超声波-高锰酸钾耦合工艺对污泥破解效果的研究

采用超声波、超声波-高锰酸钾耦合工艺预处理剩余污泥。通过对比破解前后污泥上清液中混合液挥发性悬浮固体浓度/混合液悬浮固体浓度(MLVSS/MLSS)、污泥体积指数(SVI)、污泥破解率(DD)、溶解性蛋白质质量浓度、溶解性多糖质量浓度、含固率等变化,考察超声波、超声波-高锰酸钾(KMnO_4)耦合工艺对污泥破解以及污泥特性的影响。结果表明,超声波单独处理最佳处理条件为:声能密度为2. 0 k W/L、反应时间为20 min。此时,污泥的DD、蛋白质质量浓度、多糖质量浓度分别可达18. 41%、180. 21 mg/L、185. 88 mg/L,同时污泥破解后含固率可达6. 2%,污泥的离心脱水性能得到改善。KMnO_4-超声耦合工艺可进一步促进剩余污泥破解。破解效果影响因素的主次顺序为声能密度反应时间KMnO4投加量。因此,确定的最佳声能密度为2. 4 kW/L、最佳反应时间为25 min、最佳KMnO_4投加量为2 200 mg/L。此时污泥上清液中蛋白质、多糖的质量浓度分别可达295. 56、361. 27 mg/L;粒径和电镜结果与此匹配。     

机械转盘联合超声破解剩余污泥

采用自主设计并制造的机械转盘剩余污泥破解装置对污泥进行破解处理,并联合超声技术以提升破解效果,考察不同运行条件对污泥破解效果的影响,采用响应面法优化处理参数,通过扫描电镜观察破解污泥的细胞形态。实验发现:盘间距离(d)和转盘破解时间(Tm)是影响机械转盘剩余污泥破解液溶解性化学需氧量的增加值(SCOD+)和效能比(EDR)的重要因素;在d=1.5 mm,转速为2300 r·min~(-1)运行条件下破解25 min时SCOD+为3130 mg·L~(-1),破解效果良好。根据Central Composite Design实验设计原理,注重剩余污泥破解的能源利用效率,以SCOD+和EDR为响应指标对机械转盘联用超声破解参数进行优化,当优化条件为d=2.76 mm,Tm=10.89min,Tu(超声处理时间)=17.2 min时,剩余污泥破解液SCOD+=7871.78 mg·L-1,EDR=8.475 mg·L~(-1)·k J~(-1),在相同总处理时间下分别是单独机械转盘法(2610 mg·L~(-1),3.11 mg·L~(-1)·k J~(-1))的3.02倍、2.7倍,单独超声法(3170 mg·L~(-1),3.26 mg·L~(-1)·k J~(-1))的2.48倍和2.6倍。     

含油废水处理厂污泥的厌氧消化试验

为研究含油废水处理产生的剩余污泥和气浮污泥的厌氧消化性能,试验采取序批式厌氧消化两种含油污泥的方法,对含油污泥的组成变化及产气性能进行测定,并将其结果与市政剩余污泥进行对比。试验结果显示,经过35天的厌氧消化,含油剩余污泥和含油气浮污泥的可挥发固体（VS）降解率分别为4.98%和3.74%,TCOD降解率分别为10%和3.4%,产气量分别为0.97 L/gVS和0.56 L/gVS。经过和市政剩余污泥对比后表明,含油气浮污泥厌氧消化性能差,不宜进行厌氧消化处理;含油剩余污泥厌氧消化性能相对强于含油气浮污泥,但弱于市政剩余污泥。     

高含固率污泥厌氧消化系统的启动方案与试验

高含固污泥厌氧消化技术是目前国内外的研究热点。该文以上海市白龙港污水处理厂脱水污泥稀释而成的含固率为10%的污泥作为研究对象,对高含固污泥厌氧消化技术进行了初步的探讨。试验结果表明,厌氧消化系统的进泥含固率升高至10%后,每投入1 m3的污泥产气约16~18 m3沼气,远高于现有浓缩污泥厌氧消化系统的产气率(8~10 m3沼气/m3污泥)。高含固率污泥厌氧消化系统推荐采用清水启动策略,即消化罐内介质的初始状态为清水(二沉池出水),之后以不同投配率投加原污泥,避免系统启动过程中的VFA的积累,尤其是丙酸含量的积累。该研究成果不仅可为该污水处理厂现有污泥厌氧消化系统未来的扩建改造服务,而且可为国内同类工程提供借鉴和示范。     

机械转盘联合超声破解剩余污泥

采用自主设计并制造的机械转盘剩余污泥破解装置对污泥进行破解处理,并联合超声技术以提升破解效果,考察不同运行条件对污泥破解效果的影响,采用响应面法优化处理参数,通过扫描电镜观察破解污泥的细胞形态。实验发现：盘间距离（d）和转盘破解时间（T_m）是影响机械转盘剩余污泥破解液溶解性化学需氧量的增加值（SCOD₊）和效能比（EDR）的重要因素;在d=1.5 mm,转速为2300 r·min^-1运行条件下破解25 min时SCOD₊为3130 mg·L^-1,破解效果良好。根据Central Composite Design实验设计原理,注重剩余污泥破解的能源利用效率,以SCOD₊和EDR为响应指标对机械转盘联用超声破解参数进行优化,当优化条件为d=2.76 mm,T_m 10.89 min,T_u（超声处理时间）=17.2 min时,剩余污泥破解液SCOD₊=7871.78 mg·L^-1,EDR=8.475 mg·L^-1·kJ^-1,在相同总处理时间下分别是单独机械转盘法（2610 mg·L^-1,3.11 mg·L^-1·kJ^-1）的3.02倍、2.7倍,单独超声法（3170 mg·L^-1,3.26 mg·L^-1·kJ^-1）的2.48倍和2.6倍。     

超声波促进处理剩余活性污泥中试研究

文章进行了超声波促进污泥脱水减量并提高污泥厌氧消化效率的中试。中试装置每天可处理3 000 kg含水质量分数在99%以上的剩余活性污泥。实验结果表明,当超声波频率为28.7 kHz、输出电压为70 V,作用时间为2 m in,絮凝剂投加质量分数为8‰(干基)时,污泥滤饼含水质量分数比未经超声波作用的降低2%,体积减少8%,污泥的脱水效果最佳。当超声波输出电压为150 V,作用时间60 m in时,污泥厌氧消化时间比传统方法缩短20 d。同时沼气产生速率比未经超声波作用的提高6倍,前25 d沼气总产量比传统污泥厌氧消化过程增加4—5倍。可见大功率、长时间有利于促进厌氧消化,从而达到污泥减量的目的。     

介质阻挡放电改善污泥水解及产甲烷性能

通过介质阻挡放电等离子体技术对剩余污泥进行预处理及厌氧消化实验,研究了介质阻挡放电主要参数对剩余污泥的水解效果及污泥性质的影响,对处理后污泥进行厌氧消化实验。考察了介质阻挡放电产生的主要自由基在污泥水解过程中的贡献。结果表明,经介质阻挡放电预处理后污泥的SCOD显著提高,由160 mg/L提升至811 mg/L,污泥上清液中的蛋白质、多糖及氨氮均提高,且·OH在此过程中的贡献明显优于O_2~(·-)。介质阻挡放电能显著改善污泥厌氧消化性能,其20 d中温厌氧消化累计甲烷产量可达452 mL,相比原污泥提升105.4%以上。     

挥发性脂肪酸和氨氮对污泥厌氧消化中病原指示微生物灭活的影响

通过外源添加不同浓度挥发性脂肪酸(VFA)和氨氮,模拟研究剩余污泥固态中温(35℃)厌氧消化条件下,VFA和氨氮浓度对病原指示微生物灭活效果的影响。试验结果表明:经过VFA组持续8 d和氨氮组持续28 d的厌氧消化后,消化液中的总大肠杆菌和粪大肠杆菌的杀灭率均达到99.9%以上;且初始VFA和氨氮浓度越高,消化系统中病原指示微生物的灭活效果越好。厌氧消化结束后,高浓度VFA组和氨氮组粪大肠杆菌均在检测限以下,表明剩余污泥固态厌氧消化中产生的高浓度VFA和氨氮能够提高剩余污泥消化残渣的生物安全性。     

超声波促进石化污水厂剩余活性污泥厌氧消化

采用超声波技术分解石化污水厂剩余活性污泥(以下简称“污泥”),考察了超声波对污泥后续厌氧消化的影响。研究表明,超声波可有效分解污泥,提高污泥中溶解性化学需氧量(SCODC r),加速污泥的水解速度,提高污泥厌氧消化效率。在2 000 W/m2超声声强下处理60 m in的污泥,厌氧消化25 d累积产生的气体比未处理污泥产生的气体提高了60%以上。厌氧消化10 d,有机物去除率达到40%,比未处理污泥提前约10 d完成厌氧消化。     

城市污水处理厂剩余污泥厌氧消化试验研究

探讨了影响污泥厌氧消化的各种因素，包括温度、pH值、污泥投配率、有机负荷等，以期寻找出最佳的污泥厌氧消化条件，获得最高的污泥降解率和最高的产气量；为比较不同停留时间和有机负荷对污泥厌氧消化效率的影响，实验中维持进料含固率不变，探讨相关的污泥厌氧消化效率。     

超声波破解污泥对厌氧水解过程中有机物水解的影响

为了研究超声波预处理对污泥厌氧水解过程的作用,利用声能密度为0.96 kW/L的超声波对污泥进行破解,考察厌氧水解过程中蛋白质及多糖的浓度的变化。结果表明,随着超声波破解时间的延长,污泥中的溶解性蛋白质和多糖浓度总体呈现上升趋势;污泥经0.96 kW/L的超声波破解15 min后进行厌氧水解,溶解性蛋白质及多糖的质量浓度分别是未破解污泥的42.4倍及15.6倍,其水解饱和常数分别为834.28和151.40,同时,蛋白酶及α-葡萄糖苷酶活力是未破解污泥的2.04倍及1.68倍,说明超声波预处理对污泥厌氧水解有很好的促进作用。     

Effect of thermochemical sludge pretreatment on sludge reduction and on performances of anoxic‐aerobic membrane bioreactor treating low strength domestic wastewater

BACKGROUND: Reduction of excess sludge production has become an urgent issue. An investigation into the influence of thermochemical sludge pretreatment on sludge reduction in a bench‐scale anoxic‐aerobic membrane bioreactor was performed. Two systems were operated. In one system, part of the mixed liquid (1.5% of the influent flow rate) was pretreated thermochemically (at 80 °C, pH 11 and 3 h) and returned to the bioreactor. This study examined and evaluated the effect of thermochemical sludge pretreatment on the reduction of excess sludge and on the performance of the system. RESULTS: The average solubilization efficiency of the pretreated sludge was found to be about 0.2. The sludge production rate of the experimental system (E‐MBR) was less than that of the control (C‐MBR) by about 33%. The total phosphorus was removed mainly by normal cell synthesis, with removal efficiencies of 38–40% and 40–42% for the E‐MBR and C‐MBR, respectively. The total nitrogen removal in the E‐MBR was slightly higher than in the C‐MBR due to supply of soluble chemical oxygen demand (SCOD) from the digested sludge solution as an external carbon source. The mixed liquor volatile suspended solids (MLVSS) and mixed liquor suspended solids (MLSS) ratios for the two systems were almost identical, in the range 74–77%, indicating that the inorganics from the disintegrated cells do not accumulate as particulates in the reactor. The TMP was maintained at less than 6 cmHg for 180 days without membrane cleaning. CONCLUSION: Thermochemical sludge pretreatment can play an important role in reducing sludge production. The qualities of the effluent water were not significantly affected during 6 months of operation. Copyright © 2009 Society of Chemical Industry     

超声波分解石化水厂剩余污泥及其能耗

为了考察超声波预处理对污泥厌氧消化的强化作用,初步研究了超声波对石化水厂剩余污泥的作用效果,介绍了超声波与媒质的相互作用机制。研究表明,一定时间的超声波作用会导致污泥温度升高,这种污泥温度的升高可以增强超声波对剩余污泥的分解效果;超声波预处理可以显著提高污泥上清液中化学需氧量(SCOD),并且SCOD随着超声声强的增大和超声处理时间的延长而增大;超声分解污泥的程度随着比能耗的增加而增加,当比能耗为10 000 kJ/kg时,污泥的分解程度可以达到40%。     

Studies of ultrasound disintegration of residual sludge and its energy consumption in water treatment of petrochemical plant

To investigate the influence of ultrasound pretreatment on sludge anaerobic digestion, the ultrasound disintegration of residual sludge in water treatment of petrochemical plant was studied, and the mechanisms of ultrasound and medium were introduced. Experimental results indicate that ultrasound cavitation induces the rise of sludge temperature, which improves ultrasound disintegration on sludge. Ultrasound pretreatment can advance observably the quantity of chemical oxygen demand in sludge supernatant fluid (SCOD), which increases with ultrasound intensity and sonication time. The degree of ultrasound disintegration increases with the specific energy input. When the specific energy input is 10 000 kJ/kg of total dry solids, the degree of ultrasonic sludge disintegration reaches 40%. __________ Translated from Chemical Engineering, 2006, 34(11): 64–67 [译自: 化学工程]     

Evaluation of increased denitrification in an anoxic activated sludge using zeolite

Zeolite added activated sludge unit (ZU) under anoxic conditions improved nitrate removal efficiency by 48% (i.e., equivalent to approximately 10 mg//) greater than that of a conventional activated sludge unit (CU) regardless of varying C/N ratio ranging from 0 to 4.8. For a C/N ratio of 4, no significant differences of denitrification rate were found between two units showing a range of 6.7 to 6.9 mg NO ₃ ^- -N/g VSS (volatile suspended solids) hr. However, a C/N ratio decrease to 1.6 was ascribed to considerable differences in denitrification rate showing 4.15 mg NO ₃ ^- -N/g VSS ·hr for the ZU, which was 39% greater than that of the CU presenting at 2.98 mg NO ₃ ^- -N/g VSS ·hr. It was decided that the presence of greater concentration of MLVSS (mixed liquor suspended solids) in the ZU can be efficiently used for enhanced denitrification as a potential carbon source due to autolysis, although a lower concentration of COD (i.e., less than 1.6 of C/N ratio) is introduced.     

超声波破解剩余污泥的试验研究

利用超声波对剩余污泥进行破解,采用正交试验方法,选择超声时间、超声频率、超声功率和超声脉冲比作为试验因素,考察各因素对污泥破解效果的影响。选择破解后污泥上清液中溶解性化学需氧量(SCOD)、总磷(TP)、氨氮、硝氮、蛋白质、核酸和肽聚糖的质量浓度作为评价指标,分别采用综合平衡法和综合评分法进行分析,结果表明:超声波破解污泥的最佳参数组合为超声时间10 min,超声频率20 kHz,超声功率600 W,超声脉冲比2∶1;所考察的4个因素对污泥破解效果的影响顺序为超声时间>超声脉冲比>超声频率>超声功率;超声时间对肽聚糖质量浓度的影响非常显著,超声频率对肽聚糖质量浓度的影响显著,超声脉冲比对肽聚糖和总磷质量浓度影响显著。     

基于高速转盘法的剩余污泥可溶化处理

高速转盘法是作者等开发的一种新型的剩余污泥可溶化处理的物理方法,是一种经济实用的剩余污泥减量化、资源化的前处理工艺。实验采用自制的高速转盘对污泥进行可溶化处理,并对实验过程中污泥的可溶化机制、实验装置的结构及运转参数与污泥可溶化之间的关联特性进行了研究。结果表明：高速转盘所产生的流体剪切力是导致污泥可溶化的主要原因,同时,转盘与定盘之间的研磨作用和水解酶的酶促反应也对污泥可溶化起到了促进作用。研究发现：流体剪切力仅存在于距转盘微小距离的空间内对污泥微生物细胞进行破碎,而且足够大的转盘转速与足够高的污泥MLSS浓度才能产生高效的导致污泥可溶化的流体剪切力。在转盘转速为5000 r·min^-1,污泥MLSS浓度高于18000 mg·L^-1,处理45 min时,污泥的可溶化率(DOC/TOC)达50%以上。     

Decomposition of excess sludge in a membrane bioreactor using a turbulent jet flow ozone contactor

We have investigated the decomposition of excess sludge generated in a membrane bioreactor using a turbulent jet flow ozone contactor (TJC), which induced both hydrodynamic cavitation and ozonation reactions. We monitored the effects of various TJC operating parameters on the properties of the sludge, including the particle sizes, the particle size distribution, and the levels of soluble COD, total COD, and mixed liquor suspended solids. The TJC enhanced the degree of sludge reduction while consuming less energy, relative to conventional ozonation treatment systems, because of the synergic effects of hydrodynamic cavitation and ozonation. The hydrodynamic cavitation generated in the TJC increased the ozone mass transfer efficiency, which in turn promoted the rate of disintegration and solubilization of the sludge particles.     

厌氧-膜过滤联用工艺处理屠宰废水的研究

采用完全混合型厌氧生物反应器处理高悬浮物含量的屠宰废水,并经过外置错流式超滤膜组件进行泥水分离。研究表明该系统具有很短的启动期,稳定运行后在不同容积负荷条件下均能取得很高的有机物去除率,在半年运行期内对化学需氧量(COD)的平均去除率为91.65%,系统的最高COD容积负荷可达到8.0 g/(L.d);稳定运行期间系统去除COD的甲烷产率处于0.20—0.30 L/g。该工艺实现了厌氧污泥与进水悬浮物的完全截留,对高悬浮性的复杂工业废水具有很好的处理效果。     

低强度超声波对ABR处理低浓度污水效果及污泥特性的影响

为探究低强度超声波对厌氧生物处理低浓度污水的强化作用,本文在厌氧折流板反应器（ABR）中开展超声波辐照厌氧污泥提高有机物去除效果的研究,并进一步研究了反应器稳定期超声波对污泥量、胞外聚合物（EPS）、酶活性、污泥粒径、污泥表面官能团及微观形貌的影响。结果表明,低强度超声波可提高ABR处理低浓度污水有机物去除效果,超声组出水化学需氧量（COD）去除率较对照组提高5.2%,出水COD浓度可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中一级A排放标准。周期性超声后,超声组各隔室总悬浮固体（TSS）、挥发性悬浮固体（VSS）均低于对照组,但具有更高的VSS/TSS。超声组污泥EPS的总量增加,松散结合型EPS（LB-EPS）、紧密结合型EPS（TB-EPS）均增加,蛋白质（PN）含量增加,多糖（PS）含量减少。超声组各隔室脱氢酶活性（DHA）分别为26.43mgTF/(gVSS·h)、23.43mgTF/(gVSS·h)、21.87mgTF/(gVSS·h)、19.55mgTF/(gVSS·h),而对照组各隔室分别为18.13mgTF/(gVSS·h)、17.01mgTF/(gVSS·h)、13.56mgTF/(gVSS·h)、9.90mgTF/(gVSS·h),超声大大提高了厌氧污泥脱氢酶活性。超声处理使污泥粒径减小,但表面官能团种类基本没有变化。电镜观察发现,对照组各隔室污泥表面以丝状菌为优势菌种,而超声组各隔室污泥表面以球菌为优势菌种。