超声联合生物酶强化剩余污泥厌氧产酸性能研究

采用超声和生物酶联用技术处理剩余污泥以促进污泥厌氧发酵产酸，实现污泥资源化。首先，以天津市某污水处理厂二沉池剩余污泥为处理对象，采用单因素实验考察了超声预处理过程中处理时间、超声频率、超声振幅对剩余污泥溶出SCOD的影响，结果表明，超声预处理剩余污泥的最佳处理条件为处理时间5 min、超声频率20 kHz、振幅80%，此条件下，污泥溶出SCOD为407.5 mg/L。之后向经超声处理后的剩余污泥中分别投加污泥质量5%的α-淀粉酶、纤维素酶、溶菌酶和复合酶进行厌氧发酵，以探究生物酶对剩余污泥厌氧消化的影响，结果表明，在温度35℃下，复合酶对于污泥厌氧发酵产酸效果最好，污泥溶出SCOD在第2天增加2 384.9mg/L，在第4天产酸量达到最大值1 465.8 mg/L，其中乙酸量为1 058.6 mg/L，丙酸量为136.0 mg/L。溶菌酶效果优于其他单酶，SCOD第2天增幅达1 840 mg/L，在第4天产酸量达1 240.4 mg/L，其中乙酸量为406.4 mg/L，丙酸量为524.3 mg/L。     

石化剩余污泥的酶解预处理技术研究

酶对剩余污泥进行预处理能加速厌氧消化。采用α-淀粉酶、枯草杆菌蛋白酶、中性蛋白酶及其复合酶系处理石化剩余污泥。结果表明,酶的最优投加量为40 mg/(g TSS),筛选出2种效果最佳的单酶并按比例复合,结果发现,m(α-淀粉酶)∶m(中性蛋白酶)为1∶3时,35℃作用16 h后,SCOD增加至3 775.84 mg/L,氨氮质量浓度增加至292.09 mg/L,磷质量浓度增加至2.83 mg/L,VS去除率提高至32.3%。为提高剩余污泥厌氧消化效率、促进剩余污泥减量提供了行之有效的预处理方法。     

游离亚硝酸预处理实现MBBR短程硝化的快速启动

短程硝化工艺具有节约硝化需氧量和反硝化碳源等优势，是目前水处理领域的研究重点。研究游离亚硝酸（FNA）预处理法实现短程硝化的快速启动和稳定运行符合节能低碳的理念。在6个相同的移动床生物膜反应器（MBBR）中分别投加质量浓度为0、3.2、6.4、9.6、12.8、16.0 mg/L的FNA，对生物膜浸泡12 h进行预处理，并以预处理前的反应器作为对照，研究FNA预处理浓度对功能微生物群落的影响，以及最佳条件下短程硝化的运行稳定性。实验结果表明，25℃、FNA质量浓度为6.4 mg/L、预处理12 h，是降低亚硝酸盐氧化菌（NOB）并维持氨氧化菌（AOB）活性的最佳条件。高通量测序和qPCR结果显示，经过FNA预处理后，NOB的相对丰度和丰度均显著减少。在FNA最佳条件下预处理生物膜，并将其接种在MBBR中，验证其运行稳定性。实验结果表明，FNA预处理生物膜可实现稳定的短程硝化，使亚氮积累率稳定维持在85%以上。     

FA与FNA对A/O工艺短程硝化处理垃圾渗滤液的影响

针对垃圾渗滤液的特殊水质特点,研究了游离氨(FA)与游离亚硝酸(FNA)对A/O工艺短程硝化反硝化处理垃圾渗滤液脱氮效果的影响。试验结果表明,当初始氨氮平均增大到300 mg/L时,系统可实现稳定的短程硝化反硝化,亚硝态氮积累率达到60.79%,并随着初始氨氮浓度的增加进一步提高,系统对氨氮的去除率始终维持在80%以上。初始氨氮浓度对系统硝化类型有极大影响,FA与FNA的交替抑制作用是系统启动并维持稳定短程硝化过程的关键。     

预处理及添加牛粪提高废水污泥厌氧发酵效率

核苷酸厂废水污泥具有丰富的多糖和蛋白质,研究其综合利用具有重要意义。实验采用多种物理和化学预处理方法,发现热-碱耦合预处理效果最佳。污泥发酵采用两段控温法,初始pH=4.5,前96 h控温55℃水解酸化,之后控温35℃甲烷发酵,并研究了添加外源牛粪菌群对废水污泥消化的影响。预处理后添加牛粪厌氧发酵,最大SCOD达到6 300 mg/L,最终240 h时产气率达到276 mL/g,TS去除率达到36%,为后续深入研究和实现污泥的资源化利用及污泥减量化提供了基础。     

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。     

基于FNA处理污泥实现城市污水部分短程硝化

为实现城市污水短程硝化厌氧氨氧化生物脱氮,以去除有机物的实际污水为研究对象,考察了游离亚硝酸盐(FNA)处理污泥实现城市污水部分短程硝化的可行性。 结果表明,FNA处理活性污泥后,亚硝酸盐氧化菌(NOB)的亚硝酸盐氧化速率下降程度大于氨氧化菌(AOB)的氨氧化速率,且在0～0.75 mg HNO₂-N·L^-1范围内随着FNA浓度的增加抑制作用增强。接种实际污水厂活性污泥后,系统亚硝酸盐(NO₂^--N)积累率仅为1%,即为全程硝化。在控制污泥龄约为15 d的条件下,采用FNA处理污泥可使系统亚硝酸盐积累率增加至90%以上。水力停留时间调至2.5 h时,实现了部分短程硝化,且出水NO₂^--N/NH₄⁺-N平均值为1.24,可满足厌氧氨氧化脱氮反应的要求。因此采用FNA处理污泥,结合水力停留时间和污泥龄控制可实现城市污水部分短程硝化。     

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。     

垃圾渗滤液短程硝化快速启动研究

文章针对目前短程硝化工艺启动慢、难以稳定生成亚硝氮的难题,接种市政污泥与渗滤液生化池污泥,采用垃圾渗滤液分别完成了短程硝化的启动。结果表明,在氨氮质量浓度为100～300 mg/L,溶解氧浓度为1 mg/L的条件下,经过约50 d的连续运行,可实现市政污泥向短程硝化污泥完全转化的过程,完成短程硝化的快速启动;渗滤液生化池污泥则可通过控制溶解氧(1 mg/L)以及水力停留时间(24 h)的条件下,于一周内完成短程硝化的快速启动。此外针对半程短程硝化稳定运行的控制条件进行了研究,得到结论为在考虑经济成本的情况下,同时控制溶解氧和SRT可有效对半程短程硝化进行稳定化运行。     

厌氧发酵产氢污泥的驯化技术

以糖蜜废水为发酵底物,以污水处理厂剩余污泥为反应器启动污泥,污泥采用曝气氧化预处理方法,从而达到厌氧发酵产氢目的并提高其发酵产氢能力.试验表明,经曝气氧化预处理后的污泥可作为厌氧发酵生物制氢的接种污泥,且具有较高的产氢能力,在实验条件下,反应器稳定运行时产气量为3 L,发酵产气中氢气浓度为75.77%,液相末端发酵产物主要为乙醇、乙酸.     

硝态氮浓度对短程反硝化的反硝化速率影响研究

短程反硝化的反硝化过程是将水中的硝态氮反硝化控制在亚硝态氮阶段,亚硝态氮被直接还原成氮气的过程.硝态氮是亚硝态氮积累的来源,是影响短程反硝化过程的重要因素.通过改变硝态氮浓度,研究了不同浓度条件下的亚硝态氮的积累率,以及以短程反硝化的反硝化速率.结果 表明,随着硝态氮浓度增加,亚硝态氮积累率先增大后趋于稳定,反硝化速率...     

喷射环流反应器处理垃圾渗滤液的硝化特性研究

采用喷射环流反应器处理实际垃圾渗滤液，重点研究了系统的氨氮硝化性能，分别考察了游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）对氨氧化菌（AOB）和亚硝态氮氧化菌（NOB）活性的影响。结果表明，AOB菌群活性在FA质量浓度<6.5 mg/L、FNA质量浓度<0.1 mg/L时不受影响；在FNA质量浓度>0.1 mg/L时受到一定抑制但仍有较大活性。NOB菌群活性在FA质量浓度<3 mg/L且FNA质量浓度<0.01 mg/L时基本不受影响；在FA质量浓度>3 mg/L或FNA质量浓度>0.01 mg/L时受到明显抑制，且抑制作用随FA、FNA浓度升高呈增大趋势。碱度（碱度/氨氮需>7 g/g）对AOB有较大影响，而对NOB基本无影响。喷射环流反应器的氧转移效率可达45%，硝化速率可达0.06 g/（g·d），相较于传统MBR硝化单元具有氧转移效率和硝化效率高、水力停留时间短、占地面积小、能耗低的优点。     

短程硝化与厌氧氨氧化装置启动及连接过程研究

探究了2种工艺稳定高效启动方法,以及两装置的连接方式及进水改变对总出水的影响。分别启动厌氧氨氧化于短程硝化装置,调整负荷水质以使短程硝化出水满足厌氧氨氧化装置进水要求。短程硝化装置以进水pH=8.4、NH_4~+-N的质量浓度170 mg/L、亚硝氮生成率为14.4 mg/(L·h)启动,亚硝氮积累率稳定在85%以上。厌氧氨氧化装置以进水NH_4~+-N、NO_2~--N的质量浓度分别为150、198 mg/L,HRT为24 h,TN去除率84%启动并稳定。装置连接后,厌氧氨氧化装置进水由人工配水改为短程硝化出水调配水,相较原进水COD残余约80 mg/L,NO_3~--N的质量浓度15 mg/L,TN去除率有些微的提升,但COD对成熟的厌氧氨氧化装置影响还有待检测。成熟稳定的厌氧氨氧化装置可以很好地适应短程硝化出水调配水,并对进水水质变化具有较好的耐受性。     

硝态氮浓度对短程反硝化的反硝化速率影响研究

短程反硝化的反硝化过程是将水中的硝态氮反硝化控制在亚硝态氮阶段,亚硝态氮被直接还原成氮气的过程。硝态氮是亚硝态氮积累的来源,是影响短程反硝化过程的重要因素。通过改变硝态氮浓度,研究了不同浓度条件下的亚硝态氮的积累率,以及以短程反硝化的反硝化速率。结果表明,随着硝态氮浓度增加,亚硝态氮积累率先增大后趋于稳定,反硝化速率先增大再降低后趋于稳定,硝态氮浓度影响亚硝酸根积累率从而影响反硝化速率。实验采用双Monod方程模拟其反硝化过程动力学,根据方程可以预判不同硝态氮浓度下的反硝化速率。     

硝化-厌氧氨氧化组合反应器的运行和评价

利用硝化-ANAMMOX组合反应器处理具有高氨氮、低有机质特点的城市厌氧消化污泥滤液。反应器稳定运行后,进水氨氮和亚硝态氮的质量浓度分别达到约360和400mg/L,水力停留时间为30h,总氮容积负荷达到493.4mg/(L·d)时,出水氨氮和亚硝态氮的质量浓度分别为73.6和69.2mg/L。实验中ANAMMOX反应器的启动和运行基本取得了成功。     

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。     

介质阻挡放电改善污泥水解及产甲烷性能

通过介质阻挡放电等离子体技术对剩余污泥进行预处理及厌氧消化实验,研究了介质阻挡放电主要参数对剩余污泥的水解效果及污泥性质的影响,对处理后污泥进行厌氧消化实验。考察了介质阻挡放电产生的主要自由基在污泥水解过程中的贡献。结果表明,经介质阻挡放电预处理后污泥的SCOD显著提高,由160 mg/L提升至811 mg/L,污泥上清液中的蛋白质、多糖及氨氮均提高,且·OH在此过程中的贡献明显优于O_2~(·-)。介质阻挡放电能显著改善污泥厌氧消化性能,其20 d中温厌氧消化累计甲烷产量可达452 mL,相比原污泥提升105.4%以上。     

生活污水对成熟厌氧氨氧化颗粒污泥的影响

部分短程硝化和厌氧氨氧化技术的研究主要集中在高氨氮废水方面,对低氨氮浓度生活污水的研究相对较少。使经过除碳和部分短程硝化后的实际生活污水进入厌氧氨氧化UASB反应器,探究生活污水对成熟厌氧氨氧化颗粒污泥的影响。结果表明,当厌氧氨氧化UASB反应器的进水由配水变为生活污水后,反应器出水中氨氮浓度可降到5 mg·L~(-1)以下,亚硝态氮浓度可降到1 mg·L~(-1)以下,但是硝态氮的生成量高于理论值,可能是溶解氧被带入UASB反应器使硝化作用增强。UASB反应器内厌氧氨氧化污泥颜色由红色变为红黑色,T-EPS含量减少,PN/PS由1.13增大到3.66,沉降性变好,反应器内污泥中厌氧氨氧化菌Candidatus Brocadia所占比例由17.7%减少为14.4%,系统内AOB和NOB菌的含量增加,如果能够降低进入UASB反应器的溶解氧,有可能会减少出水硝氮,达到较好总氮去除效果。     

FA与FNA对两级UASB-A/O处理垃圾渗滤液短程硝化的影响

采用两级UASB-A/O组合工艺处理实际高氨氮城市生活垃圾渗滤液,在获得稳定的有机物与氮同步去除的前提下,重点考察游离氨(FA)与游离亚硝酸(FNA)对短程硝化稳定性的影响。在UASB1中进行反硝化同时产甲烷以去除部分TN和部分COD,在UASB2通过产甲烷进一步去除COD,在A/O反应器中主要实现高氨氮的短程去除和剩余COD的降解。试验共进行104 d,历经短程硝化稳定、破坏和恢复3个阶段。结果表明,当最小FA浓度控制在3.1 mg.L-1以上时,系统可维持稳定的短程硝化,NH+4-N去除率、NO-2-N积累率、TN去除率分别可达到99%、95%和86%。当FA浓度小于0.6 mg.L-1时,在原水碱度充足且过曝气的条件下,仅依靠FA对NOB的抑制作用,难于维持短程硝化,NO-2-N积累率下降到29%。前两阶段的FNA浓度均低于0.011 mg.L-1,没有对NOB起到抑制作用,而在第3阶段,FA浓度仍维持在较低浓度,但系统FNA浓度通过降低pH值而大幅度提高(最大值为0.414 mg.L-1),从而利用FA和FNA的协同抑制作用迅速恢复并维持短程硝化,NO-2-N积累率升高到92%。可见FA与FNA是实现并维持城市生活垃圾渗滤液短程硝化的重要影响因素。     

过氧化钙强化初沉池污泥厌氧暗发酵的产氢机制探究

采用过氧化钙(CaO_2)对剩余污泥进行预处理,研究CaO_2对剩余污泥厌氧暗发酵产氢的性能,并通过分析发酵过程中有机物变化、关键酶活性揭示CaO_2强化污泥暗发酵产氢的机制。结果表明,经CaO_2预处理后,污泥暗发酵产氢气量显著提高,当CaO_2剂量为0.3 g/g时,氢气的最大积累量为6.54 mL/g。CaO_2预处理后发酵体系中溶解性有机物含量大幅提高,当CaO_2剂量为0.3 g/g时,SCOD的最大为592 mg/L。CaO_2预处理抑制了产甲烷古菌的活性,降低了甲烷积累量。CaO_2促进水解及酸化关键水解酶,而抑制F420酶活性。温度是影响CaO_2强化污泥产氢的因素,当温度由15℃升高至45℃时,氢气的最大积累量由4.54 mL/g升高至7.13 mL/g。