基于纳米气泡臭氧氧化的剩余污泥内碳源强化脱氮技术研究

剩余污泥含有丰富的碳源,因此探索用纳米气泡臭氧处理剩余污泥,将内碳源释放至上清液中并回用至AAO污水处理系统的缺氧段。结果表明,纳米气泡臭氧处理后的剩余污泥上清液SCOD浓度达到1 055 mg/L,SCOD/TN比值为15.8,反映了得到剩余污泥上清液中的内碳源补充的污水有了合适的碳氮比、有利于反硝化。长期试验结果表明,加入内碳源的AAO污水处理装置出水TN浓度由23.1±4.7 mg/L下降至15.0±6.0 mg/L,说明利用纳米气泡臭氧处理后的剩余污泥上清液可以明显提升AAO污水处理系统的脱氮效果。     

高温消化条件下污泥内碳源释放进程及特性

为适应低C/N废水生物脱氮除磷的需求，利用剩余污泥开发内碳源备受重视。本文研究了不同温度条件下污泥消化过程内碳源释放进程的变化特征，探讨了污泥消化过程对上清液中有机物分子量分布的影响。研究表明：消化温度由40℃升至60℃时，污泥挥发性固体物（VS）减量化效果及消化液中化学需氧量（SCOD）浓度明显增加，高温条件有利于污泥内碳源的释放。60℃消化处理120h时，污泥消化体系短链脂肪酸（SCFAs）总量为8797mg/L，C/N（以SCOD/TN表示）、C/P（以SCOD/TP表示）分别达到11.7与38.2；消化温度对污泥上清液中有机物分子量分布影响显著，并使微生物副产物、有机质大分子物质更容易转化为其他代谢中间组分和小分子中间产物。若消化时间超过120h，污泥上清液中M _w＞100000的大分子物质呈下降趋势，M _w＜10000的小分子物质所占比例逐步增加，但SCFAs总量也呈降低趋势，不利于污泥内碳源的累积。     

Fenton破解污泥减量化效果研究

利用Fenton试剂氧化破解剩余污泥,在序批式活性污泥法反应器(SBR)中,通过正交实验确定Fenton破解污泥的优化参数。结果表明,在污泥初始pH为3,H2O2和Fe2+投加量分别为5 m L/L、0.25 g/L,反应时间为90 min时,Fenton氧化破解效果最佳,污泥上清液中SCOD和TN、NH3-N、多聚糖、蛋白质的质量浓度分别增至1.461 g/L和99.5、30.3、137.5、256.3 mg/L。将SBR的剩余污泥进行Fenton氧化处理并回流,表观污泥产率从对照组的0.4 g/g降低到了0.23 g/g,产泥量减少42.2%。Fenton破解污泥回流对SBR的SCOD和TN去除效果无明显影响,增强了TP的去除,对NH3-N去除略有降低。可为Fenton破解剩余污泥回流至SBR实现污泥减量提供基础依据。     

钛白废酸耦合H_2O_2制备芬顿试剂对剩余污泥的减量研究

采用钛白废酸耦合双氧水制备芬顿试剂并用于处理剩余污泥,选择可溶性参数SCOD、TN、TP和NH_3-N及MLSS减少率来描述减量效果。结果表明,在常温条件下,Fe~(2+)质量浓度为0.82 g/L,H_2O_2质量浓度为9.30 g/L,作用90 min后,剩余污泥减量效果最佳。该操作条件下,SCOD、TN、TP和NH_3-N分别增加了2 995%、674%、4 827%和1 364%,MLSS减少率达29.5%。MLVSS/MLSS比值未出现明显波动,表明对后续生化处理及水质不会产生明显影响。     

好氧硝化污泥碱性发酵的研究

研究了污泥的碱性发酵减量化效果及p H值对碱性发酵的影响。结果表明,将浓缩污泥在p H值10和p H值11的条件下,进行碱性发酵,可使污泥中的SCOD、NH+4-N、PO3-4-P溶出,污泥减量率分别达到43.06%和43.13%。上清液中的SCOD、NH+4+-N、PO3-4-P的浓度随发酵时间的增加呈现上升的变化趋势,10d左右趋于平缓。经14d的碱性发酵其浓度分别可达到8945.33mg/L、184.33mg/L、103.77mg/L。     

人工湿地-EAS系统在污泥厌氧消化液脱氮中的应用

采用多级垂直流人工湿地(MVF-CWs)处理城市污水处理厂剩余污泥厌氧消化液(ES-DW),以潮汐流方式运行强化硝化,以剩余活性污泥(EAS)为碳源强化反硝化,研究NH_4~+-N和TN的去除特征。结果表明:MVF-CWs系统中,NH_4~+-N平均去除率为(99.02±0.92)%,NH_4~+-N去除负荷为429.85 g/(m~2·d);TN平均去除率为(61.10±10.06)%,TN去除负荷为162.65 g/(m~2·d)。利用剩余活性污泥胞内碳源对人工湿地出水强化反硝化,当EAS与人工湿地出水的体积比为4∶1时,TN平均质量浓度由(79.87±27.02)mg/L降为(19.96±0.91)mg/L,平均反硝化速率为(1.47±0.58)g/(m~3·h)。该工艺条件下,可将城市污水处理厂剩余污泥厌氧消化液回流引起的氮循环累积量降低97.46%。     

超声-碱组合工艺对污泥释放有机物及氮磷的影响

污泥破解释放的有机物可以用于微生物隐形生长和反硝化脱氮,从而实现污泥减量与资源回收。然而该过程释放的氮磷可能会影响生化系统的出水水质,因此需要对污泥破解效果进行系统的评估。基于此,考察了超声-碱组合工艺对污泥中有机物及氮磷释放的影响。研究结果表明,超声-碱组合工艺可以有效的破解污泥释放有机物和氮磷,初始pH是影响物质释放的关键。正交实验结果表明,在初始pH、反应时间、脉冲比和声能量密度中,初始pH是溶解性化学需氧量(SCOD)、总磷(TP)、总氮(TN)和氨氮(NH₄⁺-N)释放的最主要影响因素,对SCOD、TP和TN释放影响显著。从碳源回收的角度出发,超声-碱组合工艺最佳的运行参数为初始pH=12,反应时间=70 min,脉冲比=2:1,声能量密度=1.6 W/mL。在最佳条件下处理后,SCOD、TP、TN和NH₄⁺-N分别从23、3.66、57.6、0.85 mg/L增加到3 316、41.3、318.1、53.8 mg/L。显微镜观察的结果证实,经过超声-碱组合工艺处理后,污泥絮体被充分破碎。     

涡流空化协同臭氧氧化污泥减量实验研究

以城镇污水处理厂二沉池剩余污泥为处理对象,采用涡流空化协同臭氧氧化污泥减量的工艺,探究了两者协同作用下污泥的减量效果、碳源释放效果以及氮磷元素的溶出量。结果表明:当臭氧投加量为15 mgO_3/gSS时,MLSS从3 500 mg/L下降至1 140 mg/L,去除率达67.4%。MLVSS从1 130 mg/L下降至210 mg/L,去除率达81%。污泥上清液中SCOD从51 mg/L增加至358 mg/L,是初始浓度的7.02倍,DD_(COD)达到13.59%。B/C从0.17增加至0.3,可生化性得到显著改善。TN从2.86 mg/L增加至33.33 mg/L,是初始浓度的11.65倍。TP从5.1 mg/L增加至13.08 mg/L。     

Fenton氧化对剩余污泥的溶胞效果

实验研究了Fenton氧化对剩余污泥的溶胞效果。结果表明:Fenton试剂能有效地破解污泥细胞,释放胞内物质,实现污泥减量。SS和VSS在反应90 min时,分别减少22.31%和25.58%;污泥破解过程中,SCOD、TN、TP大量溶出,污泥液相中三者的变化规律与SS、VSS相呼应,均随反应时间的增加呈先快速增加而后缓慢增加,在反应90 min时实现稳定,质量浓度分别为2 487、103.68、2.36 mg/L;反应过程中部分有机氮被氧化生成NH_3-N、NO_2~--N,进而被氧化生成NO_3~--N;Fenton氧化能够改善污泥沉降性能,降低SVI,反应90 min时,SVI由初始的34 mL/g降为25.6 mL/g。     

不同固含量城市污泥的电化学预处理工艺研究

针对不同固含量的污泥在可溶性化学需氧量SCOD、pH,以及上清液中多糖、TN、TP、TSS、VSS含量的变化,研究了电化学预处理污泥的细胞分解效果以及污泥性质的改变。结果表明,优化的电化学操作参数是电压为10 V、极板间距为6 cm、电解时间为60 min。在此条件下,SCOD、pH和氮、磷、多糖的含量都有所增加。固体(TS)的质量分数为1.7%的污泥其上清液中SCOD最大达到1 115 g/L,电解30 min后多糖的质量浓度达到最大290.4 mg/L;经电解后TN和TP的质量浓度分别提高到15.57 mg/L和37.01 mg/L;电化学处理VSS去除率为7.1%。均比TS的质量分数为2.7%和3.7%时的污泥电化学处理效果好。     

旋流器分流比对剩余污泥的释碳性能影响

基于四川省某城市污水厂处理200 t/h剩余污泥的旋流器运行情况,比较了旋流器分流比（F）对底流和溢流污泥的形貌、污泥沉降性、污泥浓度、成分变化和碳源释放的影响,探究了污泥旋流释放物质作为反硝化碳源的可行性。结果表明：污泥经过旋流器处理后,底流污泥结构变得密实;溢流污泥松散。在不同分流比条件下,底流和溢流污泥蛋白质和多糖比值（PN/PS）均增大,底流污泥体积指数（SVI）较进口均降低。但是,溢流污泥在F<30%时SVI增大,在F≥30%时SVI降低。污泥的释碳情况随分流比不同而有变化,当F=30%时,底流污泥碳源释放量达到最大。在此分流比条件下,底流污泥反硝化速率较进口污泥和溢流污泥高,底流污泥旋流释放的碳源反硝化速率达到0.81 mg/(g·h),与分析级乙酸钠碳源相当（0.82 mg/(g·h)）,高于污水厂常用的工业级乙酸钠（0.64 mg/(g·h)）和微生物复合碳源（0.66 mg/(g·h)）。污泥旋流释放的SCOD和蛋白质可补充反硝化碳源,减少外碳源投加,为污水处理厂升级改造提供技术借鉴。     

酸碱性调节对混合污泥氮磷释放及回收的影响

在pH值分别为3.0和10.0的条件下,以不调节pH值作对比,研究了10～15℃下混合污泥水解酸化过程中NH3-N和PO4--p的释放规律,并对鸟粪石法回收氮磷做了可行性分析.结果表明,强碱能够促进NH3-N大量释放,第10天时其释放量接近最大16.80 mg/g[TS],pH值为3.0可抑制氨氮的释放.与NH3 -N...     

膜生物反应器处理废水硝化/反硝化能力研究

本研究采用前置缺氧／好氧膜生物反应(Anoxic／Oxic Membrane Bioreactor,AOmR)处理废水,分别对NH^ 4-N及总氮(TN)的去除效果、硝化／反硝化能力以及影响因素进行了研究。试验结果表明：在碳源充足、水力停留时间(HI汀)为6．5h、污泥泥龄(SRT)为30d、pH值范围为7、0～8．5条件下,进水NH^ 4-N平均值为240mg/L时,反应器能够保持良好的硝化、反硝化能力,出水NH^ 4-N值能稳定在2．5mg/L左右,平均去除率为98．5％,TN平均去除率为65％。     

有机物胁迫对亚硝化颗粒污泥性能的影响研究

以完全自养亚硝化颗粒污泥为对象,控制进水NH_4~+-N的质量浓度为80 mg/L,以乙酸钠为碳源,改变进水COD/ρ(TN),考察有机物添加对亚硝化颗粒污泥NH_4~+-N降解性能、产物组分的影响,系统阐述了进水COD/ρ(TN)对亚硝化颗粒污泥性能、不同氮形态变化规律和产物中ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)的影响。结果表明,随着COD/ρ(TN)提高,运行周期数增加,NH_4~+-N降解速率下降,NO_2~--N比生成速率和NO_3~--N比生成速率下降,且NO_3~--N比生成速率受抑制更加显著,改变了产物中NO_3~--N和NO_2~--N的组分,导致对亚硝酸盐累积率反而有提高,产物中ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)保持在1.0~1.3内的持续时间增加,有利于为后续厌氧氨氧化脱氮提供良好的基质条件。     

WSIP反应器渗滤液脱氮效能影响因素研究

以黑石子垃圾渗滤液强化预处理-生物接触氧化处理技术为依托,针对其处理效果的局限性,进行WSIP反应器脱氮效能影响因素试验研究,旨在对运行参数优化,提高渗滤液脱氮效能.试验表明,随HRT降低,NH4 -N去除率迅速下降;TN去除率先升后降,以5.3 d为最高;NH4 -N、TN去除率随序批周期减小先升后降,分别在8h、6h时达到最高;NH4 -N去除率随每日曝气时间上升而增加,TN去除率则先升后降,在曝气时间为9 h·d-1时达到最高;温度升高WSIP反应器脱氮效能提高;随pH值升高,NH4 -N、TN去除率先升后降,pH=8.0左右NH4 -N、TN去除率最高;随进水磷浓度升高,氮磷比降低,NH4 -N、TN去除率升高,但需控制出水磷浓度.     

补投Fe~(2+)对钛白废酸耦合H_2O_2参数的优化

采用补投Fe~(2+)的方式对钛白废酸耦合H_2O_2的适宜参数进行优化。用溶解性参数SCOD、TN、TP、NH_3-N及MLSS减少率来评价污泥的减量效果。结果显示,在常温条件下,H_2O_2浓度为9.30 g/L,补投的Fe~(2+)的浓度为0.92 g/L(即H_2O_2∶Fe~(2+)浓度之比为5.34∶1),作用90 min后,污泥减量效果最好。该条件下,SCOD、TN、TP和NH_3-N分别增加了36.6、7.13、202和17.7倍,MLSS减少率达35.8%。MLVSS/MLSS值未出现明显变化,表明余水的回用不会对生化处理效果产生不利影响。     

pH对悬浮填料反应器脱氮效果的影响

研究了pH及投加PAFC对MBBR反应器的影响。结果表明:pH对硝化、反硝化过程的影响均较大,pH=7.5时,PAFC-MBBR和普通MBBR的NH_4~+-N去除率分别达85.3%、75.2%,出水NH_4~+-N浓度基本在8 mg/L以下,而在偏酸或偏碱环境下,NH_4~+-N的去除效果下降;pH为6~7.5时,TN去除效果较好,pH=6和pH=7.5时,普通MBBR的TN去除率达70%以上;投加适量的PAFC作为辅助药剂,可以得到更好的脱氮效果,pH=7.5时,PAFC-MBBR的NH_4~+-N和TN去除率分别达到85.96%和82.73%,较普通MBBR提高10%左右。     

CaO2应用于污泥减量的研究

通过向污泥中投加CaO_2考察污泥减量效果以及对污泥液相中SCOD、NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P、溶解性蛋白质和多糖等物质的影响。结果表明,当CaO_2投加量为0.1 g/gVSS时,TSS削减率最大,可达到20%;在此投加量下,污泥絮体粒径最小。CaO_2可氧化降解污泥,使污泥絮体和微生物细胞破裂,促进SCOD、NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P、溶解性蛋白质和多糖等物质释放到污泥液相中。CaO_2减量剩余污泥的过程中,氧化作用比碱解作用贡献更大,且主要是·OH对污泥的氧化分解起到作用,·O_2~-次之,_1O_2作用最小。     

冷融技术对剩余污泥的调理研究

采用冷融技术对城市污水处理厂的剩余污泥进行了预处理,分析了剩余污泥在-18℃下冷冻不同时长并于室温下解冻后,污泥的沉降性能、脱水性能等的变化情况。试验结果表明剩余污泥经13 h的冷冻作用后,污泥的沉降性能和脱水性能都有很大程度的提高,而污泥完全冻结后继续延长冷冻时间至22 h时,污泥的沉降性能和脱水性能并没有进一步的改善。结果还表明,随着冷冻时间的增加,剩余污泥的pH下降而SCOD上升。     

污泥厌氧资源化利用积累SCFA的新策略及作用机制

为了探究磁铁矿对剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸(SCFA)的影响,以剩余污泥为研究对象,建立序批式厌氧反应器,通过比较pH,溶解性化学需氧量(SCOD),SCFA及乙酸钠的变化探究了磁铁矿纳米材料(Fe3O4NPs)对污泥厌氧发酵的影响。实验结果表明Fe3O4纳米材料的存在能够增加SCOD和SCFA含量,当Fe3O4NPs由0 mg/L增加至300 mg/L时,SCOD和SCFA的最大质量浓度分别由3256、1524 mg/L增加至4015、3460 mg/L。进一步研究发现适量Fe3O4NPs投加有助于乙酸钠的降解,而过量Fe3O4NPs的投加却抑制乙酸钠的降解。适量Fe3O4NPs的投加为厌氧微生物提供了微量元素,强化了微生物的活性。揭示Fe3O4NPs对污泥厌氧消化产酸的影响行为,为推动污泥厌氧消化技术进步提供理论依据和技术支撑。