厌氧消化污泥脱水性能变化的试验与分析

研究了剩余污泥在中温厌氧消化条件下脱水性能的变化及其作用机制。剩余污泥厌氧消化过程中,消化污泥的比阻(SRF)相比于剩余污泥有一定的减小,消化污泥的过滤速度有一定的改善,但改善不明显。聚丙烯酰胺(PAM)、FeCl3和聚合氯化铝(PAC)3种絮凝剂调理试验显示,消化污泥的最佳投药量相对于剩余污泥均有所增加,说明消化污泥脱水性能变差。分析了2种污泥中胞外聚合物(EPS)含量及污泥颗粒特性的变化,表明消化过程导致EPS的降解并向液体中释放。随着EPS含量的减少,由EPS架桥形成的较大絮体解体成为较小的污泥颗粒,污泥中小颗粒的比例增加,污泥的脱水性能变差。     

城市污水处理厂剩余污泥厌氧消化试验研究

以北京市某污水处理厂的剩余污泥为研究对象，对该污泥的理论产气量进行了估算，考察了投加接种污泥和未投加接种污泥条件下污泥厌氧消化的产气情况，并分析了污泥消化前、后的泥质特点。结果表明：与未接种条件相比，污泥厌氧消化前采用投加接种污泥的方式可大大促进消化反应的进行，加快污泥的产气速率，使厌氧消化周期缩短近1／4，但对污泥的总产气量影响较小；在厌氧消化正常运行条件下，污泥产气量达到总产气量的90％时所需反应时间约为16d，可将其作为污泥厌氧消化工艺较为理想的消化周期；剩余污泥的消化性能差、产气率低、试验产气量占理论产气量的比例〈50％，在工程上单独的剩余污泥不宜采用厌氧消化工艺处理。     

草本植物促进剩余污泥厌氧消化产甲烷的研究

提出了一种提高污泥厌氧发酵产酸和产甲烷的新方法,即向污泥发酵系统中投加草本植物。试验结果表明,当污泥和草本植物混合比为1∶2(以总固体计算)时,短链挥发性脂肪酸和甲烷产量最佳。同时,超声预处理可以进一步提高混合发酵的甲烷含量,且最佳超声能量密度为1.0 k W/L。反应机理表明,超声预处理能够促进混合发酵体系中蛋白质、纤维素、半纤维素和木质素的转化。另外,在两段式厌氧发酵过程中验证了超声预处理污泥和草本植物厌氧产甲烷的可行性,最大甲烷产量为112.6 L/(m~3·d),明显高于污泥和草本植物单独消化时的甲烷产量。     

超声与碱预处理剩余污泥中温两相厌氧消化

以北方某污水处理厂(A/O工艺)剩余活性污泥为研究对象,考察了超声波与生石灰联合预处理对后续剩余污泥两相中温厌氧消化的影响,结果表明:两相反应器内污泥絮体被充分破坏,厌氧消化过程中在产酸相和产甲烷相内,NH3-N浓度均有提高,但是没有出现磷的显著释放。     

湿式氧化-两相厌氧消化处理剩余污泥

进行了湿式氧化——两相厌氧消化处理石化废水剩余污泥的试验，选择较温和的湿式氧化处理条件，使污泥的可生化性和过滤性能得到明显改善。经三相分离后气体可直接排入大气而无二次污染；对上清液采用两相厌氧处理，提高了产气率和对比COD的去除率；固渣经离心分离形成含水率为38％～44％的滤饼。湿式氧化～两相厌氧消化～离心脱水处理工艺对COD的去除率为86．6％～94．5％，污泥消化率为63．1％～75．5％，可减少污泥体积95％～98．5％。     

高级厌氧消化污泥深度脱水调理技术优化研究

研究了高级厌氧消化处理对污泥脱水性能的影响以及不同调理条件下高级厌氧消化污泥的深度脱水效果,优选了适用于高级厌氧消化污泥的深度脱水调理技术。结果表明,经高级厌氧消化处理后污泥的有机物含量降低,颗粒粒径变小,脱水性能变差;对于高级厌氧消化污泥,采用石灰单独调理、石灰与铁盐复合调理均无法实现板框压滤深度脱水,而采用石灰与PAM复合调理、铁盐与PAM复合调理则可实现深度脱水,脱水泥饼含水率可降至60%以下。因此,已有深度脱水设施在处理高级厌氧消化污泥时,需要对调理方式进行调整。     

污泥厌氧消化的沼气转化性能讨论

污泥厌氧消化能够有效实现污泥的减量化、无害化与资源化,在当今许多国家得到了广泛的应用。目前国内外广泛采用VSS去除率、VS去除率、产气量等作为厌氧消化效率的评价指标,但这些指标对于厌氧消化效率的评价效果均有一定的局限性,不能准确地表征厌氧消化效率,为此提出采用一种新指标即产甲烷效率来评价厌氧消化效率。介绍了各种预处理手段对污泥厌氧消化产甲烷效率的促进效果,探讨了达到相同预处理效果时不同预处理方法对污泥厌氧消化产甲烷效率的改善情况,并分析了预处理效果和污泥厌氧消化产甲烷效率之间的关系及原因。     

溶菌酶预处理对剩余污泥脱水性能的影响

将溶菌酶应用于剩余污泥的预处理,考察了不同酶投加量对污泥脱水性能的影响,通过测定滤饼含水率、污泥比阻、污泥毛细吸水时间（CST）、Zeta电位及污泥上清液中的蛋白质和多糖含量,并采用显微镜和扫描电镜观测污泥絮体和颗粒结构的变化,同时结合三维荧光光谱分析,研究原污泥和酶处理后污泥的脱水性能差异。结果表明,适宜的溶菌酶投加量可显著改善剩余污泥的脱水性能,与原污泥相比,当酶投加量为15%时,真空抽滤后的含水率由91.4%降到63.6%,比阻降低了82%,CST降低了65%,Zeta电位从-14.8 mV上升到2.7 mV。溶菌酶对污泥结构的破坏是其改善污泥脱水性能的重要原因。     

中试厌氧膜生物反应器对剩余污泥的消化效果

采用中试规模的内置式两级厌氧膜生物反应器对未经预处理的剩余污泥进行厌氧消化,考察其消化效能及膜运行性能。反应器分两阶段运行,第Ⅰ阶段(第1～59天)保持不排泥运行,有机负荷为0.58 kgVS/(m³·d),挥发性固体(VS)降解率为51.7%,单位产气量为0.143m³/kgVS。不排泥运行条件下,反应罐内污泥总固体(TS)迅速累积到131.1 g/L,溶解性微生物产物(SMP)持续增加到27.0 mg/L。快速累积的污泥浓度及SMP使膜污染加剧,导致膜通量从1.74L/(m²·h)降到0.60 L/(m²·h)。为解决此问题,第Ⅱ阶段(第60～90天)开始排泥运行,此时有机负荷为0.50 kgVS/(m³·d),VS降解率为48.6%,单位产气量为0.139 m³/kgVS。通过排泥,罐内污泥TS降至(50±10) g/L,明显低于不排泥状态; SMP不再增加并保持动态平衡,而且此时的膜污染得到有效缓解,膜清洗间隔延长,表明厌氧消化过程中污泥性质的变化...     

铁系导电介质粒度对剩余污泥厌氧消化效能的影响

剩余污泥厌氧消化存在周期长、效率较低等问题,而铁系导电介质可通过促进种间电子传递来提高厌氧消化效能。为此,分别以零价铁粉和磁铁矿为导电介质,考察了不同粒度的导电介质对污泥厌氧消化效能的影响。结果表明,铁粉和磁铁矿的粒度变化对污泥厌氧消化效能的影响较大,而且两种导电介质促进厌氧消化的途径不同：磁铁矿可促进水解酸化过程,提供更多的产甲烷底物;而铁粉会加快水解酸化产物的消耗,从而促进产甲烷过程。随着铁粉和磁铁矿粒度的减小,沼气产量呈增加趋势,当粒度为400目时沼气产量分别达到了457.8、447.6 mL/gVSS,比空白组分别提高了16.8%、14.2%,甲烷含量比空白组分别提高了5.7%、4.4%;同时,有机物降解率的提升效果明显,有利于污泥减量化。另外,铁粉组和磁铁矿组污泥上清液的电导率比空白组有较大提升,这有利于微生物种群间电子传递效率的提升;污泥表面扫描电镜分析表明,铁粉和磁铁矿与微生物团聚紧密,可提高直接种间电子传递效率;微生物测序分析表明,铁粉和磁铁矿可以促进微生物种群多样化,在磁铁矿组Firmicutes得到富集,对水解酸化过程产生促进作用,而在铁粉组,随着铁粉粒度的减小,M...     

不同有机质含量剩余污泥的两相厌氧消化研究

分别采用两种不同来源的剩余污泥以及剩余污泥与厨余垃圾的混合物进行两相厌氧消化,考察了不同有机质含量污泥的中温厌氧消化性能.结果表明,添加厨余垃圾后系统产酸相的VFA/BA值约为0.05,三个系统产甲烷相的稳定性较好.随着HRT的延长,各系统对VS和TCOD的去除率均逐渐升高,当 HRT为20 d时,混合系统对VS与TCOD的去除率达到最大,分别为47.9%和49.2%,显著高于其他两个系统.随着HRT的延长,各系统的SMA活性逐渐提高,而且产气中的甲烷含量也随之增加.研究表明,在有机质含量偏低的剩余污泥中添加有机固体废物,不仅可以提高对有机质的去除率,还可以提高沼气产量.     

剩余污泥含水率对中温固态厌氧消化的影响

污泥厌氧消化是污泥资源化利用的重要途径,但传统的液态厌氧消化会产生大量处理成本较高的沼液,固态厌氧消化则能克服这个缺点。以脱水后的剩余污泥为原料,并用秸秆调节碳氮比,研究了中温(35℃)条件下含水率(65%~85%)对固态厌氧消化的影响。结果表明,消化初期产生高浓度的挥发性脂肪酸(VFA),并导致初期p H值迅速下降至5.5~6.2,VFA浓度和含水率呈正相关。含水率越高,反应启动越快,反应周期越短。当含水率为70%~80%时,VS的降解率达到56.0%~58.3%,甲烷产率为452.9~459.5 m L/g。因此,对于污泥的中温固态厌氧消化,适宜的含水率为70%~80%。     

污水厂剩余污泥的厌氧、微氧与好氧消化研究

为降低中小型污水厂污泥稳定化处理的投资和运行费用，就城市污水厂剩余污泥微氧消化的可行性进行了研究，并与相同条件下的厌氧和好氧消化效果进行了对比。试验采用批式消化，温度分别控制在20、30和40℃，消化周期为21d，消化泥量为2L。试验结果表明，经过21d的微氧消化后，在消化温度为20、30和40℃时对挥发性总固体（TVS）的去除率分别达到了41．5％、50．5％和46．7％；微氧消化在30℃时效果最佳，接近于同温度下的好氧消化，但比好氧消化节能1／2～1／3，且投资少、运行简便，可作为中小型污水处理厂的污泥稳定方法。     

不同来源剩余污泥有机质赋存特征及厌氧消化潜能

采用改进的化学分级提取方案结合三维荧光光谱法,研究了4个污水处理厂污泥样品的生物可及性与生物可降解性,并通过生化产甲烷潜力(BMP)测试进行验证。结果表明,污泥经过41 d的厌氧消化,挥发性固体(VS)去除率依次为曲阳(B,59.1%)石洞口(D,51.1%)松申(C,45.8%)东区(A,30.0%),累积甲烷产量为B(272.4 mL/gVS)C(234.4 mL/gVS)D(170.3 mL/gVS)A(111.9 mL/gVS),因此VS去除率并不能直接反映甲烷产量高低,其中腐殖质类物质的溶出对甲烷产量的贡献可能为负。分级提取将污泥中的有机质分为5个组分:溶解性有机物(DOM)、可溶颗粒有机物(SPOM)、易提取有机物(REOM)、缓慢提取有机物(SEOM)和难提取有机物(PEOM),生物可及性依次降低。将污泥厌氧降解性相关测试参数(BMP、VS去除率)与各组分荧光指数进行二元Pearson相关性分析,结果表明,污泥的F_(REOM)(REOM层可降解荧光指数)和F_(SEOM)(SEOM层可降解荧光指数)与BMP之间的相关性较强。因此,基于分级提取获得的荧光指数有望用于复杂有机物的生物降解性能评价、预测污水处理厂污泥的厌氧消化潜力。     

蚯蚓生物滤池处理剩余污泥的脱水性能研究

蚯蚓生物滤池基于蚯蚓与微生物的协同作用,可有效实现剩余污泥的减量化和稳定化,其中由于蚯蚓的摄食、咀嚼和消化等作用及蚓粪的团聚作用可有效改善污泥的脱水性能。在有机负荷为2.43 kg VSS/(m~3·d)的条件下,结合持泥量变化情况,比较了木珠、鲍尔环、瓷球三种不同填料的蚯蚓生物滤池处理剩余污泥的减量化和稳定化效果,并选取运行最稳定高效的木珠填料生物滤池进行脱水性能试验。以污泥比阻、毛细吸水时间、Zeta电位、污泥颗粒粒径、絮体结构、EPS为指标,考察了处理前后污泥脱水性能的变化。结果表明,经蚯蚓生物滤池处理后的污泥比阻和毛细吸水时间减少,Zeta电位升高,污泥颗粒粒径增大,絮体结构更为紧密,脱水性能大大改善。最后结合蚯蚓与微生物的相互作用关系,分析了蚯蚓生物滤池改善污泥脱水性能的机制。     

超声/碱预处理剩余污泥的中温厌氧消化效果

考察了超声/碱联合预处理对剩余污泥中温厌氧消化的影响,并与原污泥直接进行厌氧消化的效果进行了比较.试验结果表明,在高投配率(10%)下原污泥直接进行厌氧消化对有机物的去除率不高,经过超声/碱预处理后,消化过程中对TCOD的去除率提高了29.6%,单位污泥的日均产气量提高了67.9%,对VS和VSS的去除率分别提高了58.9%和28.6%.     

橙皮精油对橙渣与剩余污泥厌氧共消化的毒性分析

为了探究橙皮精油(EO)对橙渣与剩余污泥厌氧共消化系统的毒性,通过改变共消化底物中EO含量,研究其对厌氧共消化系统比产甲烷活性的影响及毒性抑制作用。结果表明,当EO为550和750 mg/kg时,其对厌氧发酵系统具有一定的促进作用,累积产气量较对照组分别提高了16.8%和21.1%;当EO为950和1 150 mg/kg时,厌氧共消化系统分别受到轻度抑制和中度抑制,其累积产气量较对照组分别降低了39.1%和49.9%;当EO为1 350 mg/kg时,厌氧共消化系统受到严重抑制,比产甲烷活性比对照组降低了98.4%,产气量几乎为0。毒性恢复实验表明,高含量EO(1 150和1 350 mg/kg)对厌氧共消化系统的微生物产生了生理毒素,辅酶F_(420)含量显著降低,导致系统产甲烷活性受到严重抑制。     

超声/厌氧消化处理剩余污泥参数优化及机理研究

针对污水厂剩余污泥量大和低C/N污水脱氮碳源不足问题,将剩余污泥破壁作为碳源回用,具有较强的可行性和现实意义。为此,研究了超声联合厌氧消化工艺破解剩余污泥的适宜运行参数和溶出物质的效果,并探究了污泥破解机理。通过对SCOD、蛋白质、多糖、VFAs的浓度变化趋势进行分析,确定了超声联合厌氧消化工艺的最佳组合参数：声能密度为1.5 W/mL,处理时间为30 min,厌氧消化处理时间为7 d。对剩余污泥进行超声预处理发现,随着声能密度的增强,污泥液相中各物质浓度增大,但30 min以后各物质浓度的增长趋势逐渐变缓。厌氧消化能够帮助污泥溶胞,并且可以提升VFAs浓度。通过污泥粒径的变化可知,超声可以破坏污泥的絮体结构,进而加快水解过程,缩短厌氧消化时间。     

剩余污泥碱性发酵产酸及脱水性能研究

针对污水厂进水碳源不足的问题,采用南方某污水厂剩余污泥进行碱性发酵实验,系统考察了产酸量、氨氮和总磷释放量,研究微生物对发酵液的利用以及污泥脱水情况。结果表明：在pH值=10、25℃条件下,发酵第7天,挥发性有机酸含量达到峰值3 262 mg/L,其中乙酸积累量占比76.52%。采用发酵液作为原料,微生物反硝化过程、硝化过程、厌氧释磷过程均不受影响。在pH值为4的条件下,聚合硫酸铁投加量（以干基计）为70 kg/t时,发酵污泥含水率可降至64.02%。污泥碱性发酵后可产生大量脂肪酸,且发酵液中的有机物组分能作为微生物需要的反硝化碳源,对硝化过程、磷的释放均未产生明显不利影响,发酵产生的污泥经过聚合硫酸铁调理后脱水性能良好。     

浓缩消化一体化反应器对污泥脱水性能的影响

采用污泥浓缩消化一体化反应器处理污泥,考察了温度和污泥种类对出泥脱水性能的影响。结果表明:在一次进泥、分段运行的方式下,初沉污泥经高温和中温消化后比阻值都有小幅降低,二沉污泥和混合污泥在高温条件下的比阻值增加较多,而在中温条件下比阻值降低;稳定运行阶段,在间歇进泥、间歇排水和排泥的条件下进行中温消化后,初沉污泥、二沉污泥和混合污泥的比阻分别下降了(3.3%~6.9%)、(48.0%~60.9%)和(27.5%~60.0%),表明二沉污泥和混合污泥的脱水性能有明显改善。