电化学厌氧消化的研究进展

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电化学厌氧消化(EAD)是一项利用微生物电解池(MEC)促进厌氧消化(AD)的新技术,同时也是一项解决全球变暖和能源危机的绿色可持续发展技术;通过近年的研究发现,EAD技术不仅可以显著提高有机物的降解率和能源的回收率,还能大幅度提高沼气中CH4含量,并降低CO2含量,这已然成为AD领域的研究热点;然而,该技术的发展目前仍处于起步阶段,材料昂贵、工程化和规模化应用困难等问题对其实际应用提出了各方面的挑战;因此,本文对EAD技术在近年来的发展现状,及其在实验室和实际工程运行中的影响因素做了全面的总结,同时,指出了当前开发实用的EAD系统所面临的挑战,最后,对该技术在未来的研究和应用方向方面作出了展望.
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总结了新兴污染物ICM在污水、地表水和饮用水等各种水环境中的污染现状及相应的生态风险;介绍了现有的ICM的去除工艺,包括高级氧化技术、辐射技术及生物降解转化技术等;讨论了ICM自身及其转化产物消毒副产物对环境的生态风险.认为目前对于各种水体中ICM含量、准确测定、有效去除及毒性评估方面还存在一定的问题.后续应着重研究污水、饮用水消毒过程中ICM形成I-DBP的机理,研究有效的去除ICM的工艺技术,尤其是去除惰性离子型ICM的处理工艺,从源头控制ICM,避免ICM形成I-DBP的危害.
长期摄入氟化物含量超标的饮用水会给人体健康带来诸多危害,饮用水氟化物污染已经成为了全世界聚焦的问题之一.随着氟化物污染问题的不断出现,除氟技术的研究与发展也逐步深入.电化学法由于其高效的处理能力及高度自动化水平,成为了一种极具应用前景的饮用水除氟技术.文章综述了电絮凝、电渗析、电容去离子技术在饮用水除氟中的应用,对其原理、影响因素、优缺点等方面进行了探讨,以期促进对氟化物及饮用水处理的深入研究.
介绍了电渗析的原理和性能、回顾了在火电厂水处理中的应用历程、并分析了其在火电厂深度优化用水中的研究和发展方向.对比了几类高盐废水浓缩减量技术,总结了电渗析的优势在于浓缩倍率高、能耗低和操作灵活.通过列举几种新型电渗析技术,指出了其在火电厂废水处理及资源化应用上的巨大前景.认为电渗析未来研究和发展的方向在于通过和其他技术相耦合,如与诱导结晶、电解制氯以及电吸附等技术连用,开发出更节能、更环保、更长寿命的废水零排放工艺.
强化生物除磷工艺(EBPR)因其经济、高效得到越来越广泛的应用.但由于环境因素和参数控制等影响,系统的长期稳定性和可靠性难以维持.在生物除磷机理的基础上,结合国内外研究现状,综述了碳源、pH、进水温度、电子受体、污泥龄(SRT)等对EBPR系统的影响,并综合现有的研究基础和发展趋势,对EBPR的研究方向进行了展望.总结了聚磷菌(PAOs)和聚糖菌(GAOs)的最优生长条件和EBPR系统运行的最佳参数控制,以期为EPBR工艺的微生物种群结构调控以及增强工艺的稳定性等提供参考.
近年来电镀行业蓬勃发展,每年平均废水总排放量占工业废水总排放量的20%左右,电镀废水中主要含有铬、镍、铜、锌等重金属污染物.膜分离技术具备分离精度高、出水水质好,无二次污染、工艺简单等特点,能够高效处理电镀废水并回收其中有价值的金属离子,实现废水资源化利用,因此在电镀废水处理中得到广泛应用.本文针对电镀废水中的铬、镍、铜、锌等主要金属离子,结合国内外近年文献,介绍了主要膜分离技术如微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、液膜等在处理电镀废水中不同金属离子的应用研究进展,最后提出膜分离技术在电镀废水处理中存在的问
采用电解活化过一硫酸盐(PMS)原位电氧化/电絮凝体系(EC)耦合低压膜(LPM)工艺(EC-PMS-LMP)去除模拟医药废水中的抗生素-磺胺二甲基嘧啶(SMZ)及有机物(COD).结果 表明,优化工艺条件为:pH=7.0,电流0.4 A,PMS与电解产生Fe2+的摩尔比为1∶1,对SMZ的去除率达100%.对COD的去除效果有限,但原水中SS含量和COD对SMZ去除效果的影响不大.电子顺磁共振光谱(EPR)证明了对于SMZ和有机物的降解,起主要作用是活化PMS产生的硫酸根自由基(SO4-·)和羟基自由基
为了提高电催化膜的电催化性能,采用电沉积法,以PTFE膜为支撑,制备出Sb掺杂SnO2沉积OMC的Sb-SnO2/OMC电催化膜.利用SEM、TEM、XRD和LSV等分析手段,对Sb-SnO2/OMC的结构组成及性能进行表征.结果表明,Sb-SnO2粒子均匀分布在OMC表面,结合形成多个活性化学位点.当锑与锡摩尔比为0.15、电沉积电压为2.5V、电还原时间为60min时,制得的Sb-SnO2/OMC析氧电势为1.73V.在电压2.5 V的条件下,电催化膜连续工作5 h,对水中大肠杆菌去除率可达95.9%
总结了不同类型生物炭包括热解炭、水热炭以及改性生物炭对厌氧消化过程的影响,探讨了生物炭促进厌氧消化过程的机理.生物炭主要通过促进微生物种间互营关系、增强体系缓冲能力以及吸附抑制性物质来促进厌氧消化工艺性能.同时分析了生物炭对厌氧消化过程中微生物群落的影响,生物炭通过介导微生物种间直接电子传递,促进微生物间互营关系,进而影响消化过程稳定性及产甲烷效率.最后对生物炭材料促进厌氧消化过程的研究进行了展望.
固定生物膜-活性污泥工艺(IFAS)能够显著加强硝化作用,而将部分亚硝化/厌氧氨氧化(PN/A)脱氮途径引入IFAS工艺对节省能耗,生态可持续脱氮有重要意义.围绕两种配置的IFAS工艺脱氮问题,总结了前人的研究进展,探讨了溶解氧浓度、C/N比、水力停留时间、填充比、泥龄等控制因素对脱氮效果的影响,整理说明了国内外部分IFAS工艺的实际应用,同时提出了今后应加强研究的方面,以期为应用研究提供理论参考.
膜蒸馏是一种极具前景的水处理工艺,然而膜污染现象很大程度上阻碍了该工艺的广泛应用.从膜面有机污染形成机理的起源、疏水作用的引入、双电层力的修正以及膜面形貌参数的影响等方面,详细介绍了基于XDLVO理论的膜污染机理模型及其优化方法,并针对膜蒸馏系统特有的运行环境,提出了改进膜面形貌重构算法、引入涉及固液气三相的边界条件、分析污染物形态参数的影响、增加其他作用力分项等研究方向建议与展望.