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船舶压载舱内装载生活污水和灰水的可行性探讨

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船舶 2024年第2期35卷 19-24页

作者：王慧芳中国船级社上海规范研究所上海200135

随着国际社会对保护海洋环境要求的不断提升,越来越多的港口和特定水域禁止船舶排放生活污水和灰水,这种禁排规定超出了国际海事组织(international maritime organization,IMO)的《国际防止船舶造成污染公约》(international conventio... 详细信息

随着国际社会对保护海洋环境要求的不断提升,越来越多的港口和特定水域禁止船舶排放生活污水和灰水,这种禁排规定超出了国际海事组织(international maritime organization,IMO)的《国际防止船舶造成污染公约》(international convention for the prevention of pollution from ships,MARPOL)中关于船舶生活污水和灰水的排放要求,使船舶不得不寻求其他舱室用于临时储存不允许排放的生活污水和灰水。该文针对目前船舶在营运过程中将生活污水和灰水临时储存在压载舱内的做法,分别通过对IMO压载水公约关于船舶压载水D-2标准排放要求,以及IMO MARPOL关于船舶生活污水和船舶灰水排放要求的解析,探讨了在压载舱内储存生活污水和灰水的可行性,同时结合IMO关于该问题的讨论进展,提出了在压载舱内临时储存灰水和经处理的生活污水需进一步考虑的技术和操作因素,以规避该行为可能带来的违规风险。

关键词：压载舱集污舱压载水 D-2标准生活污水灰水

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气化炉灰水除硬降浊提质关键技术分析

化肥设计 2024年第4期62卷 36-39页

作者：王红柱陈拥军湖北三宁化工股份有限公司湖北宜昌443200

针对气化炉灰水处理系统除硬、除硅、沉淀及污泥处理环节存在的问题,采用气泳多效反应器和精确的加药系统,有效提高了水处理效率,同时确保了出水水质满足所需标准,支持了气化装置的稳定运行。加药系统通过自动化控制实现了精准的药剂投... 详细信息

针对气化炉灰水处理系统除硬、除硅、沉淀及污泥处理环节存在的问题,采用气泳多效反应器和精确的加药系统,有效提高了水处理效率,同时确保了出水水质满足所需标准,支持了气化装置的稳定运行。加药系统通过自动化控制实现了精准的药剂投加,优化了处理过程,降低了运行成本,实现了可持续运营。

关键词：气化炉灰水除硬除硅气泳多效反应器加药系统

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防止船舶生活污水和灰水污染的风险和挑战

中国海事 2024年第1期 9-11页

作者：沈瑜张家港海事局江苏张家港215600

为了在全球范围内控制和防止船舶造成污染,国际海事组织制定了《国际防止船舶造成污染公约》等一系列公约规则。然而,随着各国实施和研究的推进,船舶污染物的监督和管理出现了越来越多新的风险和挑战,其中就包括船舶生活污水和灰水,如... 详细信息

为了在全球范围内控制和防止船舶造成污染,国际海事组织制定了《国际防止船舶造成污染公约》等一系列公约规则。然而,随着各国实施和研究的推进,船舶污染物的监督和管理出现了越来越多新的风险和挑战,其中就包括船舶生活污水和灰水,如不积极应对可能造成水域环境破坏。通过分析国际社会在船舶生活污水和灰水监管中存在的风险和挑战,提出参考建议。

关键词：生活污水灰水处理装置接收设施

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气化装置灰水管线长周期运行实践

大氮肥 2024年第4期47卷 221-223,230页

作者：陈宇中国石化镇海炼化分公司浙江宁波315207

针对煤气化装置低压灰水管线结垢严重的情况,通过检修拆清及分析垢样数据,确认管线堵塞原因,并从优化煤质、药剂使用和流程等方面探索解决灰水管线结垢的方法,实现系统平稳运行。

关键词：煤气化灰水管线结垢垢样分析

AnMBR处理密闭生保系统中灰水的效能与微生物群落演替研究

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环境科学学报 2022年第11期42卷 94-105页

作者：张淳郑利兵张良长艾为党郁达伟隋倩雯魏源送徐东耀中国矿业大学北京100085 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100085 中国航天员科研训练中心人因工程国防科技重点实验室北京100094

灰水的处理与回用是保障受控生态生命保障系统(CELSS)中水循环的关键,研究中采用厌氧膜生物反应器(AnMBR)处理尿液源分离后的CELSS灰水,考察了废水处理效能及微生物群落演替特征.结果发现,废水中溶解性有机物(DOM)主要为类色氨酸、表面... 详细信息

灰水的处理与回用是保障受控生态生命保障系统(CELSS)中水循环的关键,研究中采用厌氧膜生物反应器(AnMBR)处理尿液源分离后的CELSS灰水,考察了废水处理效能及微生物群落演替特征.结果发现,废水中溶解性有机物(DOM)主要为类色氨酸、表面活性剂类和类腐殖质,COD去除率可达65%~75%,阴离子表面活性剂去除率高达80%以上,有效解决了表面活性剂积累问题,但高温和低水力停留时间(HRT)条件会降低处理效能.高通量测序研究表明,表面活性剂降解相关菌群是保障污泥降解性能的关键,Synergistes、Citrobacter为关键降解细菌;但高温和低HRT条件会抑制降解,导致表面活性剂积累和有机物去除率下降.表面活性剂的累积会引起反应器中微生物群落演替,关键菌群由接种污泥中的Methanosarcina、Syntrophomonas、Keratinibaculum等嗜热产甲烷类菌属逐步演替为Proteiniclasticum、Pseudomonas、Aminobacterium、Citrobacter、Desulfovibrio等菌属,产甲烷菌特别是Methanosarcina受到显著抑制;硫酸盐还原菌代谢和产酸过程增强,导致碱度消耗增加.因此,污泥中固着性胞外聚合物(B-EPS)、混合液悬浮固体(MLSS)浓度和粒径在处理过程中降低,而溶解性胞外聚合物(S-EPS)和反应器中的溶解性蛋白显著增加,污泥产率较低,适合于受限空间的应用.整体而言,AnMBR可有效应用于CELSS生活废水的处理,为未来深空探测研究提供支撑,但需要进一步关注污泥流失与表面活性剂积累问题,强化反应器稳定运行.

关键词：厌氧膜生物反应器(AnMBR) 受控生态生命保障系统(CELSS) 表面活性剂灰水溶解性有机物(DOM)

农村重力流灰水收集系统的恶臭气体时空分布规律

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环境工程学报 2023年第8期17卷 2565-2575页

作者：刘建国吕金鑫李文凯朱畅门颖欣胡凡郑天龙曹英楠刘俊新内蒙古工业大学能源与动力工程学院环境污染控制与修复内蒙古自治区高等学校重点实验室呼和浩特010051 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 陕西建工第十二建设集团有限公司安康725000

为探究农村重力流灰水收集系统的恶臭气体时空分布规律,构建了一套中试研究装置并研究了其全流程的恶臭气体质量浓度。结果表明:在相对静止的灰水储水池中,苯乙烯(C_(8)H_(8))是质量浓度最高的恶臭气体(平均质量浓度为55.68 mg·m^(-3))... 详细信息

为探究农村重力流灰水收集系统的恶臭气体时空分布规律,构建了一套中试研究装置并研究了其全流程的恶臭气体质量浓度。结果表明:在相对静止的灰水储水池中,苯乙烯(C_(8)H_(8))是质量浓度最高的恶臭气体(平均质量浓度为55.68 mg·m^(-3)),二硫化碳(CS_(2))的质量浓度最低(平均质量浓度为0.11 mg·m^(-3));灰水收集系统在早晨(6:00—8:00)和傍晚(17:00—19:00)的恶臭气体质量浓度较高,其OU平均值分别是其他时段OU平均质量浓度的1.82~23.7倍和1.87~24.41倍;灰水收集系统中的跌水井和管道变径处是恶臭气体质量浓度较高的区域,其OU平均值分别是其上下游区域OU平均值的1.2倍和1.6倍。在农村重力流灰水收集系统的运维过程中,应该关注C_(8)H_(8)和C_(2)SH_(6)等气体的浓度变化以更好的控制恶臭逸散问题。

关键词：灰水收集系统恶臭时间分布空间分布

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落干式人工湿地处理农村灰水应用研究

落干式人工湿地处理农村灰水应用研究

作者：蔡青秀东南大学

学位级别：硕士

针对当前农村生活污水“末端处理”模式不适应农村的问题,提出生活污水“灰黑分离”的处理模式,开展黑水统一收集实现无害化后资源化利用,灰水通过人工湿地原位或就近处理的研究,这一模式显著降低污水收集和处理的成本,易于在中国农村... 详细信息

针对当前农村生活污水“末端处理”模式不适应农村的问题,提出生活污水“灰黑分离”的处理模式,开展黑水统一收集实现无害化后资源化利用,灰水通过人工湿地原位或就近处理的研究,这一模式显著降低污水收集和处理的成本,易于在中国农村地区推广。然而传统人工湿地中的供氧不足常常限制了污水处理效率,目前的强化复氧手段成本高、管理复杂不适用于我国农村地区,向低成本、易维护方向进一步提高湿地复氧能力具有重要意义。因此,本研究构建了一种以河沙、沸石为主要基质层填料的新型非饱和垂直流人工湿地——落干式人工湿地,探究了比脉冲体积(Specific Pulse Volume,SPV)、脉冲周期、比水力负荷(Specific Hydraulic Load Rate,SHLR)三种与水力条件相关的关键参数以及不同基质配比对农村灰水处理效果的影响。研究结果如下:(1)S20(河沙层厚度20cm)、S40(河沙层厚度40cm)、S60(河沙层厚度60cm)系统在落干式人工湿地的运行方式下的污水滞留时间依次增大,无因次方差及死区率依次减小。河沙层越厚,人工湿地的水力状态越趋于平推流,且有更小死区率,有利于污染物的去除。(2)比脉冲体积与湿地系统的复氧能力成反比,在一定比脉冲体积范围内,三组系统能保持在好氧环境,有较高的COD、NH-N去除率;当比脉冲体积达到213.75L/m时,单次进水量过大,污水易雍积在基质表层,三组系统都有不同程度的雍水表现,污染物去除率也出现大幅度下降。(3)在比脉冲体积为71.25L/m的进水条件下,改变脉冲周期不影响三组系统出水溶解氧浓度,COD、NH-N都表现出较好的处理效能;在比脉冲体积为106.88 L/m的进水条件下,脉冲周期的缩短对S20系统的出水溶解氧及污染物去除效能影响较小,S40、S60系统由于河沙层厚度大,污水下渗较慢,因此在脉冲周期较短时,出现雍水现象,出水溶解氧及污染物去除率大幅度下降。(4)比水力负荷率的改变会影响到S20、S60系统的复氧能力,从而影响到两组系统的污染物去除效果;S40系统受比水力负荷率的影响较小,表现出较强的稳定性,各污染物去除效能在不同比水力负荷率处波动不大。(5)运行方式探究阶段,S20系统在比脉冲体积为106.88L/m、脉冲周期6h,比水力负荷率7.13L/m·min时有最优综合处理效能,水力负荷达0.64m/m·d;S40、S60系统在比脉冲体积为71.25L/m、脉冲周期6h,比水力负荷率4.75L/m·min时有最优综合处理效能,水力负荷达0.29m/m·d。最佳运行条件下,三组系统出水浓度都优于《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB32/3462-2020)一级A标准,表现出优异的有机物及氨氮去除效能。(6)灰水水量大,营养物质充足,S20系统在长期高负荷持续运行下,会导致河沙层富集越来越多的微生物,从而影响湿地复氧能力,降低处理效能;低温条件下的高负荷运行更会加剧基质层渗透率的下降,从而导致湿地出现雍水;在调整为5天运行,2天休床的运行策略后,既可以在低温条件下保持出水总体达到较高标准,也可以保证湿地的稳定运行,防止堵塞。调整运行策略后的监测期各污染物平均出水浓度都优于《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB32/3462-2020)一级A标准。(7)S40、S60系统在连续运行的情况下也会因为基质渗透系数降低导致基质层雍水,污染物的去除效能降低。将运行策略调整为5天运行,2天休床的模式,调整后在监测期内两组湿地系统污染物去除率仅受温度影响,污水下渗正常,未表现出明显的雍积现象。调整运行策略后的监测期平均出水浓度都优于《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB32/3462-2020)一级A标准。综上,落干式人工湿地不需外加条件即可达到良好复氧效果保证污染物的去除率,系统简单易维护,在处理农村灰水方面具有良好的应用潜力。

关键词：人工湿地运行方式水力工况基质配比农村生活污水灰水

潮汐人工湿地污水处理强化技术及灰水处理工程应用研究

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潮汐人工湿地污水处理强化技术及灰水处理工程应用研究

作者：廖勇重庆大学

学位级别：硕士

随着农村改厕工程的推进,适用于灰水和黑水分开收集系统的三格式、粪尿分集式等卫生厕所应运而生。面对灰水、黑水分开收集系统,结合生态庭院建设,研究宅旁灰水处理技术,对支撑散居农户生活污水处理和农村水环境保护具有重要意义。灰水... 详细信息

随着农村改厕工程的推进,适用于灰水和黑水分开收集系统的三格式、粪尿分集式等卫生厕所应运而生。面对灰水、黑水分开收集系统,结合生态庭院建设,研究宅旁灰水处理技术,对支撑散居农户生活污水处理和农村水环境保护具有重要意义。灰水是一种不含厕所粪污的生活污水,具有N、P浓度低、有机物浓度高等特点。人工湿地投资少、维护管理简便,适用于农村污水处理。但是,人工湿地占地面积大、水力停留时间长,进水有机物和悬浮物浓度较高时,容易导致湿地床堵塞,增加运行维护难度。针对上述问题,构建了跌水方式进水的生物炭原位再生潮汐流人工湿地(BR-TFCW)。围绕BR-TFCW系统,研究了跌水复氧和供氧能耗关系,优化了跌水进水参数;然后在实验规模条件下,研究了淹没排空时间比(F/R)、微生物群落特征、污染物去除机制和生物炭的生物原位再生机制;最后,将BRTFCW系统用于重庆市潼南区小岭村散居农户灰水处理,研究了实际工程的污染物去除能力,为BR-TFCW技术的推广提供工程应用案例支撑。主要研究内容和结论如下:(1)跌水复氧的空中和撞击复氧过程机理及能效分析。针对跌水曝气过程机理研究和工程中污水提升的能效分析不足,研究了跌水承接体、跌水高度、布水方式对跌水曝气效果的影响。结果表明,在PVC平板、碎石、带孔平板、水体四种承接体中水体为最佳承接体,在跌水高度为0.5 m和1.0 m下,以水体为承接体的跌水复氧浓度分别为5.41±0.20 mg/L和6.03±0.06 mg/L。碎石和水体作为常用承接体,在跌水高度在0.2.8 m时,空中复氧显著,撞击复氧受抑制,在跌水高度为0.8 m处复氧浓度分别为4.91±0.27 mg/L和5.69±0.04 mg/L;当跌水高度在0.8.2m时,撞击复氧作用显著,在跌水高度为1.2 m处复氧浓度分别为5.52±0.25 mg/L和6.33±0.09 mg/L。在雨幕、水柱、原始堰板水幕、锯齿堰板水幕四种布水方式中,雨幕为最佳布水方式,在跌水高度为0.5 m下的复氧浓度为5.33±0.21 mg/L。构建了污水提升能耗与跌水曝气效果的能效数学计算模型,得到了的跌水曝气系统的供氧效率曲线,发现跌水供氧效率与跌水高度呈现非线性关系,最佳供氧效率出现在低跌水高度区0.3.7 m。(2)实验室规模的BR-TFCW对农村灰水的高效去除机理及微生物特性研究。通过调整BR-TFCW的淹没排空比(F/R)寻求最佳污染物去除的运行条件,并与对照组Ⅰ(CG1:无排空阶段)和对照组Ⅱ(CG2:无生物膜)进行对比,以此探讨污染物去除机制、微生物群落特征和生物炭再生现象。另外,采用通风管强化BRTFCW,探讨进一步强化污染物的去除效果。结果表明,在相同水力负荷(1.97 m3/m3)下,BR-TFCW的出水COD浓度都远低于对照组Ⅰ(CG1)(152.85±10.88 mg/L)。不同F/R下,BR-TFCW对NH4+-N和TP的去除效率差异不大。在运行周期为7 h的条件下,F/R为1:3、1:1、3:1时,BR-TFCW的COD去除率分别为90.92±3.97%、94.95±1.17%、99.84±0.21%,出水COD均可达到一级A标(GB 18918-2002),F/R值越大与有利于COD的去除。在淹没阶段初期,COD主要依靠好氧生物降解和生物炭吸附作用从水相中去除,而在后期依靠生物的厌氧降解。生物炭的吸附作用为淹没阶段COD去除的主要贡献者,而吸附的COD在排空阶段通过生物炭的生物再生过程被好氧降解。在排空阶段,生物炭的再生率为75.03±1.00%。BRTFCW的主要菌门是Proteobacteria、Bacteroidota、Actinobacteriota和Firmicutes。主要功能性细菌由Limnohabitans、Bacillus、Flavobacterium、Norankporichthyaceae、Hgc Ilade、Thermobifida、Candidatuslanktophila和TM7a组成。它们主要与有机质降解、抗脱水和营养缺乏有关。无排空阶段(CG1)没有供氧环节,导致厌氧菌成为优势菌属。在这种情况下,细菌与发酵和甲烷产生有关,这限制了CG1的有机物去除能力。通风管强化BR-TFCW由于强化了床体的通风能力,有机物的去除能力较原始BR-TFCW有一定提高。排空阶段的限制和强化都会改变微生物群落的关键物种和床体上、中、下层的重叠率。(3)低温条件下,BR-TFCW在潼南农村分散式灰水处理实际工程应用。在运行周期时间为12 h和淹没排空比为1:1的条件下,在白天水温为21.04±1.69℃时,BR-TFCW出水可达到国家一级A标(GB 18918-2002);而在白天水温为15.88±2.64℃和9.97±1.45℃时,出水

关键词：灰水跌水复氧潮汐流人工湿地生物炭再生微生物群落

氮源对氧基质生物膜反应器处理灰水性能的影响研究

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氮源对氧基质生物膜反应器处理灰水性能的影响研究

作者：戴安琪华中农业大学

学位级别：硕士

资源分配始终都是人类发展面临的最大问题,水作为“生命之源”在不久的将来也会成为制约经济社会发展的重要因素。灰水(GW)以其污染轻、产生量大而具有很高的回收再利用价值。目前针对灰水的多种处理方法已有大量研究,其中氧基质生物膜... 详细信息

资源分配始终都是人类发展面临的最大问题,水作为“生命之源”在不久的将来也会成为制约经济社会发展的重要因素。灰水(GW)以其污染轻、产生量大而具有很高的回收再利用价值。目前针对灰水的多种处理方法已有大量研究,其中氧基质生物膜反应器(O-MBfR)以其处理灰水的独特优势受到关注,探究不同氮源对O-MBfR处理灰水的影响可以为其高效低能耗处理源分离灰水和其他类型废水的工程化应用提供理论支持。因此,本研究自制O-MBfR系统,以不同氮源(氨氮、硝态氮和有机氮)灰水为研究对象,探究不同氮源下化学需氧量(COD)/总氮(TN)比变化对O-MBfR系统处理灰水污染物的影响;利用红外光谱、三维荧光光谱、16S rRNA高通量测序技术,结合反应器生物膜胞外聚合物(EPS)的变化,分析不同氮源反应器内生物膜特征和微生物群落变化,探明系统内直链十二烷基苯磺酸钠(LAS)与不同氮源的代谢途径;同时使用机器学习对不同氮源灰水下O-MBfR系统处理污染物的效果进行拟合,找到最适模型,可用于实际O-MBfR系统处理灰水污染物效果的预测。主要结论如下:(1)氮源对O-MBfR污染物去除的影响结果表明,氨态氮和有机氮系统在COD/TN=40阶段对有机物的去除更好,COD和LAS去除率均达到95%和97%以上;随着COD/TN降低,硝态氮系统对有机物去除能力更强,且该氮源系统对TN和NO-N的去除效果始终明显优于另外两种氮源反应器,其平均去除率为88%和92%;COD/TN=10阶段,氨态氮系统因强硝化作用产生的酸性环境显著抑制了污染物的去除。氮源对O-MBfR生物膜理化性质的影响表明,生物膜的EPS/TSS总量都随COD/TN的下降总体呈现上升的趋势,而系统内残留的LAS会促进蛋白质(PN)的分泌,以抵抗LAS对于生物膜的生物毒性;红外光谱分析结果表明生物膜存在着蛋白和多糖类物质,以及LAS代谢过程中的苯类有机物。(2)氮源对O-MBfR生物膜微生物群落和预测功能酶基因的变化表明,纲水平的Gammaproteobacteria和Alphaproteobacteria在群落中占据主导位置,该类菌对污水的脱氮除碳至关重要;属水平上,系统中LAS生物代谢和好氧反硝化相关菌,如Sphingobium和f＿Burkholderiaceae等,其丰度随COD/TN降低均呈现增加趋势,增强了系统碳氮代谢能力;硝化细菌-Flavobacterium和氨氧化细菌-Nitrospira在氨态氮和有机氮的系统中丰度更大;TCA循环与LAS代谢酶随COD/TN降低而增加,氨态氮和有机氮系统的硝化酶较丰富,而硝态氮系统的反硝化酶较丰富;碳氮代谢机理为:LAS被异养微生物矿化作用去除,氨态氮和有机氮系统硝化过程中的氨单加氧酶(AMO)可以协同降解LAS;硝态氮系统中NO-N经过好氧反硝化被代谢去除,氨态氮和有机氮中的NH-N和CO(NH)经过异养硝化-好氧反硝化被代谢。(3)机器学习对不同氮源的O-MBfR系统模型构建结果表明:结构方程模型中,3种氮源系统中pH值都与碳氮污染的去除效果呈现显著的负相关性,COD/TN和LAS之间呈明显的正相关性,验证了O-MBfR系统内灰水碳氮存在共代谢去除;氨态氮系统处理LAS和TN的最佳拟合模型为随机森林,其模型参数mtry为1和4;有机氮系统处理LAS和TN的最佳拟合模型为随机森林,mtry为8和5;硝态氮系统处理LAS的最佳拟合模型为随机森林,mtry为4、处理TN的最佳拟合模型为支持向量机,其核函数高斯径向基的模型参数C和σ为479.15和1.2257。

关键词：氧基质生物膜反应器灰水氮源碳氮代谢机器学习