rcr新文：从有机液体废弃物中收集碳源，用于异养反硝化作用
文章导读
随着全球工业化的迅速发展，产生了大量的危险废弃物。近年来，仅中国危险废弃物的平均增长速率就高达30%。目前共有498种危险废弃物被纳入中国国家危险废弃物目录；其中157种是危险废液。危险废弃物的不当管理和非法处置加剧了全球土壤和地下水的污染。目前，危险废液在第三方危废处理公司普遍通过焚烧或者蒸发的手段转化为飞灰和杂盐物质，再经过固化/稳定化后被送往刚性填埋场。然而，这种做法存在着占用土地和重金属泄露的危险，并不是一种可持续的处理手段。基于绿色低碳可持续发展的原则，由于各类危险废液富含高浓度的有机和无机污染物，为了最大限度地减少资源消耗，通过合适的手段将它们耦合处理是首选。
本研究提出了一种厌氧水解酸化耦合反硝化的有机废液与硝酸盐废液协同脱氮除碳的新工艺，并通过长期的实验仔细评估了这种耦合处置策略的技术、经济和可持续特性。随着初始硝酸盐浓度和盐度的持续增加，系统的硝酸盐去除率和化学需氧量去除率分别为99.5%和65.7%。在厌氧水解酸化过程中，将有机物转化为反硝化中需要利用的碳源。利用厌氧水解酸化过程中产生的碳源，系统出水中的硝酸盐和亚硝酸盐浓度分别为33.1和0.11 mg/l。此外，采用能值分析理论方法，定量评估有机废液与硝酸盐废液协同处置工艺的经济性和生态可持续性效益，结果显示，对于100吨/天的有机废液和硝酸盐废液处置系统，有机废液与硝酸盐废液协同处置和分别处置工艺投资前者比后者多38.0万元，但每年的运行费用前者比后者低172.6万元;同时前者的环境负载率（elr）为23.46，比后者低52.4 %，有机废液与硝酸盐废液协同处置具有更低的环境压力和更高的可持续的生产效率优势。对于硝酸盐废液与有机废液协同处置工艺，反硝化单元的能值产出率权重系数ω(fi)和环境负载率权重系数均在系统中贡献最大，减少电力消耗等可显著提升其生态效益；有机废液预处理单元环境可持续性权重系数最大，对此单元优化可提升工艺的环境可持续性。
文章亮点
1. 提出了一种有机废液与硝酸盐废液协同处理的新工艺。
2. 有机废液与硝酸盐废液协同处理的新工艺比传统的单独处置策略有更低的成本和更低的环境负荷
文章摘要
有机危险废液中含有丰富的、有价值的碳源。在处理处置过程中，同时处置高硝酸盐（no3-）和高有机物含量的废液是可以实现的。在这项研究中，我们提出了一种厌氧水解酸化耦合高耐受反硝化的新工艺，并通过长期的实验仔细评估了这种耦合处置策略的技术、经济和可持续特性。随着初始硝酸盐浓度（[no3-]0）从355到30000 mg/l和盐度从0.5%持续增加到7.8%，系统的no3-去除率和化学需氧量（codcr）去除率分别为99.5%和65.7%。反硝化过程中以有机废液厌氧水解酸化过程中产生的挥发性脂肪酸（vfas）作为电子供体，并确定最佳c/n为1.0以上。在[no3-]0为34000 mg/l时，系统中的负荷为33.2 kg no3-m3/d，出水中的no3-和亚硝酸盐（no2-）浓度分别为33.1和0.11 mg/l。此外，成本和能值分析表明，厌氧水解酸化耦合反硝化的新工艺的运行成本和环境负荷率（elr）分别为传统的单独处置策略的42.3%和47.6%。因此，耦合处理策略具有成本效益和可持续性，与传统工艺相比，表现出更好的节能效果，环境压力更小，所消耗的不可再生资源更少。
图1 实验所用ahdi系统示意图：被预处理的含高硝酸盐的危险废液（influent i）；被预处理的有机危险废液（influent ii）
本期编辑
赵树南，清华大学环境学院，博士研究生。
原文信息
abstract
organic liquid hazardous wastes (lhws) consist of plentiful, valuable carbon sources, during the recovery of which, simultaneous disposal of high-no3− and organic lhws is possible for the control of organic and nitrogen pollution. in this study, we propose an anaerobic hydrolytic acidogenic and denitrification integrated (ahdi) process and carefully evaluate the technical, economical, and sustainable properties toward this simultaneous disposal strategy using long-term pilot experiments. with consistently increasing initial nitrate (no3−) concentrations ([no3−]0) from 355 to 30,000 mg/l and salinity from 0.5% to 7.8%, high removal efficiencies of 99.5% and 65.7% were observed for no3− and chemical oxygen demand (codcr), respectively, and the optimum c/n ratios were determined to be above 1.0 using volatile fatty acids (vfas) upon the anaerobic hydrolytic acidification of organic lhws as electron donors. a no3− loading rate as high as 33.2 kg no3−m3/d was achieved at [no3−]0 of 30,400 mg/l, and the concentrations of no3− and nitrite (no2−) in effluents were observed to be as low as 33.1 and 0.11 mg/l, respectively. moreover, cost and emergy analysis indicated that the net annual cost and environmental loading ratio (elr) were 42.3% and 47.6%, respectively, of those involved in the traditional separate disposal strategy. the proposed simultaneous disposal strategy is cost-effective and sustainable and exhibits improved emergy saving with lower environmental stress and less nonrenewable inputs required than the traditional process.