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。     

超声波破碎联合ClO_2氧化污泥的效能研究

采用先超声波对取自SBR的剩余污泥进行物理破碎,然后投加ClO_2进行化学氧化溶胞破解污泥,通过单因素试验考察主要影响因素对污泥破解效果的影响;通过正交试验研究超声波联合ClO_2对剩余污泥细胞破解的效率,得出各主要因素的影响规律及最佳污泥破解条件。结果表明,污泥上清液各相关指标的变化幅度与声能密度、ClO_2投加量正相关,但随着时间的延长及ClO_2投加量的增加,变化幅度趋缓。最佳处理条件为:超声波声能密度为1.0 W/m L,作用时间为6 min,ClO_2投加量为6 mg/g[干泥],能使SCOD增幅达2 213%,TN增幅达203.67%,TP增幅达827.08%,MLSS减幅达6.48%。     

低声能密度下的超声碱解剩余污泥工艺技术

课题组前期研究表明,超声波、碱分别在污泥预处理效果方面具有一定的促进作用。同时,目前超声波预处理污泥在0.5～3 W/mL研究相对较多,0.5 W/mL以下的低声能密度以及3 W/mL以上的高声能密度下的研究还较少。在此基础上,该研究以0.19 W/mL与0.5 W/mL这两种较低的超声波声能密度环境下,使用NaOH与Ca(OH)_2这两种的碱分别联合处理污泥,试验结果展现了各自相应的特征。结果表明:NaOH和Ca(OH)_2分别联合超声波预处理污泥,在声能密度值为0.19 W/mL时,前者SCOD最大增加量为4 871 mg/L,后者SCOD最大增加量则是3 018 mg/L;提升声能密度值为0.5 W/mL后,两者SCOD最大增加量分别升至4 972、4 568 mg/L。该试验结果可得,对于Ca(OH)_2而言,更低的声能密度0.19 W/mL下,预处理破解过程起到主导作用的是Ca~(2+)的絮凝搭桥作用,因而致使污泥测得的SCOD增加量相对较小;适当地加大声能密度值,Ca~(2+)架桥作用并未过多的影响共同作用效果。从试验效果提升的幅度以及原料成本角度看,Ca(OH)_2具有一定的替代NaOH用于预处理污泥的潜力。     

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。     

CaO_2减量剩余污泥同步回收磷的研究

构建SBR-污泥减量及同步回收磷系统,当厌氧停留时间为8 d,CaO_2投加量为0.1 g/gVSS,初始污泥质量浓度为10 400 mg/L时,Ⅰ池污泥减量(以TS计)达20%。SBR剩余污泥在Ⅰ、Ⅱ池的分配比为4∶6时,污泥上清液溶解性总磷从2 mg/L增加到8 mg/L。当初始pH为9、Ca/P物质的量比为2.7、反应时间为65 min时,污泥上清液中磷回收率达到95%,总磷排放达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18198—2002)一级A标准。     

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。     

三聚氰酸对污泥厌氧发酵的影响及其机制探究

针对污泥中含有新型污染物三聚氰酸(CA)的特性,在中温环境下以实际剩余污泥为探究了CA在厌氧反应器中对污泥厌氧发酵的影响。结果表明,低含量CA(质量浓度0.05 mg/L)对短链脂肪酸(SCFA)、溶解性COD、溶解性蛋白质及多糖的变化影响不显著。质量浓度0.2 mg/的LCA促进了SCFA的积累并且最大积累量为113.2mg/g,是空白组的1.26倍。而高含量CA(质量浓度0.5 mg/L)抑制SCFA的积累。当CA的质量浓度由0增加至0.2mg/L时,SCFA中乙酸的质量分数由31%增加至41%,而丙酸含量降低。CA能促进SCOD、溶解性蛋白质和多糖的释放从而为酸化过程提供充足的基物,抑制产甲烷古菌的活性并且与CA含量成正相关,并能促进蛋白酶、纤维素酶的活性而抑制F420辅酶的活性。     

剩余污泥高速转盘破解及破解液厌氧消化特性

采用自主开发并设计制造的高速转盘剩余污泥破解装置进行剩余污泥破解实验,考察不同的运转条件对污泥粒径、破解率的影响,并对破解污泥的厌氧消化特性进行实验研究。实验发现:转盘在高混合液悬浮固体(MLSS)质量浓度(高黏度)的剩余污泥中高速旋转所产生的流体剪切力是导致污泥破解的主要因素,破解污泥的中值粒径可达15μm以下、破解率在50%以上。高速转盘破解污泥的厌氧消化性能明显提高:在污泥停留时间为10 d的厌氧消化实验中,破解污泥CH4产生量与混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)去除率与未破解污泥的相比分别提高了近20%和12.1%;在不同投配比条件下(3.33%,5%,10%,20%)的半连续式厌氧消化实验中,各个投配比条件下破解污泥的CH4产量均明显提高,若注重污泥的资源化利用考虑,最佳投配比应介于5%—10%。     

低强度超声波对膨胀活性污泥沉降性能及污泥减量的影响

污泥膨胀和大量的剩余污泥是当前城市污水处理厂面临的重要问题。采用20k Hz超声波,在不同的声能密度和超声时间下处理微膨胀活性污泥,研究低能量密度超声波处理对活性污泥的沉降性能及污泥减量的影响。结果表明:超声波处理可改善污泥沉降性能和实现污泥减量。适宜的超声处理时间为30~40s。超声处理后,泥水界面沉降速率可提高52%,污泥容积指数(SVI)可由202.9m L/g下降到151m L/g左右,污泥减量率为12.5%。在超声波处理40s时污泥减少已基本完成,而上清液的溶解性化学需氧量(SCOD)在40s之后还在大幅升高,从絮体中释放出来的污泥的溶解液化相对滞后。在一定范围内增加超声处理时间和提高超声能量密度有利于污泥减量效果的提升。活性污泥的初始p H对超声处理效果的影响不大。污泥初始浓度对污泥减量效果影响较大,采用超声波处理较高浓度的污泥时,污泥上清液SCOD增加值在25~29mg/g SS之间。     

Fenton试剂对剩余污泥脱水性能的改善

研究了利用Fenton试剂调理城市污水处理厂剩余污泥,通过测定污泥毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)和泥饼含水率来表征污泥脱水性能的变化,分别考察了污泥初始pH、H2O2投加量、H2O2/Fe2+、反应温度和反应时间对污泥调理效果的影响。综合考虑,确定Fenton调理污泥的最佳条件为:pH=3、抽滤脱水和离心脱水H2O2最佳投加量分别为3 g/L和9 g/L、H2O2/Fe2(+质量比)最佳范围为8～12、反应温度50℃、反应时间60 min。对污泥离心上清液中胞外聚合物(EPS)含量的研究表明,Fenton调理后污泥上清液中蛋白质和多糖含量有大幅升高,说明Fenton试剂能有效氧化破解EPS,从而提高污泥的絮凝性,改善污泥的脱水性能。Fenton氧化后污泥颗粒粒径变小,比表面积增大。     

低温-次氯酸钠对污泥减量化及可生化性研究

以市政污泥为研究对象，探究了低温耦合次氯酸钠对污泥的破解效果，以及后续减量化及可生化性的影响。在反应温度为80℃、NaClO投加量为166.7 mg/g、反应时间为60 min的实验条件下，破解液中SCOD可以达到13 210 mg/L,COD破解率达到42.54%。破解液中的多糖及蛋白质质量浓度可达到587.3、376.8 mg/L，说明该方法可有效破解污泥，药剂投加成本仅为0.029元/g。污泥SS去除率达到30.71%，可有效减少污泥预处理成本，实现污泥减量化，并缩减污泥后续处置成本。经加热处理后液相中的余氯在1.0 h内可降至0.37 mg/L，破解液的碳氮比由10.04提高到28.97，但BOD₅/SCOD仅为0.282。结合反应过程中TCOD和蛋白质的变化，以及三维荧光光谱表征，推测可能是ClO^-与部分易降解有机物发生矿化反应，导致破解液的可生化性有所降低。研究结果表明该方法对污泥减量化效果显著，药剂投加成本低，可生化性可接受，可为污泥的减量化及资源化利用提供一定参考。     

无排泥条件下膜生物反应器污泥混合液可滤性分析

膜生物反应器（MBR）在无排泥条件下运行100 d,定期对溶解性微生物产物（SMP）、SMP分子量分布、胞外聚合物（EPS）中的蛋白质和多糖进行监测,应用修正的污染指数（MFI）考察污泥混合液可滤性的变化。实验表明：长时间无排泥运行模式下将导致污泥混合液可滤性的恶化;污泥混合液上清液中分子量（M_w）大于10 kDa 的SMP浓度对污泥混合液的可滤性产生强烈的负面影响;污泥浓度（MLSS）与混合液可滤性之间关系复杂,MLSS对污泥可滤性的影响存在一个临界值;EPS中的蛋白质60 d后发现可被微生物迅速降解,多糖类物质对污泥混合液可滤性有较强的负面影响。     

一体化膜生物反应器处理印刷线路板综合废水

采用自制一体化膜生物反应器(SMBR)处理印刷线路板(PCB)综合废水,对系统驯化过程的污泥生物相变化,SV30(污泥沉降比)、SVI(污泥沉降指数),MLSS(混合液悬浮固体浓度)、MLVSS(混合液挥发性悬浮固体浓度)等污泥特性,以及系统pH,铜离子浓度、化学耗氧量(COD)等水质指标进行了监测.试验结果表明:污泥培养驯化过程中,游泳型纤毛虫、固着型纤毛虫(累枝虫、钟虫)、轮虫、红斑顠体虫、表壳虫、固着型纤毛虫交替成为优势种群.进水铜离子质量浓度为12 mg/L左右驯化完成,此时污泥MLSS为6 100 mg/L,SV30为29%～38.5%,SVI为75～90 mL/g.系统出水COD、铜离子浓度和pH均达广东省水污染物排放限值一级标准,COD和铜离子的去除率分别超过85%和95%.     

聚甲基丙烯酸甲酯/竹纤维复合材料的制备研究

以高锰酸钾(KMnO_4)为引发剂、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,竹纤维进行接枝共聚反应。讨论接枝率与高锰酸钾溶液浓度、预处理温度、预处理时间、硫酸浓度、甲基丙烯酸甲酯浓度、接枝反应温度以及接枝反应时间的关系。结果表明:在实验条件为高锰酸钾浓度0.03 mol/L,预处理时间1 h,预处理温度70℃,硫酸浓度5 mmol/L,甲基丙烯酸甲酯体积含量6%,接枝反应温度70℃,接枝反应时间2.5 h时,竹纤维的接枝率可达142.93%,用接枝竹纤维与MMA可制备复合板材。     

高铁酸盐氧化破解污泥的影响因素研究

采用高铁酸盐溶液氧化破解污泥,研究了高铁酸盐投加量、氧化时间、p H、初始污泥浓度对污泥破解效果的影响。结果表明,高铁酸盐溶液对污泥破解效果较好,当Fe(Ⅵ)投加量为1.0 mg/g SS时,比污泥SCOD释放量达到1.14 g SCOD/g MLVSS;碱性条件(p H为8~12)与高初始污泥浓度均有利于污泥的破解,但当污泥质量浓度大于最佳值6 192 mg/L时,污泥溶胞比达到最大,为39.7%,比污泥SCOD释放量降低;高铁酸盐溶液破解污泥的最佳反应时间为45 min。     

氨氮对颗粒污泥生物除磷的影响及相关机制探究

为探究进水氨氮(NH_4~+-N)对颗粒污泥生物除磷的影响,构建了序批式反应器(SBR),在中温条件下考察了进水NH_4~+-N对生物除磷颗粒污泥的特征及其污染物去除规律的影响。结果表明,进水NH_4~+-N质量浓度为40 mg/L时,颗粒污泥沉降性能最好、生物量最大,稳定运行期污泥体积指数(SVI)为52.9 m L/g,总悬浮固体(TSS)质量浓度达到5.7～5.9 g/L,显著高于其他组别。粒径分析表明,适当提高NH_4~+-N质量浓度利于颗粒污泥粒径增大,且当进水NH_4~+-N质量浓度为40 mg/L时,0.8～1.2 mm粒径占比升高至34.6%。进水NH_4~+-N能影响颗粒污泥胞外聚合物的质量分数及组分,当进水NH_4~+-N质量浓度为40 mg/L时,EPS质量分数可高达134 mg/g,而NH_4~+-N质量浓度升高提高了EPS内蛋白质(PN)与多糖(PS)的比值。进水NH_4~+-N能影响颗粒污泥对TP、NH_4~+-N及化学需氧量(COD)的去除效率。当进水NH_4~+-N质量浓度为40 mg/L、颗粒污泥稳定运行时,TP、NH_4~+-N及COD的去除效率可分别达到95.8%～96.4%、95%和94.6%～95.6%。     

超声波-铁氧体法处理含镍模拟电镀废水的研究

采用超声波-铁氧体法对含镍模拟电镀废水进行处理,考察了pH值、超声波辐射时间、声能密度、H2O2的投加量、加料摩尔比(nFe2+∶nNi2+)、Ni2+的初始质量浓度以及不同金属离子共存对废水中Ni2+的去除率的影响.结果表明:在H2O2的投加量为28.4 mg/L,加料摩尔比为2,pH值为11.5,温度为50℃,反应时间为45 min的条件下,废水中Ni2+的质量浓度从250 mg/L降至0.495 mg/L,去除率达到99.40％,达到国家排放标准.     

淀粉改性聚丙烯酰胺絮凝剂的制备及应用研究

以高锰酸钾(KMnO_4)/硫酸(H_2SO_4)为引发剂,制备了S-AM(淀粉接枝丙烯酰胺)絮凝剂。研究结果表明:当AM浓度为0.8~1.0 mol/L、H_2SO_4浓度为0.7 mol/L、KMnO_4浓度为0.45 mol/L、接枝反应温度为70℃和反应时间为3 h时,可得到较高接枝率和接枝效率的S-AM絮凝剂;以该絮凝剂对某化工企业废水进行处理,当S-AM絮凝剂净含量为0.15 mg/L时,其对废水的处理效果相对最佳,即浊度去除率为87.6%、COD去除率(67.4%)相对最高,并且絮凝沉淀后的水质可达到国家排放标准。     

不同曝气量下超声波对污泥沉降性能的影响

研究了在曝气量分别为3.0、2.5、2.0、1.5 L/min条件下超声波辐照对污泥性能的变化规律。在较高曝气量条件(3.0、2.5 L/min)下,超声组(声功率密度50 W/L)的污泥容积指数(SVI)略高于对照组(对照组、超声组SVI分别维持在250、300 m L/g),出水NH_4~+-N的质量浓度均维持在10 mg/L左右,COD的去除率均维持在90%以上。较低曝气量(2.0、1.5 L/min)条件下,超声组(声功率密度100 W/L)的污泥SVI保持在150 m L/g左右,而对照组SVI最高达到700 m L/g。对照组蛋白质和多糖含量分别为5.9、9.26 mg/(L·g),明显高于超声组的0.6、6.41 mg/(L·g)),对照组出水NH_4~+-N的质量浓度由20 mg/L持续上升到60 mg/L。因此,适宜强度的超声波辐照改善了污泥的沉降性能。     

超声波法调理污泥脱水效果研究

研究采用超声波法调理污水处理厂浓缩污泥,以调理前后污泥性质的变化为依据,比较不同操作条件下的污泥脱水性能改善情况,确定最佳运行参数条件:超声波频率为25 k Hz,0.08 W/m L的声能密度以及60 s的超声处理时间。