酸碱调节对混合污泥中有机质溶出的影响

以初沉污泥和剩余污泥组成的混合污泥为研究对象,将pH值分别控制在峻性(pH值=3.0)和碱性(pH值=10.0),研究了混合污泥水解酸化过程中有机质的释放规律.结果表明,与酸性条件相比,碱性条件更有利于混合污泥中各有机质组分的释放,且碱性调节还能缩短反应时间.VFAs的变化规律与其他有机质不一致,酸性条件下几乎不产生VFAs,而在碱性条件下VFAs的释放量较大且几乎呈线性增长,反应至16 d时VFAs的释放量达到最大,为224.15 mg/gVS,此时VFAs在SCOD中所占的比例最高,为58.94％.     

超声及碱处理促进剩余污泥水解的试验研究

剩余污泥水解是解决污水处理厂生物脱氮除磷的碳源不足和实现污泥资源化的重要途径。采用3个平行反应器,在35℃、厌氧条件下研究了剩余污泥以及经过超声预处理和碱处理(pH=10±0.1)的剩余污泥的水解过程。结果表明:超声预处理以及碱处理均能促进剩余污泥的水解,它们对污泥的平均比降解速率较原污泥可分别提高39.4%和93.9%,SCOD的平均溶出速率可分别提高92.9%和150.4%。另外,碱处理后水解对剩余污泥的降解比超声预处理的更快、更彻底。根据污泥比降解速率、SCOD溶出速率以及营养物释放速率大小,可认为水解过程分多阶段进行,其中污泥比降解和SCOD溶出速率在第Ⅰ阶段(0～2d)最大,磷释放速率在第Ⅱ阶段(4～6d)最大。透射电镜扫描结果表明:剩余污泥水解的次序为EPS、胞内物质、细胞壁。     

碱性pH条件下增强剩余污泥厌氧产酸的研究

在污水处理厂内部,将污泥进行厌氧发酵来获取用于生物除磷所需的乙酸和其他挥发性脂肪酸等生物易降解基质是可行的,同时还实现了污泥的资源化利用.在污泥厌氧发酵的影响因素中,pH值是重要的参数之一.在温度为20～22℃的条件下,研究了剩余污泥在不同pH条件下(4.0～11.0)厌氧发酵产酸的情况.结果表明:pH值为8.0～11.0时所产生的挥发性脂肪酸(VFAs)总量多于pH值为4.0～7.0的,特别是在pH=10.0的条件下,第12天时的产酸量高达256.16 mg/gVSS,是pH=7.0时的3.0倍左右.此外,还从SCOD溶出量、水解酶活性、甲烷产生量等方面探讨了碱性条件下剩余污泥产酸增多的机理.     

pH对剩余污泥中氮、磷释放的影响

将pH分别控制在不同条件下(3.0、5.0、8.0、10.0和不调节),并测定各条件下剩余污泥溶出的NH4+-N和PO34--P浓度,考察了剩余污泥在水解酸化过程中pH对NH4+-N、PO43--P释放的影响。结果表明:对剩余污泥的pH进行调节,能够提高氨氮、正磷酸盐的释放量,且酸性环境下的NH4+-N和PO43--P释放量明显高于中性和碱性环境下的释放量。     

初始pH值、ORP、振荡速率对剩余污泥厌氧酸化的影响

污水处理厂产生的大量剩余污泥通过厌氧酸化能转化为挥发性脂肪酸(VFAs),可作为生物脱氮除磷的碳源加以利用。研究了不同初始p H值、氧化还原电位(ORP)和振荡速率对污泥中温厌氧产酸过程中SCOD、VFAs产量及其组分的影响,并确定各因素的最佳值。结果表明,初始p H值为6.0或8.0时能达到良好的水解和产酸效果;适当的振荡有利于加快污泥的水解和产酸速率,但其大小对丙酸形成影响不大,较高的振荡速率则有利于乙酸的积累。初始ORP对VFAs产量影响很小,但调节初始ORP有利于乙醇和戊酸的形成,不利于乙酸的积累。     

超声强化污泥释磷及MAP法磷回收优化研究

为提高剩余污泥的磷释放与回收效果,采用超声强化EDTA-厌氧处理后的剩余污泥释磷,并以鸟粪石(MAP)结晶法回收上清液中的磷,探究超声对磷释放的影响,同时确定了最佳超声工作参数,采用响应曲面法构建MAP法磷回收的二次多项式模型并验证了模型的适用性。结果表明,超声可以强化污泥中磷的释放,最佳超声工作参数如下:声能密度为1.0 W/m L、超声时间为40 min,在最佳工作参数下可向液相释放60%的TP,TP、PO34--P浓度分别达到未超声处理的1.6倍和1.4倍;经超声后污泥上清液中TP增加量与MLSS、MLVSS减少量呈正相关关系,每溶解1 mg的MLSS向上清液中释放0.010 1 mg的TP;磷回收的最优工艺条件:nMg/nP=2、pH值=9、搅拌时间为21 min,此时磷回收率为89.29%,回收的晶体产物主要成分是磷酸铵镁,其纯度为77.56%,且相比未超声,该条件下的回收量提高了30%。     

除磷系统剩余污泥中营养元素的快速释放及回收

除磷系统的剩余污泥在浓缩、储存及后续的处理过程中均可能引起磷的释放,释放的磷往往导致正在运行的污水处理厂的磷负荷超标,最终引起出水磷的不稳定排放。针对此问题,在分析生物除磷系统剩余污泥化学特性的基础上,探讨除磷剩余污泥中营养元素的快速释放条件及磷回收效果。采用两个平行反应器,其中一个作为控制反应器,另一个添加表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS),在中温厌氧条件下对剩余污泥进行水解,并对水解产物中的营养元素在室温、pH值为9.5、搅拌转速为400 r/min的条件下进行鸟粪石回收。结果表明:生物除磷系统的剩余污泥具有磷含量高、磷释放快速、氮释放缓慢的特点;添加SDS不仅可以促进污泥水解过程中磷和氮的释放,而且对回收鸟粪石有积极作用;综合考虑水解产物中的氮、磷浓度及其比值和水解的时间成本,建议快速水解条件为添加SDS且水解24 h。     

调控pH促进污泥产酸及两相耦合系统定向产乙酸

应用产氢产酸/同型产乙酸两相耦合工艺对市政污泥进行厌氧发酵,以实现高效产乙酸的目的.首先通过摇瓶试验考察了pH(7、8、9、10、11)对污泥产酸产气效能的影响,结果显示:pH=9为最佳产酸条件,乙酸最高浓度达8.23 g/L,产乙酸速率为0.56 g/(L·d);pH=7为最佳产气条件,产气速率为35.5 mL/(L·d).而后调节产氢产酸相(A相)的pH值使两相耦合工艺先后在最佳产酸及最佳产气条件下运行,对比乙酸总产量的差异.结果表明:系统在pH=9和pH=7下运行时所产乙酸总量分别为47.9、35.1 g,前者较后者高36.5%;虽然pH=7时能显著提高同型产乙酸相(H相)的产酸效能,但不足以抵消A相产酸不利带来的损失.可见,调控产氢产酸相的pH值为9可促进污泥产酸并实现污泥发酵定向产乙酸.     

剩余污泥资源化提取蛋白质方法的优选

剩余污泥中蛋白质的资源化利用是目前研究的热点,污泥预处理则是实现污泥中蛋白质释放的重要途径。为了进一步提高剩余污泥中蛋白质的溶出效果,选取热碱预处理、超声碱联合预处理、溶菌酶预处理对污泥进行溶胞,以蛋白质提取浓度为主要指标进行参数优化,并利用等电点法对粗提取蛋白进行纯化回收。结果表明:溶胞效果热碱预处理(pH值13、温度140℃、时间1.5h,2 062.98mg/L)超声碱联合预处理(497.76mg/L)溶菌酶预处理(269.95mg/L),且在pH值为3时热碱预处理蛋白质纯化回收率可达62.42%。试验结果表明:热碱预处理在提取效果方面较另外两种方法优势明显,具有良好的利用前景。     

pH对剩余污泥厌氧酸化的影响

挥发性脂肪酸(VFAs)是强化生物除磷过程中易于利用的碳源。在污水处理厂内部,将污泥进行厌氧发酵以获取生物除磷所需的易生物降解基质是可行的,同时还能减轻污泥对环境的污染。在影响污泥厌氧发酵的因素中pH是重要的参数之一。因此,在20~22℃的条件下研究了剩余污泥在不同pH下厌氧发酵的产酸情况。结果表明:将剩余污泥的pH值控制为8~11,在20 d的厌氧发酵时间内产生的VFAs量多于pH值为4~7的,特别是pH=10时,第12天的产酸量就达到最大值(256.16 mgCOD/gVSS),是pH=7时最大产酸量的3倍左右。在VFAs中乙酸、丙酸、异丁酸和异戊酸的含量占主导。除此之外,在碱性条件下SCOD的溶出量较多,糖类和蛋白质的溶出量也基本上是碱性条件下的多于酸性条件下的,而且溶解性蛋白质的浓度要大于糖类物质的浓度。     

污泥溶胞预处理对絮体结构和细胞凋亡的影响

针对酸、碱、热预处理对剩余污泥的溶胞效果,考察污泥溶胞过程中粒径分布、剪切敏感性(KSS)、絮体强度(FS)和絮凝能力(FA)等的变化,同时结合流式细胞技术从细胞凋亡角度,研究污泥溶胞过程的细胞损伤情况。结果表明,与原污泥相比,当p H值=4、11、12时,KSS增幅较大;当p H值=12时FS下降幅度最大;当采用碱处理(p H值=11和12)时,FA明显下降。流式细胞仪检测结果表明,当p H值=2和12时凋亡细胞所占比例均有明显提高。     

CaO_2联合热预处理对污泥产酸的影响及菌群分析

以过氧化钙(CaO_2)联合热预处理剩余污泥后进行产酸发酵,分析溶解性COD(SCOD)、pH值、挥发性脂肪酸(VFAs)产量及微生物群落的变化,并以获得最高产量的VFAs为目的,得到最佳预处理工艺参数。结果表明,预处理能使污泥发酵初始SCOD含量上升;碱量固定时,所有实验组的SCOD含量均呈先上升后下降的趋势。预处理中温度的增加会使初始pH值呈下降趋势;相同温度下,随着碱量的增加,初始pH值升高。CaO_2联合热预处理对VFAs生成有促进作用。0.2 g/gVSS的CaO_2+90℃实验组、0.3 g/gVSS的CaO_2+70℃实验组的VFAs最大产量分别为3 101.7、3 097.4 mg/L,而前者达到峰值的发酵时间较早,故0.2 g/gVSS的CaO_2+90℃实验组为最佳方案。微生物测序结果表明,预处理均会增加后续发酵系统中产酸相关细菌的丰度,降低污泥中菌群总体丰度,其中联合预处理造成的菌群结构变化更显著。     

pH值对水厂排泥水的调质作用研究

通过混凝试验,以沉降比、上清液浊度、氨氮和CODMn作为考察排泥水沉降浓缩处理性能的指标,研究了pH值调质对污泥沉降性能的影响。结果表明:在弱酸性(pH=6.0～6.8)条件下,使用阴离子型聚丙烯酰胺(PAM)能有效地改善污泥沉降浓缩后的上清液水质;进行pH值调质时,投酸量与排泥水的浓度有关;运行中应严格控制pH值的调节,pH<5时不利于沉降,pH>7时调质效果不明显。     

污泥热水解过程中磷的释放规律与影响因素

剩余污泥中富含磷物质,具有较大的回收利用价值。从污泥中高效回收磷最重要的步骤是将磷尽可能地释放到溶液中。以含固率为5%的剩余污泥(干污泥中磷占比为1. 1%)为研究对象,进行了热水解磷释放规律研究。结果显示:当采用低温水解与投加酸联合处理剩余污泥时,污泥絮体被破坏,磷的释放量显著增加。当温度为75℃、加热时间为1 h、pH值为3时,TP和IP的释放量可达到最大,分别为311. 9 mg/L和293. 8 mg/L,是原污泥液相中TP和IP含量的7. 9倍和8. 4倍。将经上述条件处理的污泥混合液在35℃下静置24 h,污泥液相中NH+4-N浓度由96. 0 mg/L提高到318. 7 mg/L,同时伴随着SCOD浓度的明显减小。因此,通过低温短时热水解联合酸处理可显著提高污泥中磷和氨氮的释放量,可为后续以鸟粪石沉淀法回收磷创造有利条件。     

剩余污泥机械破碎碳源快速释放与回收技术

基于我国城市污水处理厂进水碳氮比低影响生物系统脱氮除磷效果的现状,针对传统污泥厌氧发酵产酸工艺周期长、效率低的问题,开展了剩余污泥机械破碎碳源快速释放与回收技术研究,考察了机械破碎强度与作用时间对污泥絮体结构与碳源释放的影响。结果表明,随着机械破碎强度的增加,溶解性COD的产量逐渐升高;而随着机械破碎作用时间的延长,溶解性COD的产量呈现先升高再缓慢降低的趋势,作用时间为8 min时,溶解性COD的产量达到最大,约910mg/L。激光粒度仪与环境扫描电镜分析结果显示,随着破碎强度与作用时间的增加,污泥絮体粒径逐渐变小,结构松散直至破碎,达到污泥破碎碳源释放的效果。当以产生的溶解性COD为碳源时活性污泥反硝化速率为2. 553 mgNO_3~--N/(gMLSS·h),略高于以葡萄糖为碳源时的脱氮速率。而经过机械作用后剩余污泥絮体破碎,脱氮性能基本丧失,其反硝化速率仅为0. 680 mgNO_3~--N/(gMLSS·h)。机械破碎作用可实现剩余污泥碳源的快速释放,为解决污水处理厂碳源不足与剩余污泥处置困难的问题提供了新的思路与途径。     

厌氧条件下剩余污泥中有机物、氮、磷的释放规律

主要研究了厌氧条件下剩余污泥中有机物及氮、磷的释放规律。小试实验结果表明:剩余污泥中SCOD及氮、磷的释放基本随SRT的延长而增加,当SRT=5 d时,SCOD的释放已达到比较好的效果;此外,温度变化对物质的释放影响较大,在25℃以上时,延长SRT可使各物质得到更好的释放;在20℃以下时,进一步延长SRT各物质继续释放的效果不明显。中试实验结果表明:剩余污泥在SRT=5 d的厌氧条件下,SCOD及氮、磷均得到了较好的释放;控制污泥SS质量浓度在6 000 mg/L以上,并保持较长的运行时间,可使系统内各物质得到最佳的释放。     

剩余污泥碱解上清液作为反硝化碳源的回用量实验研究

考察剩余污泥碱解上清液作为反硝化碳源的反应速率,并据此初步确定上清液的回用量。对剩余污泥进行碱解发酵,选取SRT=9 d的上清液,采用不同的VFA/N比值进行批式试验,考察其反硝化速率,选择出试验条件下的较优比值,并应用于实际生活污水中,与单纯生活污水脱氮对照,考察回用的可行性以及回用量的确定,提出利用阶段反硝化率粗略估计污泥碱解上清液回用量的思路。结果显示,所有比值的反硝化速率曲线均可分为4段,且随着VFA/N比值的增加,反硝化速率明显增加,pH值的变化趋势也与之对应;以VFA/N=2.47为分界点,比值继续增加,反硝化速率的增长并不大;将上清液以一定比例投入生活污水,反硝化速率明显提高,平行组6 h反硝化量分别达到47.0 mg/L和33.9 mg/L。     

碱的类型对剩余污泥碱性发酵及脱水性能的影响

在温度35℃、pH=10条件下,对比研究了14 d内剩余污泥在KOH、NaOH、Ca(OH)2和Na2CO3这4种碱性条件下的水解产酸性能、脱水性能、氨氮和正磷酸释放情况以及污泥减量情况.结果表明:剩余污泥在4种碱性条件下表现出不同的水解产酸能力、脱水性能、以及污泥减量情况.污泥水解能力排序为Na2CO3＞NaOH≈KOH＞Ca(OH)2;产酸能力排序为NaOH＞KOH≈Na2CO3＞Ca(OH)2;脱水性能排序为Ca(OH)2＞Na2CO3＞NaOH≈KOH,氨氮和正磷酸盐释放量排序均为为Na2CO3＞ NaOH≈KOH＞Ca(OH)2.剩余污泥在Na2CO3条件下挥发性悬浮固体(VSS)去除率最高;但在NaOH条件下总悬浮固体(TSS)去除率最高.     

富磷剩余污泥重力浓缩过程中各参数的变化特征

以A2/O系统的富磷剩余污泥为研究对象,考察了污泥浓缩过程中上清液各参数的变化特征,以及浓缩前、后污泥中阳离子及磷酸盐分布的变化.结果表明:随着重力浓缩的进行,污泥中的磷酸盐不断释放,到浓缩结束时释磷量可达5.51 mgP/g污泥,平均释磷速率为0.189 mgP/(g污泥·h);在释放的磷酸盐中,非磷灰石无机磷占60%左右,磷灰石无机磷约占40%,有机磷的释放量极为有限;在释磷过程中伴随着K+、Mg2+的释放;污泥浓缩前、后其性质并没有发生变化,聚磷菌仍然具有一定的好氧吸磷/厌氧释磷特性.     

pH值对HBH-Ⅱ强化粪便污泥厌氧消化减量的影响

以化粪池粪便污泥为研究对象,在中温(35℃)条件下,研究不同pH值下复合微生物制剂HBH-Ⅱ强化粪便污泥厌氧消化的减量效果及污泥体系的pH值变化.结果表明:调节初始pH值为6～10后再投加0.05%的HBH-Ⅱ,能极显著(P<0.01)提高粪便污泥厌氧消化对TS、VS的减量和COD的去除;且加碱调解初始pH值为8～10时对TS和VS的去除率均高于加酸调解初始pH值为6～7时的.在20 d的厌氧消化过程中,当调节初始pH值为10时对TS、VS和COD的减量效果最佳,比不调节时分别高了6.58%、7.20%和9.14%.调节初始pH值后再投加O.05%HBH-Ⅱ的体系对酸碱具有很好的缓冲能力,厌氧消化20 d后pH值均趋于稳定并接近中性.