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。     

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%。     

超声波对污泥脱水及厌氧消化影响的研究进展

超声波技术作为污泥厌氧消化预处理手段被广泛关注.超声波能改变污泥的性质,改善污泥厌氧消化的性能,但是其处理效果受到频率、强度、作用时间和发生方式等因素的影响,只有在合适的条件下,预处理效果才能达到最佳.本文着重介绍了超声波的频率、强度、作用时间和发生方式对污泥脱水性能、污泥沉降性能、微生物活性和污泥产气等多方面的影响.由于脱水性能和厌氧消化的改善所需要超声波的条件不一样,所以有必要通过进一步实验使预处理效果最优化;同时,为了进一步降低能耗,有效利用超声波与其它预处理技术相结合将是未来的研究方向.     

低温热水解污泥厌氧产甲烷过程研究

为了促进剩余污泥(WAS)的厌氧降解转化,本文在50～110℃温度下,对WAS进行热水解,考察热水解污泥的厌氧产气效能。粒径、溶解性蛋白和多糖、磷酸盐等指标的分析结果表明,低温热水解能有效破坏WAS的絮体结构,促进有机物释放。110℃处理2h后,WAS粒径从208.9μm降低至10.8μm,相应的溶解性化学需氧量(SCOD)浓度提高3.29倍。此外,生物气产量随热水解温度的升高而升高,最大累积生物气产量比对照组提高34.1%,且CH_4和H_2含量合计可达81.8%。     

剩余污泥中温和高温厌氧水解酸化产VFAs性能研究

通过对比中温（35℃）和高温（50℃）厌氧产酸过程中挥发性有机酸（VFAs）含量与成分的变化,研究温度对剩余污泥的颗粒粒径、颗粒有机物降解情况、可溶性化学需氧量（SCOD）及挥发性有机酸（VFAs）的影响。结果表明,高温厌氧发酵可以显著促进污泥絮体解离,污泥分解率可达41.10%,微生物反应机率增加,反应效率提高。中温发酵和高温发酵过程中颗粒性有机物的水解过程均遵循一级反应动力学,且高温水解速率常数显著高于中温水解速率常数。中温水解液中未知溶解性有机物积累量高,转化慢,可能是中温发酵产酸效果低于高温条件的原因之一。高温发酵获得的VFAs约为中温VFAs产量的2倍,其中有机酸异戊酸和异丁酸的比例较高,二者约占VFAs的50%;中温发酵过程VFAs的组分单一,主要为乙酸。水解液中氨氮的增加量与颗粒型蛋白质的分解量存在强相关关系,高温发酵下的氨氮转化因子显著高于中温发酵的氨氮转化因子。     

热水解过程中污泥有机物的变化规律

开展了不同工艺条件的热水解预处理对污泥有机物溶出规律的影响研究。结果表明,预脱水污泥经过热水解处理后,可溶性化学需氧量（SCOD）、可溶性蛋白和氨氮等指标的含量明显升高,在200℃/40min条件下,均达到最大值,分别为33895mg/L、19285mg/L和2228mg/L;可溶性多糖含量随反应温度的升高呈现先增后减的趋势,在170℃/40min条件下达到最大值3724mg/L;此时,可溶性蛋白与多糖之和在SCOD中的占比达到71.5%;在190℃/40min条件下,挥发性脂肪酸（VFAs）含量达到最大,相比预脱水污泥提升了300%。热水解有效改善了污泥厌氧消化效性。     

搅拌速率对剩余污泥厌氧水解酸化的影响研究

搅拌速率大小对污泥中有机质的溶出影响较大.改变不同的机械搅拌速率,对剩余污泥中SCODCr、VFAs等的溶出进行对比研究.结果表明,搅拌越快越利于SCODCr值的生成,搅拌速率为410 ～ 430 r/min时,产生的SCODCr值明显大于较低搅拌速率,但是如此高速的搅拌使污泥处于剧烈搅动状态,可使大气中的氧不断的溶入...     

污泥停留时间对微波-厌氧消化联合处理水解酸化残余污泥的影响研究

研究了污泥停留时间( SRT)分别为7、14、28 d时,采用微波-厌氧消化联合处理水解酸化残余污泥的效果.试验同时设置进泥为不经微波处理的水解酸化残余污泥的对照组.结果表明,SRT为14d时微波组SCOD去除率可达最高值84.91％;微波组和对照组在SRT为7、14、28 d的条件下对SS的去除率差异不明显,SRT由28 d缩短至7d时SS去除率仅下降了3.95％; SRT为7、14、28d时,微波组的污泥产甲烷率比对照组的分别高出39.09％、27.48％和26.75％.说明采用该联合工艺处理水解酸化残余污泥在SRT为14d时即可达到较好的效果,同时微波处理可增加水解酸化污泥的产甲烷活性.     

基于污泥破解的蛋白质回收工艺研究进展

综述了污泥蛋白质回收工艺的研究进展.基于污泥破解的蛋白质回收工艺是污泥资源化的重要途径,目前对城市剩余污泥进行破解以提取蛋白质的方法主要有物理法、化学法、生物法及其联合处理工艺.分析了单项技术及其联合处理工艺的作用机制、最佳工况条件、污泥破解效果和蛋白质回收效率;对污泥蛋白两大特性(丰富的营养价值和良好的发泡性能)及其...     

基于污泥破解的蛋白质回收工艺研究进展

综述了污泥蛋白质回收工艺的研究进展。基于污泥破解的蛋白质回收工艺是污泥资源化的重要途径,目前对城市剩余污泥进行破解以提取蛋白质的方法主要有物理法、化学法、生物法及其联合处理工艺。分析了单项技术及其联合处理工艺的作用机制、最佳工况条件、污泥破解效果和蛋白质回收效率;对污泥蛋白两大特性(丰富的营养价值和良好的发泡性能)及其最终产品化途径进行了归纳总结;对污泥蛋白质回收的工程化应用提出了建议和展望。     

胞外多糖含量对碱热水解法溶出污泥蛋白质及水解液固液分离性能的影响

近年来,随着资源短缺及环境污染问题的凸显,剩余污泥蛋白质的回收利用研究受到了广泛关注。本文重点研究了胞外多糖含量对碱热水解法溶出污泥蛋白质及水解液固液分离性能的影响,并对其影响机制进行了初步分析。结果表明,胞外多糖含量的增加对剩余污泥蛋白质溶出有明显的抑制作用,与此同时,水解液的固液分离性能恶化。当胞外多糖含量为350mg/gTS时,蛋白质的溶出率为29.62%,水解残渣中的DNA含量为233.33mg/gTS,滤液体积为23.60mL,水解液的黏度为545.33mPa·s。三维荧光光谱法和共聚焦扫描显微镜观察发现,随着胞外多糖含量升高,多糖与蛋白质类物质间的美拉德反应加剧,多糖的面积覆盖率升高,这些均不利于污泥蛋白质的溶出。     

低有机质污泥投加药剂联合低温热水解及后续厌氧发酵研究

污水厂污泥量日益增加,所含的有机物可用于厌氧发酵产甲烷,但目前多数污水处理厂多为低有机质污泥。本文围绕低有机质污泥投加不同药剂联合低温热水解对污泥溶解性物质变化及厌氧发酵规律的影响情况进行研究。结果表明,投加药剂联合低温热水解不仅有助于有机物[可溶糖、可溶蛋白和TVFA（挥发性有机酸（]的溶出与生成,而且有助于后续厌氧发酵产甲烷。在本实验所研究的低温热水解（污泥含固率为8%,热水解处理温度为90℃,处理时间为24 h）及药剂投加量[NaOH：0.018 g·（g DS（^-1、Ca（OH（₂：0.016 g·（g DS（^-1、CaCl₂：0.0375g·（g DS（^-1]的条件下,有机物溶出与生成的效果为NaOH> Ca（OH（₂> CaCl₂,其中热水解联合NaOH中可溶糖、可溶蛋白和TVFA浓度分别达到3051 mg·L^-1、10686 mg·L^-1和5740 mg·L^-1。对于产甲烷促进效果为NaOH> CaCl₂> Ca（OH（₂,其中投加NaOH后最大累积产甲烷量可达到101.9 ml·（g VS（^-1。     

剩余污泥中赋存有机污染物的好氧和厌氧生物降解

综述了三类典型有机污染物,即多环芳香烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)和壬基酚聚氧乙烯醚(NPnEO)在污泥中的污染现状及其在好氧及厌氧两种条件下的降解转化规律,并分析了相关机理。对今后污泥中有机污染物的研究发展方向进行了展望,指出今后应重点研究微生物降解机理、筛选和分离高效降解微生物等,以利于后续污泥土地利用。     

曝气量对剩余污泥中有机质溶出的影响

剩余污泥中富含有机质、磷等物质,将其大量溶出有利于后续的资源回收利用.厌氧和好氧条件对污泥中有机质的溶出影响较大.调整不同的曝气量,对剩余污泥中SCODG,VFAs,磷等的溶出进行对比研究.结果表明,ρ(DO)<1mg/L,明显利于VFAs的生成;较高的曝气量(ρ(DO)=7mg/L)也利于SCODG的生成,但是由于存...     

污水处理厂剩余污泥的中温厌氧消化特性研究

对天津某污水处理厂的剩余污泥进行中温厌氧消化试验,研究了在不同HRT下的产气量、有机物去除率等指标,结果表明:剩余污泥经过中温消化,在HRT分别为30、20、10 d时,产气率分别为0.022、0.027、0.033 L/(g[VS].d);CODCr的去除率为18.8%～38.1%;由COD物料衡算得知,基质中40%的固态有机物被分解转化,COD甲烷转化率最高约为32.0%;对剩余污泥基质的元素组成进行分析,经计算推导出基质的模拟分子式为C9.87H16.72O33.81N。研究结果为污水处理厂剩余污泥厌氧消化工艺选择合适的工艺条件提供了理论参考。     

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。     

污泥有机污染物降解研究进展

城市污水处理过程迁移并富集在污泥中的有机污染物稳定性高、难降解,存在较高的生态风险,已成为制约污泥土地利用的主要因素。考虑到物化法处理污泥有机污染物的工程局限性,本文介绍了城市污泥中多环芳烃、苯并(a)芘与矿物油3种代表性有机污染物的来源、性质及危害。围绕污泥厌氧消化、好氧堆肥以及两者联合的作用机理,论述了有机污染物在污泥处理过程中的降解转化规律。分析了有机污染物降解的成因,指出有机污染物的生物利用度是影响降解效果的关键因素,污泥微生物细胞壁和有机污染物结构的稳定性阻碍了有机污染物与微生物的充分接触,从而影响了生物降解速率。为此,分析了热解法、超声法、臭氧法和添加外源物4种辅助手段的作用及其强化降解的效果。通过归纳总结,明确了污泥有机污染物降解的工艺组合及其过程优化的方向。     

新兴污染物对污泥厌氧发酵的影响及其厌氧降解研究进展

污水处理厂产生的污泥中普遍吸附着表面活性剂、药物及个人护理品、雌激素、全氟化合物、邻苯二甲酸酯和纳米材料等新兴污染物。新兴污染物的存在必然会对以厌氧发酵及土地利用为代表的污泥资源化利用过程产生影响,其自身也会发生降解。本文介绍了上述6种典型新兴污染物在污泥中的污染现状,分析了其对污泥厌氧发酵产生的影响,并阐述了其产生影响的相关机理。同时讨论了新兴污染物在污泥厌氧发酵过程中的降解情况,发现新兴污染物的降解受其物理化学特性、生物降解难易程度、自身浓度、共代谢效应等影响。最后,对今后污泥中新兴污染物研究的发展方向进行了展望,指出今后应重点探究新兴污染物在污泥厌氧发酵过程中的降解方法、途径及机理,以利于后续污泥的土地资源化利用。     

Ultrasonic pre‐treatment of biological sludge: consequences for disintegration,anaerobic biodegradability,and filterability

BACKGROUND: Disintegration was developed as a pretreatment process for sludge to accelerate the digestion processes. Ultrasonic treatment may be a good alternative for sludge disintegration. In this study, different specific energy inputs ranged between 0 and 15 880 kJ kg^?1 and very low ultrasonic densities ranged between 0.04 and 0.1 W mL^?1 were applied to biological sludge for disintegration purposes. The potential for improving anaerobic digestion through ultrasonic pre‐treatment and the effect of ultrasonic pre‐treatment on the filterability characteristics of sludge were also investigated. RESULTS: 9690 kJ kg^?1 TS of supplied energy and very low power density of 0.09 Wm L^?1 are efficient for floc disintegration. For 9690 kJ kg^?1 TS, 44% higher methane production was achieved than with raw sludge as a result of biochemical methane potential assay. The supernatant characteristics of the sludge were also affected by the ultrasonic pre‐treatment. For 9690 kJ kg^?1 TS, the soluble chemical oxygen demand (SCOD), dissolved organic carbon (DOC), total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) in the sludge supernatant increased by 340%, 860%, 716%, and 207.5%, respectively. CONCLUSION: Ultrasonic pre‐treatment is an effective method for biological sludge disintegration even at very low ultrasonic density levels. It leads to increased anaerobic biodegradability but deteriorates the filterability characteristics of biological sludge. Copyright © 2009 Society of Chemical Industry