超声预处理剩余污泥水解试验研究

通过改变超声时间、超声密度和水解时间,研究污泥厌氧水解过程中SCOD,NH3-N和TP释放量,最终确定最佳的剩余污泥预处理条件和水解时间。得到的试验结果如下:当剩余污泥超声预处理频率为20~25 k Hz,超声密度为1.6 W/m L,超声时间为15 min,污泥水解1 h时,污泥的释放达到最佳,此时SCOD溶出率高达45.55%,而NH3-N和TP释放量较低,该预处理条件下获得的污泥水解上清液为污水厂提供了有利的补充碳源。     

曝气及搅拌强化超声预处理污泥试验研究

超声是一种具有很大研究价值的污泥预处理技术,但超声波能耗较大,限制了其大规模应用。曝气和搅拌作为辅助技术可以使超声技术在较低的能耗下达到较高的破解效率。以污泥破解后上清液中SCOD增加值为主要评价指标,探究在曝气及搅拌辅助下超声预处理污泥的最佳条件,进一步考察在最佳条件下曝气及搅拌对超声破解污泥效率的提高和能耗的降低作用。结果表明,曝气最有效的超声声能密度为0.9 W/mL,最佳曝气量为20 mL/min,最有效的曝气时间为10 min,在超声10 min的后5 min曝气、前5 min不曝气比在整个超声过程中曝气破解溶出的SCOD更高。在最有效的条件下对污泥进行超声加曝气处理后的SCOD为388.45 mg/L,而相同条件下仅超声溶出的SCOD为196.5 mg/L,溶出的SCOD增加了97.7%,污泥经超声加曝气处理后SCOD溶出率为3.85%,比达到近似SCOD的仅超声处理方式的能量消耗降低了25%。搅拌作为另一个辅助技术,转速为600 r/min时对提高超声破解污泥的SCOD最有效,超声加搅拌比相同条件下仅超声破解污泥溶出的SCOD增加了83.8%,超声加搅拌破解污泥的SCOD溶出率为1.98%。在超声加曝气和搅拌的条件下,污泥SCOD溶出率为4.38%,污泥破解产生的SCOD比相同条件下仅超声破解的污泥SCOD增加了120.8%,比达到近似SCOD的仅超声处理方式的能量消耗降低了12.5%。     

溶胞菌的筛选、特性及其污泥减量效果

采用抑菌圈法从活性污泥中筛选溶胞菌,研究溶胞菌用于污泥减量的效果。在5种溶胞菌中RJM-2对金黄色葡萄球菌的溶胞能力最好。根据形态、生理生化及16SrRNA测序,鉴定RJM-2为短小芽孢杆菌属。为了分析RJM-2的活性物质成分,分别对发酵上清液进行121℃高压蒸汽处理及蛋白酶K处理。结果表明,10 min内RJM-2发酵上清液与对照组相比能使金黄色葡萄球菌(S.aureus)的OD580(580 nm条件下检测溶液的吸光度)下降0.12,而经过处理的发酵上清液OD580在2 h内无下降,这表明溶胞能力主要来自蛋白酶的作用。RJM-2对受试的5株革兰氏阴性菌及多株革兰氏阳性菌具有溶胞能力。RJM-2接种到污泥中24 h后能够使污泥SCOD(溶解性化学需氧量)达到111.96 mg/L,与不接种RJM-2的对照组相比SCOD增加了90.50 mg/L;在36 h内TSS(悬浮物固体)去除率达到56.68%,使污泥比阻下降了47.73%,污泥滤饼的含水率从83.6%下降到78.0%。研究表明,RJM-2能有效减少污泥TSS含量,降低污泥的比阻,改善污泥脱水性能。     

超声波预处理城市水厂剩余污泥的研究

利用超声波处理剩余污泥,通过离心作用模拟污水厂污泥脱水过程,以离心后含水率表征剩余污泥的脱水性能,最终确定最佳超声条件为:超声时间10 min,超声声能密度0.8 W/m L;另外分别研究了单独超声作用、单独絮凝剂作用以及超声-絮凝联合作用对剩余污泥脱水性能的影响。结果表明,单独超声处理或絮凝调理均可降低剩余污泥离心后含水率,超声波与絮凝剂共同作用能更好地提高剩余污泥的脱水性能,并对剩余污泥脱水性能改善的机理进行了理论分析。     

超声波/絮凝剂联用于净水污泥脱水机理研究

采用超声波和絮凝剂共同作用于净水污泥脱水,通过设计正交试验得出两者协同作用下最优污泥脱水组合,在声能密度0.1 W/m L、超声作用时间30 s、絮凝剂投加量0.06 mg/g时,比阻去除率达到84%左右。同时对比单一絮凝剂调理和复合调理(超声+絮凝剂)的污泥脱水性能,考察上清液浊度、污泥沉降速度、污泥比阻以及泥饼含水率,综合评价两者的脱水效能。分别从超声作用机理和絮凝剂作用机理分析污泥脱水机理,同时通过热力学原理分析两者协同作用机理。     

双频超声波预处理破解污泥的研究

通过正交试验选取双频超声波预处理破解污泥的最优条件。对于指标VSS/SS,最优的超声波预处理参数组合:双频组合18 kHz、20 kHz,声能密度0.075 W/mL,超声间隔时间5 s,影响显著顺序为双频组合>声能密度>超声间隔时间;对于指标NH3-N,最优的超声波预处理参数组合是:双频组合18 kHz、20 kHz,声能密度0.1 W/mL,超声间隔时间5 s,影响显著顺序为双频组合>声能密度>超声间隔时间。通过对比试验的方式进一步验证了双频超声波预处理破解污泥的效果,结果表明双低频组合更有利于提高污泥的沉降性能。     

二氧化氯氧化污泥减量试验研究

通过静态对比试验对ClO2对污泥的溶胞作用进行了研究,同时通过动态对比试验,考察了ClO2在活性污泥法污水处理系统进行污泥减量的能力以及对出水水质的影响.结果表明:ClO2对活性污泥具有溶胞作用,ClO2最佳投加量为每g干污泥10.0 mg左右,ClO2氧化污泥后回流能使活性污泥处理系统1个月不排泥而曝气池的污泥浓度较为稳定,污泥减量率达到100%.实行ClO2氧化污泥减量后,系统的出水水质受到了一定的影响,出水CODCr由52 mg/L上升到76 mg/L,出水浊度和色度也相应地有所升高.     

新型空化器及其在污泥细胞破解中的应用

研究开发了一种新型空化器用来破解剩余污泥,它具备通气调节和孔板旋转的功能。这样的设计可以防止堵塞和节约能耗。该空化器工作时可以产生直径2~5μm的"气核",从而提高空化初生的空化数,降低能耗。孔板旋转产生的轴向推力可使小孔中的堵塞物脱落,有效防止小孔堵塞。在实验室内应用该装置破解剩余污泥的生物细胞,并通过测定细胞内可溶性COD的溶出率来评价污泥破解效果。研究制造了空化作用破解污泥细胞系统,该系统可以利用新型空化器连续处理剩余污泥,并且可以根据研究需要改变通气比和调节管道流速等运行工况。在实验室内应用该系统破解剩余污泥生物细胞,通过调整通气比和管道流速,探索最优运行工况。根据正交试验结果,系统运行的最优工况为通气比1.4%、空化数1.8,此时可溶性COD(SCOD)的溶出速率为0.06%/s。在最优运行工况下,破解1 kg剩余污泥的功率为560 W,采用该系统处理30 min后,95%以上的污泥生物细胞可被破解。按处理时间30 min计算,处理1 m3剩余污泥的耗能约1 000 MJ,比超声空化法低40%左右。该系统还具有装置简单、无二次污染等优点,可为污泥细胞破解提供更为经济、有效的技术和方法。     

絮凝剂聚丙烯酰胺对高固体污泥厌氧消化的影响

以高固污泥为研究对象,探究了聚丙烯酰胺(PAM)对高固污泥厌氧消化产气的影响。实验结果表明,低浓度的PAM对污泥消化影响不明显,但当PAM质量浓度(以总固体SS计)超过20 g/kg时,PAM的存在会严重抑制污泥消化,并且当PAM的质量浓度由20 g/kg增加至80 g/kg时,污泥的最大甲烷产量(以VSS计)由184.4 m L/g下降至72.9 m L/g,溶解性化学需氧量(SCOD)最大质量浓度由20.1 g/L下降至8.5g/L。PAM的存在增加了分子间的团聚性,进而减少了发酵微生物与消化基质的接触。     

含油污泥资源化处理及再生利用的技术研究

通过对含油污泥进行铝溶出实验和制备聚合氯化铝(PAC)及其应用研究,实现含油污泥的资源化处理及再生利用。结果表明,在70℃下,采用4 mol/L的硫酸30 m L,铝溶出率达到最大值44.04%,加入少量乙醇,其溶出率更大,但实际应用中会消耗很多能量,应予以考虑。对含油污泥进行再生利用的方法研究,采用盐酸处理含油污泥进行PAC制备并用其处理模拟染料废水,结果表明,在盐基度80%条件下,对于低浓度模拟染料废水,PAC最佳投加量为2.5 m L/L;对高浓度模拟染料废水,PAC最佳投加量为15 m L/L。     

超声预处理对污泥电脱水特性的改进

探讨超声波预处理对污泥电脱水性能的影响,并找到超声波预处理能够对电脱水产生促进作用的最佳工况。以天津市纪庄子污水处理厂的污泥为研究对象,采用自制的超声预处理电渗透污泥脱水装置进行试验,考察超声波声强和作用时间等因素对污泥电脱水效果的影响。试验开始前对污泥在0.1 MPa压力下进行机械预压0.5min,使污泥挤压密实,以保证电流和超声波在污泥介质中能够均匀平稳地流通。在整个脱水过程中机械压力恒定在0.1 MPa,总作用时间为5.5 min;电脱水过程中电压控制在60 V(泥饼厚度为2 cm),总作用时间为5 min。结果表明,在固定频率20 k Hz、相同电场和压力场作用下,适当的超声波声强和预处理时间能够对电渗透脱水产生积极作用,且超声预处理的最佳作用工况为声强0.510 W/cm2(功率40 W),超声预处理3.5 min。在最佳作用工况下,污泥脱水率达到24.35%,同时减缓了电流的衰减速率,增强了电脱水的效果。     

溶菌酶和硫酸铝联用优化污泥脱水性能的研究

以污泥沉降体积、污泥比阻和污泥泥饼含水率为指标,考察了溶菌酶和硫酸铝联用时加药方式和加药剂量对活性污泥沉降性能及脱水性能的影响。结果表明,先投加溶菌酶后投加硫酸铝时污泥的脱水性能更佳,硫酸铝和溶菌酶的最佳投加量均为0.10 g/g TS(总固体),此时,污泥泥饼含水率和污泥比阻分别可达71.84%和0.68×1012m/kg,相比于硫酸铝单独调理分别降低了约5%和0.23×1012m/kg。污泥胞外聚合物(EPS)含量分析表明,溶菌酶和硫酸铝联用时显著降低了污泥中LB-EPS(松散附着性EPS)含量,在最佳投量下可将原污泥的LB-EPS中的蛋白质和多糖依次从(13.44±2.11)mg/L和(23.97±3.44)mg/L降至(1.72±0.32)mg/L和(8.69±0.15)mg/L,表明联合处理使得EPS中的水分得到释放,提高了脱水性能。     

不同污泥预处理方法对污泥过滤脱水性能的影响

研究了3种污泥预处理方法(表面活性剂处理、碱处理、Fenton处理)对污泥过滤脱水性能的影响。结果表明,对于3种预处理方法,使污泥过滤脱水性能最佳的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的投加质量比为50 mg/g,NaOH质量比为150 mg/g,Fenton试剂Fe~(2+)与H_2O_2的投加比n(Fe~(2+))∶n(H_2O_2)为1.5。3种预处理方法对污泥均有一定破解作用,其中由于Fenton反应的强氧化性,污泥破解率最大,污泥粒径减小了近50%,释放的溶解性COD(SCOD)最高(786.88 mg/L)。Fenton处理后的污泥紧密结合型胞外聚合物(Tightly Bound-Extracellular Polymeric Substances,TB-EPS)及TB-EPS中蛋白质和多聚糖的量减少得最多。此外,还分析了3种预处理方法脱水效率与速率的差异。     

十六烷基三甲基溴化铵改性污泥对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

以开封市西区污水处理厂剩余污泥为原料,在酸性条件下添加十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)制备了改性污泥吸附剂。通过静态吸附实验考察了污泥改性前后对Cr(VI)废水的吸附性能。结果表明,最佳改性条件为在0.6 mg/L的HCl溶液中,按液固比为20∶1加入污泥,控制温度95℃以上添加1%的CTAB,反应5 h;SEM,BET分析表明,污泥改性后其表面以及孔洞内变得更加粗糙和疏松,污泥BET比表面积增大了2.3倍,总孔容增大了1.7倍,红外光谱表明CTAB基团嫁接到污泥结构中;当Cr(VI)初始质量浓度20 mg/L、最佳pH为2.0、反应温度25℃,改性吸附剂投加量为8.0 g/L、吸附0.5 h后,Cr(VI)的去除率可达到91.3%,去除率比改性前增大了53.5%。     

蒽酮比色测定污泥中糖原的预处理研究

污泥中糖原含量对系统脱氮除磷的效果具有显著影响。本研究采用蒽酮比色法测定污泥中糖原含量,探讨预处理过程中超声频率、超声时间、盐酸浓度3因素对其含量的影响,确定最优测定方法。研究表明,超声频率为550W,超声时间为40min,盐酸浓度为1.2 mol/L时,所测污泥中的总糖所占质量分数最高,为5.59%。采用蒽酮比色法测定污泥中糖原含量具有设备简便、误差小、灵敏度高等优点。     

低强度超声对短程硝化污泥活性的影响

为提高短程硝化反硝化脱氮效率,采用低强度超声对短程硝化反应进行强化,通过对比氨氧化率和亚硝酸盐生产量,考察低强度超声对短程硝化污泥活性影响。首先,通过对超声能量的优化试验,发现低强度超声能够提升短程硝化污泥反应速率,且超声能量为43.20 kJ时氨氧化率和亚硝酸盐生成量最大;然后考察超声能量与污泥浓度的关系。结果表明:1)在相同超声能量(43.20 kJ)条件下,随着污泥质量浓度(0.34~1.03 g VSS/L)增加,能量密度降低,反应速率不断提高;2)保持污泥浓度恒定,增加超声能量,发现在43.20 kJ时短程硝化污泥活性最好,氨氧化速率比对照组提高25.42%,继续增加能量后去除速率开始下降,原因是适宜的能量会增加微生物细胞壁和细胞膜的通透性,加快基质传递和反应速率,提高微生物活性,但当所施加能量超出其所能承受范围,则会对微生物内部产生损害,降低其活性;3)考察超声能量对胞外聚合物浓度和酶活性影响,在43.20 kJ条件下,多糖、蛋白质和胞外聚合物(EPS)浓度分别提高了18.32%、26.54%和22.05%,氨单加氧酶活性增加19.82%。研究表明,由于低强度超声作用加快胞外聚合物分泌,增加生物酶活性,进而促进了短程硝化污泥反应速率。     

温度对亚硝化颗粒污泥性能和生物脱氮影响及其机理探究北大核心

以实际废水为研究对象,在序批式反应器中探究了温度对亚硝化颗粒污泥的性能及生物脱氮的影响。实验结果表明温度由10℃升高至30℃,亚硝化颗粒物污泥的混合悬浮固体由2 769 mg/L增加至4 120 mg/L,污泥体积指数(SVI)由58 m L/g下降至45 m L/g。此外,温度升高导致亚硝化颗粒污泥胞外聚合物含量下降,但是,胞外聚合物中蛋白质和多糖的比值增加,进而影响颗粒污泥的亚硝化率。当温度由10℃升高至30℃时,好氧颗粒污泥的亚硝化率由35%升高至92%。机理研究表明高温有助于亚硝化颗粒污泥的形成和亚硝化率的提高。本结果可为最终实现稳定、持久、高效的短程硝化-反硝化生物脱氮提供可行性方案。     

温度对亚硝化颗粒污泥性能和生物脱氮影响及其机理探究

以实际废水为研究对象,在序批式反应器中探究了温度对亚硝化颗粒污泥的性能及生物脱氮的影响。实验结果表明温度由10℃升高至30℃,亚硝化颗粒物污泥的混合悬浮固体由2 769 mg/L增加至4 120 mg/L,污泥体积指数(SVI)由58 m L/g下降至45 m L/g。此外,温度升高导致亚硝化颗粒污泥胞外聚合物含量下降,但是,胞外聚合物中蛋白质和多糖的比值增加,进而影响颗粒污泥的亚硝化率。当温度由10℃升高至30℃时,好氧颗粒污泥的亚硝化率由35%升高至92%。机理研究表明高温有助于亚硝化颗粒污泥的形成和亚硝化率的提高。本结果可为最终实现稳定、持久、高效的短程硝化-反硝化生物脱氮提供可行性方案。     

油脂对污泥和餐厨垃圾厌氧消化的影响

探究了油脂对污泥和餐厨垃圾厌氧消化性能的影响。结果表明,油脂对污泥和餐厨垃圾厌氧消化的影响与油脂的含量相关。当油脂质量分数由0提高至30%时,生物气的产量(以挥发性悬浮固体VSS计)也由385 m L/g提高至489 m L/g,然而继续升高油脂含量会抑制生物产气。机理分析表明,适当提高油脂含量能够提高有机物的溶出、VSS的减量以及挥发性脂肪酸(VFA)的积累,从而为微生物提供了良好的条件。过高含量的油脂会抑制有机物溶出和VFA的积累。     

基于沉陷预计的岩盐矿区土地损毁研究

以封闭溶腔环境和非封闭溶腔环境下的岩盐矿区为研究对象,采用概率积分法,在修正沉陷预计参数的基础上,分析不同溶腔环境下岩盐矿区的地表移动变形和土地损毁结果。封闭溶腔环境下沉陷预计参数的修正引入等价采高模型和水砂充填开采模型,非封闭溶腔环境下沉陷预计参数的修正引入等价采高模型。结果表明,不同溶腔环境下的预计结果的最大值存在显著差别,地表移动变形结果值取决于溶腔封闭性。在封闭溶腔环境下,岩盐矿区的下沉、倾斜、水平变形、水平移动和曲率的最大值分别为400 mm、0.35 mm/m、0.55 mm/m、180 mm和0.001 1 mm/m2,损毁范围内的农用地均属于轻度损毁;在非封闭溶腔环境下,岩盐矿区的下沉、倾斜变形、水平变形、水平移动和曲率的最大值分别为6 500 mm、0.6 mm/m、9.5 mm/m、2 800 mm和0.02 mm/m2,损毁范围内的农用地受轻度、中度和重度损毁的面积分别为1 095.70 hm2、148.44 hm2和107.78 hm2。通过对比,封闭溶腔环境下岩盐矿区的地表移动变形结果小于非封闭溶腔环境下的地表移动变形结果,在非封闭溶腔环境下岩盐开采可能造成大范围的土地损毁,岩盐矿区土地损毁预防措施要解决的核心问题是保障溶腔的完整性和封闭性。