热碱解-水解预处理剩余污泥的效果研究

热碱解-水解联合工艺预处理剩余污泥,可以实现污泥快速破胞,释放污泥细胞中的有机物,促进水解过程物质的转化,也有利于回收剩余污泥中的碳源. 基于此优点,本研究考察了温度、pH、反应时间对剩余污泥热碱解破胞效果的影响,以确定适宜的热碱解条件. 比较了不同水力停留时间（HRT=0~120h）下污泥水解过程中SCOD、挥发性脂肪酸（VFAs）、氮磷、蛋白质和糖类浓度的变化,分析了水解过程物质的转化情况. 结果表明,较高的pH（pH11）和较高的温度及延长反应时间均有利于提高污泥破胞效果. 适宜的热碱解条件为:热碱解破胞温度为70℃、初始pH 11,反应时间1 h. 在该条件下,SCOD浓度可超过11500 mg/L,污泥溶胞率为44%. 在水力停留时间为24 h时,VFAs和SCOD浓度分别高于2400 mg/L和5800 mg/L. 研究发现热碱解-水解反应约120h达到平衡,此时蛋白质和糖类稳定在130 mg/L和190 mg/L左右,其中,氮磷主要以氨氮和PO43-形式存在,相应比例分别为89%和94%. 热碱解-水解联合工艺通过加速污泥破胞,释放胞内有机物,能够明显地促进污泥的水解,这为剩余污泥热碱解-水解预处理的应用提供了技术支撑和理论依据.     

低基质条件下厌氧氨氧化生物膜和颗粒污泥脱氮性能对比研究

在低基质质量浓度条件下,对海绵填料生物膜反应器和颗粒污泥反应器进行厌氧氨氧化的脱氮性能进行对比研究。研究结果表明:当进水NH4+-N和NO2--N质量浓度分别为(17.03±2.16)mg/L和(19.17±2.33)mg/L时,颗粒污泥厌氧氨氧化反应器的脱氮性能明显优于海绵填料生物膜反应器的脱氮性能;保持对NH4+-N和NO2--N的平均去除率为90%以上时,通过缩短水力停留时间,颗粒污泥反应器容积氮去除速率可达3.55 kg.N/(m3·d),而海绵填料生物膜反应器仅为0.94 kg·N/(m3·d);进水中NO2--N与NH4+-N的质量浓度比能影响反应器的化学计量关系。     

重金属Cd对污水厂剩余污泥厌氧水解和酸化的影响

在序批式厌氧反应器中探究了重金属Cd~(2+)对污泥厌氧水解和酸化的影响。实验结果表明0.1 mg/L Cd~(2+)能够促进污泥的水解和酸化过程进而促进短链脂肪酸(SCFA)的积累;且其最大积累量为1 025 mg/L。高浓度Cd~(2+)能够促进污泥中有机物的释放;但对酸化过程有严重的抑制作用。当Cd~(2+)的浓度为5.0 mg/L时,最大溶解性化学需氧量(SCOD)和SCFA浓度分别为1 395、465 mg/L,分别是空白对照组的1.5和0.5倍。同时发现高浓度Cd~(2+)(例如5.0 mg/L)能够抑制产甲烷古菌的活性进而导致SCFA的消耗量较低。     

好氧颗粒污泥膜生物反应器处理畜禽废水

采用好氧颗粒污泥膜生物反应器处理畜禽废水,分别对COD、NH4 -N、NO2--N、NO3--N的去除效果和对膜通量的影响进行了研究。结果表明:在水力停留时间(HRT)为8h,进水COD浓度为600mg/L,NH4 -N浓度为40mg/L的条件下,出水COD、NH4 -N的浓度分别为46.6和4.8mg/L。NO2--N和NO3--N的去除率也可达90%以上。并且好氧颗粒污泥的加入减缓了膜的污染。     

温度对CaO2强化剩余污泥厌氧水解，酸化的影响

本文探究了温度对CaO_2强化剩余污泥厌氧水解,酸化的影响。实验结果表明在15~35℃,随着温度的升高,污泥厌氧反应体系中水解和酸化得到加强,且VFA和甲烷的最大积累量分别为3 120 mg/L和196 m L。当温度进一步提高至55℃时,水解反应得到强化,但是过高的温度限制了厌氧微生物对溶解性蛋白质和多糖的利用,进而导致VFA的积累量较少。因此35℃是CaO_2强化剩余污泥水解和酸化的最佳温度。     

碱处理对剩余污泥预处理的研究

污泥固体的水解是厌氧消化的限速步骤,污泥预处理的目的就是破坏污泥的结构及细胞壁,使污泥的絮体结构发生变化,细胞内含物溶出,进入水相,加快厌氧消化速率。本文研究了加碱对污泥性质的影响,全面了解剩余污泥减量化过程中细胞物质的释放规律,还对碱预处理方法对污泥的融胞机理进行了分析。结果表明,碱处理效果最好,释放的SCOD最高（937.984mg/L）,处理后污泥液相中蛋白质、总糖、DNA均增加最多。     

H-A-O工艺强化脱氮及系统内污泥减量的研究

为提高生活污水传统处理工艺反硝化脱氮能力并在系统内部实现污泥减量,设计水解酸化-缺氧-好氧(H-A-O)生物脱氮及污泥减量组合工艺。试验采用连续运行方式,以实际生活污水为对象,进水化学需氧量(COD)为220～410 mg/L,进水NH4+-N质量浓度为36～58 mg/L,硝化液回流比(r)为300％。试验结果表明：水解酸化作用使原水的可生化性提高60％;系统在无外加碳源和碱度条件下,COD,NH14+-N和TN的去除率分别达到90％,95％和74％,其中总氮(TN)去除效果提高12％;当以污泥水解酸化出水和生活污水作为反硝化碳源时,最大NO3--N反硝化速率分别为0.75 mg/min和0.66 mg/min;H-A-O系统利用水解酸化作用实现剩余污泥减量为37％,同时提高系统的脱氮效果。     

低剂量臭氧处理污泥减量的研究

对低剂量臭氧在剩余活性污泥减量中的应用进行了探讨.结果表明,当活性污泥进行低剂量臭氧(≤0.010 mgO3/mgMLSS)处理时,可取得较好的减量化效果.当臭氧投加剂量为0.010 mgO3/mgMLSS时,反应60 min活性污泥的总去除率达到77.73%.臭氧处理会同时导致溶解性化学需氧量(SCOD)的增加.臭氧投加剂量为0.005 mgO3/mgMLSS时污泥中的SCOD增加至20.28 mg/gMLSS·L.污泥沉降比(SV%)减少率随臭氧投加剂量的增大呈线性增加趋势.低剂量处理后的污泥容积指数(SVI)值在58～62 mg/L之间,污泥的沉降性能良好,并未产生污泥膨胀现象.     

pH对剩余污泥发酵耦合反硝化系统性能的影响

采用批次试验,在(30±1)℃的条件下,投加NO2--N研究不同pH(5,7,9及不控制pH)对于剩余污泥发酵耦合反硝化系统污泥溶解、基质释放、污泥减量及反硝化的影响,以寻求系统高效运行的较佳pH。试验结果表明:pH为5的条件下,污泥溶解产生的多糖经反硝化利用后的剩余量远远高于其他条件下的剩余量,最大值出现在第18天,为648.9 mg/L,而pH为5和9时蛋白质浓度较高,最大值出现在第15天pH为9时,为701.5 mg/L;在整个试验期间,PO43--P浓度在pH=5时最大,而NH4+-N最高浓度却出现在pH=9时;系统在不同pH条件下均出现一定的污泥减量。此外,根据NO2--N浓度的变化情况,可得出反硝化性能的优劣排序为pH=9,pH=7,pH不调,pH=5。综上可知,剩余污泥发酵耦合反硝化系统较佳的pH为9。     

好氧颗粒污泥膜生物反应器处理畜禽废水

采用好氧颗粒污泥膜生物反应器处理畜禽废水，分别对COD、NH4^＋-N、NO2^--N、NO3^--N的去除效果和对膜通量的影响进行了研究。结果表明：在水力停留时间（HRT）为8h，进水COD浓度为600mg／L，NH4^＋-N浓度为40mg／L的条件下，出水COD、NH4^＋-N的浓度分别为46．6和4．8mg／L。NO2^--N和NO3^--N的去除率也可达90％以上。并且好氧颗粒污泥的加入减缓了膜的污染。     

污泥处理条件对臭氧破解污泥能力的影响

利用臭氧强氧化性,使污泥细胞破解有机质溶出,实现活性污泥的全循环再生化处理,达到污泥“零排放”的目的.本研究改变处理条件(臭氧投加量、反应时间和空气进气量等),系统地检测反应前后污泥混合液的各项指标(总悬浮固体、挥发性悬浮固体、溶解性化学需氧量、氨氮、总磷、污泥沉降比),探讨臭氧氧化破解污泥反应的机理.由实验可知,在臭氧氧化破解污泥实验中,投加的臭氧量(相对于总悬浮固体)为0.27 g/g,反应时间为30 min,空气进气量为2.0 L/min时,破解的效果达到最佳,总悬浮固体的减少量达到2.8 g/L.气体流量越大破解效果越好,在空气进气量为2.0 L/min的条件下,臭氧氧化破解污泥实验效果最佳.随着臭氧投加量的增加,MLSS减少速率将由慢到快,然后趋于平缓,最佳投放量为0.25 g/g时,总悬浮固体减少量为1.42 g/L,SCOD的增加量为626 mg/L,氨氮和总磷的增加量分别为10.7、1.068 mg/L.     

ASBR中污泥酸性发酵的研究

采用ASBR装置,在常温条件下对影响污泥酸性发酵的主要因素如排泥间隔时间、pH、HRT等进行了研究。确定了ASBR处理污水厂污泥的最佳酸性发酵工况,即:温度22℃,进料VS 20g/L,HRT 3.0d,间隔2d排泥,不调节pH。此时,污泥的产酸率为0.128,VS去除率为34%,发酵液的碱度为570～839mg/L,NH3-N的质量浓度为280.1～318.6mg/L,PO43-的质量浓度为29.45～44.32mg/L。     

功能菌株对柠檬酸废水生化处理剩余污泥减量化研究

采用具有污泥减量化功能的菌株,对柠檬酸发酵废水生化处理二沉池剩余污泥进行摇瓶减量实验。通过对初筛菌株进行定向驯化,再通过正交试验与单因素实验,确定菌株污泥处理优化培养条件后进行优选菌株污泥最终处理。研究结果表明:经过4个周期的驯化,菌株W1-6、W1-10好氧处理后污泥MLSS减量与同期对照相比分别从17.62%提高到24.61%和从16.60%提高到23.17%。在优化培养条件下,污泥MLSS与MLVSS分别减量27%和40%以上,污泥清液中SCOD值从521.7mg/L提高到1700mg/L左右,原污泥91%的SV₃₀可降低到54%~57%。污泥减量效果明显,同时污泥脱水性能也得到明显改善。     

好氧活性污泥在升流式厌氧污泥床反应器中的厌氧颗粒化过程及机制

 采用升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,以城市污水处理厂二沉池活性污泥为种泥,研究好氧絮状污泥的厌氧颗粒化过程及其机制.UASB在污泥负荷(SLR)0.25kg(COD)/(kg(VSS)·d)和水力负荷(HLR)0.1m³/(m²·h)的条件下启动后,通过分阶段缩短水力停留时间(HRT)的方式逐步将SLR和HLR提高到0.52kg(COD)/(kg(VSS)·d)和0.3m³/m²·h,经过150d的连续运行,成功培育出了厌氧颗粒污泥,系统对COD的去除率达到了95%以上.厌氧颗粒污泥的形成过程先后经历了污泥驯化期、微生物聚集体形成期、初生颗粒污泥形成期、次生颗粒污泥形成期、成熟颗粒污泥形成期5个时期.好氧絮状污泥的厌氧颗粒化机制整体上符合二次核学说,其中初生颗粒污泥的形成符合黏液学说,而次生颗粒污泥的形成机制与目前已报道的厌氧颗粒污泥形成机制不同,其内核是由初生颗粒污泥破碎后的碎片组成,产甲烷丝状菌和其他细菌通过插入碎片中或者附着于碎片表面的方式形成聚集体,并逐渐发展成为次生颗粒污泥.     

微好氧条件下好氧颗粒污泥的培养

在微好氧条件下(曝气槽中溶解氧量在0．2～0．7mg／L之间)对好氧颗粒污泥的培养进行了研究．以厌氧颗粒污泥为接种污泥，考察了培养过程中厌氧污泥外观、尺寸、反应器中絮状污泥的MLSS(混合固体悬浮物)、SV(污泥体积)、SVI(污泥体积指数)和VSS(挥发性固体悬浮物)，以及颗粒化污泥体积的变化．发现培养5d后，厌氧颗粒污泥完全解体，培养10d后出现新的颗粒污泥，培养40d后污泥完全颗粒化．培养成熟的颗粒污泥呈浅褐色，粒径主要集中于500～3000μm之间，SVI达18．147mL／g，比重达1．020g／cm^3，含水率(质量分数)达95．7％，有机组分的质量分数达74．1％，沉降速率达52m／h，各项指标均优于普通活性污泥和常规曝气条件下培养的好氧颗粒污泥．     

褐铁矿强化污泥厌氧发酵及经济分析

污泥厌氧发酵具有污染小,并且能获得能源物质的优势。然而污泥厌氧发酵效率低。探究了褐铁矿强化污泥厌氧发酵产甲烷的影响。结果表明褐铁矿存在能够提高污泥厌氧发酵产甲烷率;当褐铁矿含量由0增加至4%时,甲烷产量由101. 8 m L/g增加至128. 9 m L/g。褐铁矿能够促进污泥厌氧发酵水解过程;并且褐铁矿含量越高,溶解性COD的最大值越高。此外,褐铁矿促进污泥厌氧发酵过程短链脂肪酸(SCFA)的积累;当褐铁矿的含量为3%时,SCFA的最大积累量为4 025 mg/L,显著高于空白对照组。褐铁矿存在促进乙酸的积累;当褐铁矿含量由1%增加至4%时,乙酸含量由35%增加至42%。p H为7有利于褐铁矿强化污泥厌氧发酵;而碱性环境抑制甲烷产生。经济分析表明褐铁矿的最佳剂量为3%,总节约费用为329. 2元/t。     

Effects of various pretreatments on biohydrogen production from sewage sludge

The sewage sludge of wastewater treatment plant is a kind of biomass which contains many organics, mainly carbohydrates and proteins. Four pretreatments, acid pretreatment, alkaline pretreatment, thermal pretreatment and ultrasonic pretreatment, were used to enhance biohydrogen production from sewage sludge. The experimental results showed that the four pretreatments could all increase the soluble chemical oxygen demand （SCOD） of sludge and decrease the dry solid （DS） and volatile solid （VS） because the pretreatments could disrupt the floc structure and even the microbial cells of sludge. The results of batch anaerobic fermentation experiments demonstrated that all of the four pretreat- ments could select hydrogen-producing microorganisms from the microflora of sludge and enhance the hydrogen production. The hydrogen yield of the alkaline pretreated sludge at initial pH of 11.5 was the maximal （11.68 mL H2/g VS） and that of the thermal pretreated sludge was the next （8.62 mL H2/g VS）. The result showed that the hydrogen yield of pretreated sludge was correlative with its SCOD. The hydrogen yields of acid pretreated sludge and alkaline pretreated sludge were also influenced by their initial pH. No methane could be detected in the anaerobic fermentation of alkaline pretreated sludge and thermal pretreated sludge, which suggested that these pretreatments could fully inhibit the activity of methanogens. The volatile fatty acids （VFA） production in anaerobic fermentation of alkaline pretreated sludge was the maximum and the next is that of thermal pretreated sludge.     

微氧条件下厌氧颗粒污泥和消化污泥特性研究

用12 5mL血清瓶作为批量处理反应器,对厌氧颗粒污泥和消化污泥在厌氧和微氧条件下的COD去除率、污泥产率、产甲烷活性、抗冲击负荷能力等进行对比实验研究。实验结果表明:厌氧颗粒污泥和消化污泥均在微氧条件下表现出高COD去除率、低污泥产率、高产甲烷活性和强抗冲击负荷能力,且厌氧颗粒污泥在COD去除率、污泥产率、产甲烷活性和抗冲击负荷等方面更具有优势;对于0 5 gCOD/LR·d的有机负荷,反应器内最佳加氧量为10mL(10 %添加的COD)。