] Haq Nawaz Abbasi(贝斯)
环境科学与工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:有限的水资源和确保清洁水的获得使世界面临严峻的环境挑战。在高度工业化的国家,如中国,水污染率很高,导致人类消费所需的淡水不足。在这方面,大规模集中的废水处理系统被认为是高度工业化国家的特征,并且长期以来被认为是废水处理中非常成功的方法。尽管在中国大规模的废水处理系统十分普遍,但该国仍然继续遭受淡水短缺和水资源恶化的影响。特别是,农村生活废水已成为淡水水体污染的重要来源。本论文建立了耦合生物单位(厌氧折流板反应器,缺氧池和好氧单元,A20)和生态单位(平流人工湿地)的改良生物生态A20-人工湿地系统,并确定了该系统的关键性能指标。
  本论文研究了不同季节(夏季,春季,秋季和冬季)下ABR(厌氧折流板反应器)的性能和特性。ABR实现的COD去除效率分别为74%(夏季),68%(春/秋季),62%(冬季)。在整个研究期间,室Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ显示出高的COD去除率。在较低的OLR(有机负荷)下,COD去除率高。在所有季节,沼气产量随着HRT(水力停留时间)的增加呈下降趋势。与其它隔室相比,隔室Ⅰ中VFA(挥发性脂肪酸)的合成较明显。ABR仍有达到更高效率的潜力,并适用于所有类型的季节和温度条件。
  对A2/O-CW过程中缺氧消化对于反硝化和去极化的性能和特性进行了研究。研究了主要参数如:回流比,溶解氧(DO)和氮负荷,以优化对缺氧池中的化学需氧量(COD),总氮(TN),氨氮(NH4-N),嗅阈值(TON)和硫化物的去除。回流率在夏季,冬季和春季的最佳值分别为100%,200%和150%。夏季最佳TON去除效率为92%,冬季为93%,春季为90%。TON值随硫化物浓度线性增加。通过增加流入物DO,TON和硫化物的去除效率增加,而硝化过程减少。该系统的特点是针对反硝化和去极化的缺氧消化效率高,
  在整个工艺流程中,生物生态处理系统对污染物的去除效率较高,成功实现了化学需氧量(COD),氨氮(NH4-N),总氮(TN)和总磷(TP)。出水中的污染物浓度低于中国国家标准GB18918-2002的Ⅰ级A指标。该工艺除去效率高,操作简单,能耗低。A20-人工湿地是农村废水处理系统的良好选择。
  人工湿地用于处理废水,可以通过选择合适的底物来改善其应用,性能和功能。不同的植物在人工湿地系统中吸收营养盐的能力可能不同。在这项研究中,Michaelis-Menten动力学提供了一个有用的工具,用于识别植物营养物摄取效率以及进行植物的选择。研究了六种经济植物物种(茄子,芜菁,空心菜,秋葵,辣椒,韭葱)的营养摄取动力学Michaelis-Menten常数(Km)和最大摄取速率(Imax)。空心菜对所有三种养分(PO4-P,NO3-N和NH4-N)的最大吸收能力都更高,芜菁、秋葵和韭葱对三种养分的吸收能力次于空心菜。空心菜对所有三种营养物具有最高的Imax和最低的Km值,并且在高PO4-P,NO3-N和NH4-N营养条件下具有良好的调节能力。茄子的Imax和Km值相对较小,适合低营养浓度环境,而芜菁、秋葵和韭葱的Imax和Km值相对较大,适合处理高营养浓度的废水。
  通过使用人工湿地种植经济蔬菜进行废水处理可以同时起到克服水和食物短缺的作用。在自然条件下,选择了韭葱(A.tuberosum.)、茄子(P.heteroclada)、空心菜(Ipomoea aquatica Forsk.)和辣椒(C.esculenta)等植物在混合人工湿地中生长。研究NO3--N/NH4-N比对氨氮和硝态氮和总氮去除率的影响。空心菜(Ipomoea aquatica Forsk.)和茄子(P.heteroclada)在氨氮浓度较高时表现出了较高的的氨氮去除效率,而当废水中硝态氮浓度较高时,韭葱(A.tuberosum)表现出了较高的硝酸盐氮去除率。与其他蔬菜相比,辣椒(C.esculenta)对两种氮源的去除率均较小。
  从污水中去除营养盐对于避免接收水体水质恶化是至关重要的。试验规模混合人工湿地(CW)系统是浮岛型人工湿地(CFW)和水平流人工湿地(HFCW)的组合,并且全年运行,覆盖所有季节。进行研究以调查CW系统的性能,考察空间布置,水深和营养物去除的季节性等因素。选择九种不同的经济植物并分成四组,分季节地在四个CW系统(CW-Ⅰ至CW-Ⅳ)中培养。实验表明,去除效率沿床增加,大部分TP的去除发生在第二床,而TN和NH4-N的去除与植物根系和生物量相关。营养物去除的最佳水深为35cm。TN和NH4去除模式在不同的CW中基本相同。在前三个系统中,TN和NH4去除率在夏季比冬季高,只有CW-Ⅳ与之相反。
[博士论文] 代洪亮
环境科学与工程;环境工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:可持续发展理念下的现代水处理技术应同时具有水质改善、低能耗和实现污染物资源化等功能。传统城市污水脱氮除磷工艺由于存在碳源竞争、泥龄矛盾以及节能与减排目标相对立等问题,其出水水质难以稳定达标排放。另一方面,磷是造成水体富营养化的主要元素,但也属于稀缺资源,而城镇生活污水中含有“较丰富”磷,回收潜力巨大。如果能将污水中的磷回收再利用,不仅能避免水体富营养化,还能实现磷资源的循环利用,具有经济和环境双重效益。
  由生物脱氮除磷和诱导结晶磷回收耦合的污水处理工艺(A2N-IC)不仅具有较好的脱氮除磷特性,还能实现磷资源的回收。然而,该组合工艺运行过程中存在以下几个问题:诱导结晶单元发生均相沉淀而导致磷回收效率较低;生物脱氮除磷和化学除磷相互作用机理尚未阐明;诱导结晶单元的引入,增加了系统的曝气量和药剂消耗,使得工艺能耗较高。因此,采用适当的控制策略提高系统磷的回收效率、揭示化学诱导结晶单元的引入对工艺性能及活性污泥系统影响机理、降低组合工艺运行能耗,具有重要意义。
  溶液处于介稳区是结晶反应的重要条件,也是获得高品质结晶产物的保证。考察不同影响因素对羟基磷酸钙(Hydroxyapatite,HAP)结晶介稳区特性的影响,为基于HAP结晶回收污水中磷的研究提供理论指导。根据Kubota方程,HAP介稳区宽度与降温速率呈线性关系,且随着降温速率的增大而增加;晶种的存在可降低HAP溶液过饱和度,扩宽其介稳区宽度;高的搅拌速率可以缩短成核时间,减小介稳区宽度,因此搅拌强度越大HAP介稳区宽度越小;杂质离子的存在也能增加HAP结晶介稳区的宽度,影响顺序为:CO32->Fe3+>Cu2+>SO42-。
  由于HAP结晶反应体系过饱和度较高,易发生均相沉淀,产生大量沉降性差的微晶,这些微晶会随水流流出,影响磷的回收效率。针对上述问题,研究采用多点加药、回流比和多级诱导结晶策略来提高诱导结晶单元磷回收效率。与传统多点加药和回流比策略相比,多级诱导结晶策略能有效提高工艺磷回收效率和降低微晶产率,且可广泛应用于处理不同浓度的含磷废水;运用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy SEM)、能量色散谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)和X射线衍射仪(X-ray Diffraction,XRD)对结晶产物表征,表明磷主要以HAP及其前驱物形态回收;不同结晶柱中微晶的粒径分布表明,多级诱导结晶系统有利于微晶的生长和聚集。
  传统反硝化聚磷污泥驯化方法存在周期长、同步脱氮除磷效率低等问题,本研究以混合NO3--N和NO2--N为电子受体(NO3-/NO2-为8/37),采用一步法(厌氧/缺氧/短时后置曝气)驯化反硝化聚磷污泥,经过28天操作成功富集到反硝化聚磷菌(Denitrifying Phosphate-Accumulating Organisms,DPAOs)。基于16S rRNA高通量测序微生物群落结构分析表明:Dechloromonas是缺氧反硝化聚磷反应的功能微生物群,Candidatus Accumulibacter为普通好氧聚磷微生物(Phosphate-Accumulating Organisms,PAOs);增加短时后置曝气不影响反硝化聚磷污泥中功能微生物群落结构,但可降低其致病菌的相对丰度,减轻公共卫生健康风险。
  为了使A2N-IC工艺中化学磷回收系统和生物营养物去除系统更好地耦合,研究考察了不同侧流比条件下工性性能和活性污泥特性,结果发现:当侧流比为0.3时,系统工艺性能最优,可以同时实现出水达标排放和资源回收;硝化污泥和反硝化聚磷污泥中胞外多聚物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)的含量均随着侧流比的增加而升高,其中多糖/蛋白(PS/PN)呈现上升趋势,推断出PS在微生物细胞抵抗重金属离子毒性方面起到了重要的作用;SVI和MLVSS/MLSS指标与侧流比成正比,可能是由于过高Ca2+的引入导致了活性污泥菌胶团分解,释放更多可降解有机物,导致MLVSS/MLSS比值和SVI值升高。
  基于宏基因组学和代谢组学研究诱导结晶单元引入前后活性污泥系统的变化,结果表明:诱导结晶单元的引入改变了活性污泥系统中微生物的群落结构、功能潜力、关键酶丰度和代谢状态;硝化反应相关微生物和关键酶的丰度变化较小,磷代谢相关微生物和关键酶的丰度变化较大;系统内微生物细胞通过相应代谢活动增强氨基酸及蛋白质类物质的合成,来抵抗生境中Ca2+的影响;微生物细胞内3-hydroxybutyrate含量降低说明诱导结晶单元的引入能抑制反硝化聚磷污泥碳源和能源的贮存;代谢组学分析揭示的代谢轮廓变化可以很好的与宏基因组学分析结果相互印证。
  根据A2N工艺硝化污泥和反硝化聚磷污泥分别存在于不同构筑物中的特性,在其模型校正时,采用“化整为零”的思想,即结合A2N-SBR三个阶段:厌氧释磷阶段、好氧硝化阶段和反硝化聚磷阶段,分别进行模拟校正。这些阶段过程不仅可以真实反映CF-A2N工艺运行状态,还可以提高工艺参数的可识别性,提高模型的校正效率;校正后的A2N-SBR和CF-A2N工艺模型都能够较好地模拟出水水质的动态性;校正后模型的平均相对偏差(Average Relative Deviation,ARD)、平均绝度误差(Mean Absolute Error,MAE)、均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)评估值普遍小于模型校正前的评估值,表明校正后模型的预测能力有所提高。
  A2N-IC工艺中由于诱导结晶单元的加入,增加了系统的曝气量和药剂消耗,使得工艺能耗较高,研究采用多目标优化方法对A2N-IC工艺出水水质、运行能耗和构筑物总体积之间的关系进行优化计算,并提出改进策略,不仅能达到节能减排的目的,还可以为决策者提供多种选择和评价不同工艺或运行策略优劣的依据。优化结果显示:随着出水超标指数的减小,工艺运行能耗的逐渐增大;优化策略的出水COD、TN、NH4+-N和TP都要优于原策略,出水平均浓度值分别降低了2.22mg/L、0.47mg/L、0.13mg/L和0.02mg/L;经优化后系统总能耗指数(Operation Cost,OC)从0.152¥/m3下降到0.126¥/m3,构筑物总体积从0.316m3增加到0.332m3;其中,泵能耗、药剂消耗、磷资源回收量和污泥产生量都有所减少,但曝气能耗增加。
[硕士论文] 邓甜恬
行政管理 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:伴随着经济的快速增长和城市化进程的加快,城市生活垃圾产生量与日俱增。目前,我国3/4的城市都面临着垃圾围城的困境,垃圾治理问题已经成为城市政府管理面对的重大公共治理难题。该问题的愈演愈烈制约了城市的和谐发展,如何化解这一难题已成为世界各国普遍关注的问题。我国人口众多,已成为被垃圾围城困扰最严重的国家之一,面对垃圾围城的严峻形势,必须当机立断地推动垃圾的资源化利用,只有垃圾可以有效地资源化利用,垃圾才不会成为社会的巨大负担。唯有切实提高垃圾的资源化利用水平,坚持可持续发展和循环利用的原则,才能实现经济、社会、生态环境效益的有机统一。
  垃圾的资源化利用的前提是对巨量垃圾进行高效、经济的分类,这是制约垃圾资源化的核心环节。因此,建立起合理的分类收集体系,有效展开垃圾分类工作,对实现垃圾资源化至关重要。本文以城市生活垃圾的分类为研究主题,通过分析相关资料,对我国城市生活垃圾的分类现状进行了简要介绍,主要以三大试点城市:北京、上海、南京为例,深入探讨了我国推行生活垃圾分类试点均收效甚微的原因,并结合日本和台湾等地区实施垃圾分类的成功实践,对比我国在垃圾分类方面的不足之处。最后,针对当前推行垃圾分类过程中遇到的困难,提出了相应的解决措施,指出合理的垃圾分类体系必须前端与后端分类并重,侧重于资源化利用,并激发社会各方的共同努力,才能有效处理好垃圾的分类,为实现垃圾资源化提供强大的基础支撑,更好地化解我国的垃圾围城困境。
[博士论文] 李红
市政工程 西南交通大学 2017(学位年度)
摘要:在地理环境、社会环境以及经济条件等方面,我国农村与城市存在较大差异,使得农村生活垃圾的处置不能简单套用现有城市生活垃圾的处置方案。因此,开发一套经济可行的、适用于农村地区的生活垃圾快速稳定化技术无疑是十分必要而迫切的。
  本文根据农村的现状,设定了厌氧、准好氧以及厌氧准好氧生物反应器填埋场三种适合在经济欠发达的农村地区推广的填埋方案,通过群决策层次分析法对三种填埋方案进行了比选。在室内开展了厌氧、准好氧和厌氧准好氧生物反应器填埋场的对比模拟试验以及厌氧准好氧生物反应器填埋场在产酸阶段和产甲烷阶段的最优工况试验,归纳了厌氧准好氧生物反应器填埋场中主要污染物质的降解和迁移转化机理,分析了固相、液相以及气相指标的变化规律,探究了厌氧准好氧生物反应器填埋场的运行策略。以层次分析法、重要指标筛选法以及模糊综合评价法的理论为基础,建立了基于GAHP与重要指标筛选法的模糊综合评价模型,对厌氧准好氧生物反应器填埋场进行了稳定化评价。研究表明:
  (1)基于GAHP原理,从经济性、社会影响、环境影响和技术创新四个层次对厌氧填埋、准好氧填埋以及厌氧准好氧填埋三个方案进行比选。三个方案的层次总权重为(0.3128,0.3364,0.3508)T,优先顺序为:D3、D2、D1,厌氧准好氧填埋更适合在农村地区推广。
  (2)厌氧生物反应器填埋场R1、准好氧生物反应器填埋场R2、厌氧准好氧生物反应器填埋场的厌氧单元R3-Ⅰ以及准好氧单元R3-Ⅱ中的生物可降解度(BDM)、全氮、可燃分和有机质下降范围分别为33.75%~67.99%、25.71%~54.29%、12.38%~48.65%和27.60%~50.16%。四个填埋单元中垃圾含水率始终维持在65%~75%范围内,较高的含水率有利于微生物的新陈代谢。R2、R3-Ⅰ以及R3-Ⅱ三个单元对COD的去除率超过了95%,而R1中COD的去除率仅为34.00%。R3-Ⅰ以及R3-Ⅱ对氨氮的去除效果介于R1与R2之间。各填埋单元渗滤液中Fe的浓度由大到小依次为R1、R3-Ⅰ、R3-Ⅱ和R2,Fe和Mn的浓度与COD、pH存在显著的相关关系。R1和R3-Ⅰ单元中CO2、CH4和M2所占的体积分数的总体变化趋势一致。
  (3)试验结束时,R1、R2、R3-Ⅰ以及R3-Ⅱ四个填埋单元中的沉降量分别为总填埋高度的16.63%、31.00%、17.75%以及28.78%。在厌氧单元,累积沉降量随填埋时间呈对数关系增长;在准好氧单元,累积沉降量随填埋时间呈线性关系增长。
  (4)在厌氧准好氧生物反应器填埋场,厌氧单元和准好氧单元相互串联,形成了好氧区、兼氧区与厌氧区共存的空间结构,增加了填埋体系内部微生物的种类和数量。污染物质能够伴随着渗滤液在三个分区之间循环流动,在各种类型的微生物的综合作用下发生一系列生化反应,加快填埋场的稳定化进程。
  (5)采用直观分析法和方差分析法对正交试验结果进行了分析,产酸阶段的最优工况为:回灌频率3d/次,回灌比例75%,渗滤液pH值调至8.0,不对渗滤液进行曝气;产甲烷阶段的最优工况为:回灌频率1d/次,回灌比例50%,回灌速率15mL/min,不调节渗滤液pH。
  (6)固相指标BDM、有机质、液相指标COD以及沉降速率能够表征填埋场的稳定化程度。填埋100d后,填埋场的厌氧单元进入完全厌氧状态,四个核心表征指标的测定值随时间呈指数下降。在填埋480d后,厌氧准好氧生物反应器填埋场稳定化程度为比较稳定。
  论文的研究成果可为农村生活垃圾的快速稳定化技术提供理论依据和技术支撑。
[博士论文] 廖筱锋
环境工程 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:基于许多餐厨垃圾处理设施临近生活垃圾填埋场建设的现实情况,提出了餐厨垃圾与渗滤液联合厌氧消化的设想,并通过实验研究对该设想的可行性进行验证。
  实验研究以餐饮垃圾、果蔬垃圾和厨余垃圾为消化原料,以渗滤液、沼液、水三种介质为消化原液,进行了单相序批式厌氧消化实验研究。实验结果表明,渗滤液与餐厨垃圾厌氧消化系统的协同增效作用主要表现在三个方面:一是加快系统的消化反应启动速度;渗滤液将餐饮垃圾消化反应启动速度提高了5天;将果蔬垃圾的启动速度提高了2天;将厨余垃圾的启动速度提高了10天。二是提高系统的产气速率和产气量;消化原液为渗滤液的餐饮垃圾最大产气速率峰值为3530mL/d,消化原液为沼液的对照实验中餐饮垃圾产气速率最大值为1304mL/d,消化原液为水的空白对照实验中餐饮垃圾产气速率最大值为128mL/d;消化原液为渗滤液的果蔬垃圾厌氧消化反应器产气速率最大值为3185mL/d,消化原液为沼液的对照实验中果蔬垃圾产气速率最大值为1929mL/d;消化原液为水的空白对照实验中果蔬垃圾产气速率最大值为447mL/d。消化原液为渗滤液的厨余垃圾反应器产气速率最大值为2018mL/d;消化原液为水的空白对照实验中厨余垃圾最大值为1673mL/d;产气量得到不同程度的提高。三是可以提高渗滤液的可生化性指标,BOD/COD为0.0492的垃圾填埋场渗滤液,经过联合厌氧消化后,提升到0.6555~0.7035。
  通过考察厌氧消化过程中的产气速率、甲烷浓度、pH、VFA等参数的变化特征,发现联合厌氧消化的最佳初始负荷率为40g TS/L,最佳氨氮浓度范围为2000~2500mg/L。在初始负荷率为40g TS/L,氨氮浓度为2000mg/L条件下,餐厨垃圾单位干物料产气量为1452mL/g TS;高峰期沼气产生量占沼气总量的74.1%,甲烷浓度在实验开始后的第二天达到66%,随后在55%~76%的范围内波动。在初始负荷率为40g TS/L,氨氮浓度为2500mg/L条件下,餐厨垃圾单位干物料产气量为1308mL/g TS;高峰期产气量占沼气总量的68.51%;甲烷浓度保持在60%左右。
  应用荧光区域分析法(FRI)对沼液中DOM的组成特性进行了定量分析。各组沼液的总荧光强度ΦT,n分析结果表明,初始负荷≤30g TS/L、氨度浓度≥2000mg/L时,总荧光强度ΦT,n值≥渗滤液的总荧光强度,说明厌氧消化沼液中的可降解有机物充分降解,非荧光类物质含量大幅度降低,腐殖质成为DOM中的主要有机物。
  基于厌氧消化四阶段理论和国内外相关研究成果,结合餐厨垃圾与渗滤液的基本特性分析和联合厌氧消化实验结果,系统分析了渗滤液中的微生物群落和可溶性有机物(DOM)对餐厨垃圾厌氧消化的促进作用,从理论上阐释了餐厨垃圾与渗滤液联合厌氧消化协同增效的机制。
  渗滤液从填埋场中携带出大量的微生物,其中优势菌种的包括各种水解发酵菌和产甲烷菌。将渗滤液与餐饮垃圾混合后,微生物群落的生存环境得到较大的改善,产氢产乙酸菌开始快速生长繁殖。同时,同型产乙酸菌和氢营养型甲烷菌利用了分子氢,减轻了环境中的氢分压,为产氢产乙酸菌提供了必要的热力学条件,加快了酸化状态的餐饮垃圾乙酸化进程,从而形成并强化了厌氧消化系统的产气高峰期,其中的产甲烷菌开始繁殖,厌氧消化系统迅速进入产甲烷阶段。
[博士论文] 胡魁
道路与铁道工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:建筑垃圾是由砖块、混凝土块、砂浆、渣土、钢筋铁丝、塑料、木屑等材料组成,其大量堆放对城市环境的污染,以及路用地材的日渐短缺成为亟待解决的重大问题。本文对建筑垃圾加工与强化、砖与砼分离技术,再生集料在水稳基层和沥青面层混合料性能展开研究,为建筑垃圾在公路工程领域资源化高效利用提供理论支撑和应用参考。
  调研了西安市建筑垃圾的料场分布、年排放量及环境问题、成分组成,测试混凝土、砖块、砂浆以及多成分下再生集料的工程性质,结果表明建筑垃圾中砖块是不利成分。研究了建筑垃圾路用再生集料加工技术、化学强化技术和物理强化技术;通过将骨料表面裹覆高反射率的高聚物分子和背光扫描的方法,借助图像处理功能,使用针状率和圆度指标优化了强化工艺并评价再生骨料强化效果,提出再生混凝土薄弱边角损失Rw和表面砂浆的剥落Rm。结果表明,石灰溶液对提高骨料强度、与沥青粘附能力有较好的效果。经过70转的自击强化可降低针状率5%~10%,降低圆度50%;Rw、Rm指标随着旋转系数增加而降低,强度低的混凝土自击强化效果更佳。
  根据砖块长方体居多而混凝土块立方体居多的特点,研发基于形状特性的砖与砼分离技术;根据砖与砼表观密度指标的差异,通过分离方法的提出、运动机构设计、边界条件理论计算、计算机宏代码运算、部件设计等研究基于密度特性的砖与砼分离技术。依据砖与砼表观密度、颗粒圆度、内摩擦角、悬浮速度等参数差异,计算机仿真了颗粒运动与气流场耦合(EDEM-CFD)环境下颗粒形状、风速对颗粒运动状态的影响。最后,通过设备的试制、调测和现场工作进行理论验证。结果表明,以上三种分离技术可实现砖与砼骨料的有效分离,三种设备生产的混凝土比重可分别达到70%、90%和90%,生产效率可分别达到60t/h、4t/h和12t/h。
  系统研究了建筑垃圾路用再生集料加工工艺,提出针对路基以下结构层骨料的经济型加工工艺和针对路面基层骨料的综合型加工工艺。结果表明,所提出的加工技术、技术、装备以及质量控制方法适用于高速公路路床、底基层、地基处理等结构,环境效益显著。
  设计不同再生骨料掺量、类型的水泥稳定再生混合料,测试7d、28d和90d力学与疲劳性质并分析其影响规律。结果表明,再生材料掺量和类型是影响路用性能的主要因素。对比了再生集料沥青混合料设计方法,基于再生集料的特性、Superpave设计方法、沥青膜厚度计算方法、FN车辙因子、FEI断裂能指数,提出了针对建筑垃圾再生沥青混合料设计方法并研究了其抗车辙和疲劳开裂性能。结果表明,额外增加的沥青会不同程度的影响到混合料的车辙和开裂性能,通过增加沥青含量、改变SGC压实次数,同时需要将空隙率、矿料间隙率、级配同时进行调整以获得良好的路用性能。
[硕士论文] 赵航
地质工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:自从改革开放后,我国经济发展与城市化速度突飞猛进,世界瞩目。但同时也应注意到,过快的建设带来了数目惊人的建筑垃圾,有专家预计到2020年,我国的建筑垃圾储蓄量将到达峰值。面对数量庞大的建筑垃圾,现行的堆放于耕地和随意填埋的处理方式,将不再可行,尤其是会浪费大量耕地资源并有可能带来污染问题。所以,迫切地需要找到新的建筑垃圾处理方式,既能快速有效的解决建筑垃圾占地污染问题,又能变废为宝,将建筑垃圾资源化再生利用。一旦找到这样的处理方面,那么对于减少整个社会资源的消耗和可持续发展都具有不可估量的意义。在这样的背景下,本文依托“建筑垃圾填料分类及填筑技术研究”项目,选择建筑垃圾处理为地基填料的“西安大型养路机械运用检修段工程”工程建设实践。先后进行了现场与资料收集调查、试验场地作业、原位测试检测质量与室内大型直剪试验等,分析了建筑垃圾处理后作为地基填料进行再利用的可行性以及骨料对填料性质的影响[1]。
  1.通过进行室内试验如最大分子吸水率和洛杉矶磨耗率等,得到所需的场地中建筑垃圾的参数指标。之后,再对场地内的建筑垃圾按照规范划分类别,方便后续选择垃圾破碎装置、设计地基填筑方案以及挑选填筑装备提供参考依据。
  2.采用振动碾压和强夯两种方法进行填筑试验。工后采用K30平板载荷试验和重型动力触探试验,确定其是否满足强度、承载力及变形模量要求,并通过埋设土压力盒来观测建筑垃圾填土的水稳性。
  3.对桩基进行低应变测试、静载荷试验和桩身内力测试。分别通过低应变检测,判定桩身完整性,确定桩身缺陷类型及其位置;静载荷试验确定单桩竖向抗压极限承载力是否满足设计要求;通过桩身内力及变形测试,测定桩侧、桩端阻力。综合试验结果,从技术角度来讲,建筑垃圾加工处理后再生料可用于地基填料。
  4.通过室内大型直剪试验分析了建筑垃圾渣土再生填料的强度变化规律。结果显示:粘聚力值表现为纯砖粗粒料料?砼砖比3:7?砖块与砼1:1混合?砼砖比7:3混合?纯砼粗粒料料,而内摩擦角相差不大,但呈现出相反趋势。
  上述研究成果,为研究场地巨量建筑垃圾消纳利用提供了技术依据。同时,对其它地区具有相似组成的建筑垃圾再生资源利用研究也具有一定的借鉴参考价值。
[硕士论文] 张弘
建筑与土木工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:化粪池是农村尤其是自然村落和分散农户的生活污水收集和处理的主要方式,但化粪池处理效果有限,直排会造成水体污染。采用简单的后续处理排入附近沟塘或就地农用是解决农村分散生活污水问题的可行途径之一。
  本试验研究了生物滞留池对化粪池出水的处理效果,并探讨了通过优化水力负荷来改善出水水质的方法,主要工作及结果如下:
  (1)模拟污水实验结果表明:在0.7m3/m2·d条件下,生物滞留池处理效能相对来说较好,CODcr、NH4十-N、LAS、TN、TP的平均进水浓度为140mg/L、66mg/L、3.97mg/L、73.24mg/L、3.1mg/L,平均出水浓度为12mg/L、0.625mg/L、0.195mg/L、71mg/L、2.4mg/L。CODcr、NH4+-N、LAS处理效果很好,出水浓度达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB918-2002)中一级A标准的要求。所有污染物指标均符合《农田灌溉水质标准》中灌溉蔬菜的标准(未测卫生学指标)。
  (2)不同水力负荷的实验结果表明:水力负荷对于TP去除效果影响最大,在水力负荷为0.3m3/m2·d和1.0m3/m2·d时其去除率分别为26%和-37%;水力负荷对于CODcr的去除效果影响较大,去除率范围为84%~93%;TN的去除率随着水力负荷的增大逐渐下降,去除率范围为-1%~11%;NH4+-N和LAS的去除效果均很好,且受到水力负荷的影响较小。
  (3)清水示踪实验结果表明:当水力负荷等于0.5m3/m2·d时,滞留池的有效体积比(e)和水力效能(λ)均达到了最大,分别为e=0.98和λ=0.94,水流散度(σ2θ)最小,为σ2θ=0.026。此时生物滞留池系统的水流状态最好,更接近于平推流,有利于污染物的去除。
  (4)最优水力参数的试验表明:当水力负荷为0.5m3/m2·d时,CODcr、NH4+-N、LAS、TN、TP的平均进水浓度分别为149mg/L、66.05mg/L、4.2mg/L、71.75mg/L和3.15mg/L,平均出水浓度分别为14.25mg/L、0.07mg/L、0.17mg/L、55.5mg/L和1.8mg/L。LAS、NH4+-N、TN、TP的去除率分别为99.9%、96.4%、22.5%和43%,均高于前四种水力条件下的实验结果,CODcr的去除率为90%,亦接近最高值(为93%);TN和TP的处理效果提升明显,平均去除率分别提高了11%和17%。实验结果表明清水示踪实验可应用于优化生物滞留池的运行参数。
  研究结果表明,生物滞留池可作为农村分散污水收集后的简便处理单元。
[硕士论文] 冯静娴
环境科学与工程;环境工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:农村生活污水的特点是水量小,总体上水质系数变化大,而我国农村区域广阔且分散、人口众多,受地理和经济等因素的影响,农村生活污水更适于就地处理的分散式生活污水处理模式。本课题组提出的厌氧-缺氧-跌水好氧-人工湿地组合工艺结合了生物处理和生态处理的优点,节能又可以创造经济价值。本试验主要以跌水生物转笼为研究主体,研究跌水生物转笼的充氧能力并优化跌水生物转笼的处理效果,建立填料型跌水生物转笼的底物降解模型,同时结合“厌氧-缺氧-好氧”生物处理进行试验,可以得出以下主要研究结论:
  (1)厌氧-缺氧调节池54天启动成功。HRT对厌氧池降解COD有很大影响,当水温为17.8~21.3℃时,随着HRT的升高,厌氧池COD去除率逐步升高,当HRT为48h时,COD去除率可达70.33%。回流比对缺氧池脱氮有很大影响,当回流比为200%,厌氧-缺氧池的TN去除率最高,可达48.81%。建议选取HRT为48h,回流比为200%为厌氧-缺氧调节池最佳运行条件。
  (2)在跌水生物转笼充氧试验中,当跌水流量为440ml/min,跌水高度为0.7m,浸没高度为105mm时,跌水生物转笼有较好的充氧效果,对应的KLa为0.03423min-,充氧效率E为69.58%。选用海绵填料和毛毡填料对比研究跌水生物转笼中两种填料的挂膜特性,结果表明海绵填料比毛毡填料挂膜时间短,且海绵填料上的微生物活性更强,其处理的三级级转笼的比耗氧速率最高分别可达0.00461mgO2/(mgVSS·h)、0.00415mgO2/(mgVSS h)、0.00376mgO2/(mgVSS h);硝化速率分别为0.00400mg/(mgMLVSS·h)、0.00524mg/(mgMLVS S·h)、0.00472mg/(mgMLVSS·h)。HRT和浸没高度影响转笼处理效果,当HRT为2.5h,COD和NH4+-N去除率分别可达最大值55.57%和69.64%;当转笼浸没高度为95mm时,COD和NH4+-N的去除率分别可达最大值64.08%和79.24%。建议选取HRT为2.5h,浸没高度为95mm作为跌水生物转笼运行的最佳条件。
  (3)填料型跌水生物转笼三级COD和NH4+-N的降解模型公式的建立基于物料平衡和Monod方程,可以反映跌水生物转笼中的微生物对COD和NH4+-N的降解情况。此外,跌水生物转笼底物去除模型与饱和常数、生物膜厚度和微生物浓度存在一定的数学关系,根据所得的底物降解模型还可以应用于生物转笼中微生物表面积A等参数的计算。
  溶解氧浓度是影响跌水生物转笼运行的重要影响因素,在跌水驱动转笼转动的情况下,研究不同影响因素对生物转笼充氧性能的影响,可以优化生物转笼的设计。填料是生物转笼处理污水的主体,选择合适的填料有利于提高转笼的处理效能。此外,底物降解模型的建立也为研究跌水生物转笼提供了理论研究基础。
[硕士论文] 唐紫叶
公共管理 长安大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,国家经济迅猛发展,新型城市化建设带来了建筑行业的蓬勃发展。近几年全国所产生约13亿吨的建筑垃圾,并且有逐年递增的趋势。庞大的建筑垃圾对我国经济可持续发展和环境友好产生了极大的威胁。因此,我国开始加大对建筑垃圾资源化再利用的研究是目前主流趋势,也是我国实现可持续发展战略的必然要求,也是解决我国庞大的建筑垃圾问题根本出路。目前西安市年产生的建筑垃圾产量持续增长,预计今年超过5500万吨建筑垃圾,而西安市建筑垃圾再生企业年处理能力仅400万吨,无法解决城市建设发展的需要。
  本文通过对西安城市管理局下属的建筑垃圾管理处进行采访,对建筑垃圾再生企业进行访问参观,分析目前西安市在建筑垃圾资源化再利用方面现状及其存在的主要问题,旨在为改进西安市建筑垃圾处理方式,完善西安市的建筑垃圾管理办法,改善西安市“垃圾围城”的现象,促进西安市建筑垃圾的资源化再利用,以实现西安市的运转高效、环境优美、结构合理的现代化目标,并促进西安市经济、社会的健康发展,实现建筑垃圾资源化再利用与城市健康发展的协调统一。
  本文是从循环经济理论、清洁生产理论的观点出发,采用文献研究分析、调查与访谈,系统调查并分析了西安市建筑垃圾资源化的现状及存在问题,整理了建筑垃圾的基本概念及相关理论,学习借鉴了国内外先进经验,同时,针对西安市建筑垃圾资源化再利用所存在的问题,提出了完善相关政策法规、加强建筑垃圾综合管理、加大对建筑垃圾再生企业的扶持和加强公民宣传教育与行业协会的作用等建议,为推动西安市的建筑垃圾资源化再利用的健康有序的发展提出自己的见解。
[硕士论文] 朱琳
技术经济及管理 长安大学 2017(学位年度)
摘要:基于我国建筑垃圾产量大而建筑垃圾管理现状不佳的国情,建筑垃圾研究成为重要的研究内容。目前已有的研究主要集中在制度、技术、经济性、生态性等方面,在新兴学科——生态经济方面还没有相关研究。本文以生态经济为切入点,对建筑垃圾进行研究。具体的研究内容如下:
  (1)建立生态经济的指标体系。本文运用生态经济系统的基本原理与生态经济学的理论内容,根据生态经济的特性,建立了符合生态经济特性的指标体系,旨在分析经济生产活动的生态经济性。
  (2)通过综合评价法建立生态经济模型指标体系的评价方法,并利用层次分析法(AHP)确定各层指标的权重和合成权重。
  (3)通过能值计算,对各物质和资源进行统一化计量。本文通过论证能值和指标体系的关系,利用能值计算,实现了不同指标因素的相互比较和计算。
  (4)通过三组建筑生产实例的指标体系的计算和分析对比,验证生态经济指标体系的可行性。本文通过实际调研,获得了六家企业分别生产混凝土、水泥、钢筋、再生混凝土、再生水泥和再生钢筋的工艺流程和原始数据。本文运用建立的生态经济的指标体系,对这三组实例进行指标计算,通过计算结果的对比和分析来验证该指标体系的可行性。
  (5)从生态经济的角度,分析我国建筑垃圾资源化利用发展缓慢的原因,并根据建立的指标体系,提出完善我国建筑垃圾资源化利用生产方式和管理模式的新思路。
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