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戴晓虎:城市污水厂污泥处理技术创新思考

北极星水处理网  来源:亚洲环保网  作者:戴晓虎  2019/1/15 10:45:18  我要投稿  

5、消化副产物回收利用

(1)高含固污泥厌氧消化沼渣制备碳基光/电催化材料

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➢ 污泥前体向高活性光/电催化剂的控制转化,是一种高附加值资源化利用途径;

➢ 利用沼渣制备合成高效、稳定的多相催化剂;

➢ 高催化速率。

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➢ 铁催化位点与污泥中二氧化硅结合;

➢污泥中重金属作为可见光活性基团;

➢ 优越的可见光Fenton活性。

(Yuan et al. Chinese J. Catal. 2016, 37: 735-742; Yuan et al. Environmental Science: Nano 2017, 4:17-26)

(2)高含固污泥厌氧消化沼渣稳定化机制研究

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沼渣胡敏酸芳香结构重聚显著,高含固厌氧消化过程有机质趋于稳定;

沼渣胡敏酸芳构重聚意味着芳香位点增加,通过控制植物毒性物质分布影响发芽指数。

6、污泥/有机质高效协同厌氧消化

协同消化优势的机理:平衡对于厌氧消化比较重要的物料参数,如常量微量元素、营养物质、C/N、pH、可降解有机质比例、抑制性物质、甲烷含量的调控、传质影响机理等。

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生物质废弃物协同厌氧消化技术

7、污泥及生物质废弃物资源化研究热点

(1)能源和营养物质回收

➢ 作为污水除磷脱氮的补充碳源:总氮和磷去除率平均提高约30%(Xiang Li et al., 2011);

➢ 产甲烷:1g COD~0.35m3甲烷,即12530kJ/g COD (Daigger, 2009);

➢ 产氢:最大能达到0.27 l H2/g COD (Prasertsan et al., 2008);

➢ 制PHA:转换效率高达36.9% mg C/mg C (Takabatake et al., 2002; Yan et al. 2006);

➢ 微生物燃料电池(MFC):理论上1kg COD能转化成4 kWh电能 (Halim, 2012);

➢ 生物柴油:美国污水厂每年可产生大约1.4×106 m3的生物柴油,相当于全美柴油需求量的1% (Dufreche et al., 2007);

➢ 热解/水热制生物碳土:碳减排12% (Woolf et al., 2010);

➢ 提取蛋白:蛋白最大化回收80-90% (Chishti et al., 1992; Hwang et al., 2008);

➢ 制氮肥:干污泥中N含量3-4% 多为有机氮(US, EPA), 若污水中的氮全部利用,可占氮肥产量的30% (WERF, 2011);

➢ 制磷肥:美国:干污泥中含P2-3%,1t干污泥含的P价值7美元(Jordan, 2011);日本:将污水中的磷(每年5万吨)回收可解决磷矿进口的20%。

(2)金属提取

➢ 提取Ag, Cu, Au等:美国估算,1t干污泥含价值480美元的Ag, Cu, Au, Pt等13种主要金属(Jordan Peccia, 2011),1吨污泥焚烧灰含Au,,Ag约2kg(Cornwall,2015)。

(3)材料化转化

➢ 制吸附材料:污泥富含C,Si和有机物,通过物理、化学活化或热解等可制成多孔吸附材料,KOH活化法效果较好,产品比表面积>1800m2/g(Smith, 2009);

➢ 制催化材料:污泥中的金属,SiO2和有机固体使之具备制成金属掺杂的多孔催化材料的优势。现已证实可通过易操作的物理化学方法以污泥制负载TiO2可见光光催化材料,负载铁多相光Fenton催化材料等(Yuan,2014,2015);

➢ 制储能材料:污泥经过热解碳化后能得到具有N,S,Fe共掺杂的活性碳材料,该碳材料具有优越的储能和电化学性能(Yuan, 2015), 但离商业化还有距离。

结语

● 我国环境容量缺乏,污泥量大,污泥泥质差,污泥问题十分严峻;

● 相比污水处理(提标、四类水等),污泥处理处置的投入和重视程度严重滞后,污水处理任务没有完成;

● 处置决定处理,处置途径不畅是我国污泥处理处置的关键问题;

● 观念、理念的转变是解决污泥问题的核心;

● 污泥的泥质、泥量随着管网提质会有所改变,永久性措施需慎重考虑;

● 面临气候变化,能源资源短缺等问题,“资源循环、绿色、健康”的未来技术创新的重点,污水污泥中“污染物”资源化回收利用是未来发展趋势。


原标题:戴晓虎 | 城市污水厂污泥处理技术创新思考

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