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·(gDS)~(-1)、Ca(OH)_2:0.016 g·(gDS)~(-1)、CaCl_2:0.0375g·(gDS)~(-1)]的条件下,有机物溶出与生成的效果为NaOHCa(OH)_2CaCl_2,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NaOHCaCl_2Ca(OH)_2,其中投加NaOH后最大累积产甲烷量可达到101.9 ml·(gVS)~(-1)。     

热水解工艺强化低有机质污泥厌氧消化产气率的中试研究

研究低有机质污泥经热水解工艺处理前后理化性质的变化,并结合厌氧消化工艺考察热水解工艺对后续厌氧消化工艺的强化效果.中试结果表明,热水解处理后的污泥粘度降低了80％,流化性能改善;污泥中可溶解性有机物比例由8.70％提高至52.18％;经热水解预处理后含固率为9％的污泥与未经预处理的污泥厌氧消化产气效率分别为0.26 m...     

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%。     

不同有机质污泥热水解直接脱水及厌氧消化潜力中试研究

在150～180℃条件下,利用中试实验设备,对不同来源浓缩污泥(TS约为20%)进行热水解中试实验,采用离心和板框脱水等两种方式对热水解后的污泥进行直接脱水,研究热水解温度,停留时间,污泥有机质含量等条件对污泥脱水性能的影响。选取170℃下保温60 min为最佳工况,高、中、低有机质组的污泥热水解后直接板框脱水,泥饼含固率可达到37.2%,39.8%和41.3%,同时通过对水解后的污泥,以及固液分离后的脱水液,泥饼分别进行厌氧产气实验(BMP),测定其不同热水解工况下混合相,液相,固相的产气性能,当实验开始3天后,液相甲烷产量即达到混合相最终甲烷产量的68%,72%,69%,证明了在中试条件上,热水解过程中,大部分可甲烷化有机物已转移至液相,且液相厌氧消化速度远大于固相,证明了污泥"热水解—脱水—脱水液厌氧消化"工艺路线的可行性。     

污泥热水解处理技术研究进展

活性污泥法的广泛应用于市政和工业废水处理,剩余污泥的处理成为污水处理厂面临的一个严峻问题,而且处置成本已占污水处理总成本的50%～60%。本文着重阐述热预处理剩余污泥以提高污泥脱水性和污泥的消化性能,以及对商业上应用的主要污泥热水解过程(Porteous,Zimpro和Cambi)及污泥热处理最优条件进行介绍。     

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。     

污泥热水解处理过程重金属的迁移转化与风险评价

通过分析污泥热水解处理过程中重金属含量与形态的变化,考察不同温度（120~200℃）和不同处理时间（15~90min）对污泥中重金属（Cr、Mn、Ni、Cu、Cd、Pb）迁移转化和环境风险的影响,并对污泥热水解过程中理化参数[挥发性固体（VS）、溶解性蛋白质、多糖、溶解性化学需氧量（SCOD）、碱度、NH₄⁺-N和pH]与重金属生物可利用性变化的相关性进行了分析。结果表明,热水解处理后污泥得到有效破解,部分重金属释放进入液相,但大部分重金属仍残留在固相中。固相中Cr和Mn含量在处理温度较高时（≥180℃）较原泥升高,其他重金属含量均低于原泥。热水解处理后大部分重金属（除Pb外）弱酸提取态占比随处理温度升高和处理时间延长呈下降趋势,且处理后污泥中Cr、Ni、Cu、Cd和Pb残渣态占比明显上升。具有生物有效性重金属含量与污泥NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N、SCOD、溶解性蛋白质、VS等指标变化有较强相关性。单个重金属生态风险变化与重金属迁移转化密切相关,污泥重金属总潜在生态风险RI在热水解处理后显著降低。     

热水解温度和时间对污泥有机物溶出的影响

以含固率为12.5%的污泥为对象,研究不同温度和时间对污泥有机物溶出的影响。结果表明:随着热水解温度的升高和时间的延长,污泥中SCOD的浓度逐渐升高。较中温条件,高温条件下溶出更迅速。在处理时间为30 min的高温热水解条件下,温度由120℃升高到180℃,SCOD的总溶出率可由30.7%增至48.9%。水解液中VFA主要以乙酸的形式存在,可占VFA总量的50%,且中、高温热水解条件下,VFA的形成机理不同。中温条件下,VFA的形成主要依靠微生物反应。但高温条件下,VFA的形成主要是热化学反应。     

市政污泥低温热干化特性及废气成分检测

市政污泥低温热干化是一种有效的污泥处理技术,但其特性及废气成分检测尚未完全探索。本文旨在深入研究市政污泥低温热干化的特性,并对其废气成分进行全面检测。通过此研究更好地了解市政污泥低温热干化的运行机理,为其在实际应用中提供科学依据和技术支持,为环境保护和污泥处理提供参考。     

碱预处理耦合零价铁强化含油污泥厌氧消化

含油污泥通常含较多的生物难降解性有机化合物,且污泥黏度大,乳化程度高,导致其厌氧消化潜力较低。污泥细胞破壁较慢,是污泥厌氧消化的限速步骤。本研究通过对含油污泥进行碱预处理,实现了污泥细胞破壁,并检测到胞内有机物质大量溶出,进而加快污泥水解为溶解态的小分子有机物,提高厌氧消化效率。另一方面,为了解决由预处理产生过量有机酸（如丙酸等）积累破坏厌氧系统内pH平衡的问题,本研究通过投加零价铁,促进丙酸等小分子向乙酸的转化,促进产甲烷,并最终使厌氧系统内pH保持平衡。研究结果表明：含油污泥经过碱预处理甲烷产量提高91.7%,同时污泥减量率提高了8%。碱预处理耦合零价铁粉,使得甲烷产量提高了105.4%,污泥减量率提高13%。进一步优化碱预处理pH条件,结果表明碱处理的最佳pH为9。     

城市污水处理厂污泥中温两相厌氧消化的研究

采用中温两相厌氧消化处理西安市污水处理厂污泥,结果表明,污泥可在较短的停留时间(296 h,产酸相30 h,产甲烷相266 h),较高的有机负荷(约2.65 kg VS/m3.d)下稳定运行,系统VS去除率38.87%,pH≈7.5,产气速率6.33 L/L.d,单位VS产气率3.00 L/g。与单相厌氧消化处理结果对比,两相厌氧消化系统的停留时间可减少一半,而污泥有机负荷提高2倍,且有机物的去除率大,处理效果好,稳定性高,抗冲击负荷能力强,产气性良好。     

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。     

微波预处理剩余污泥的研究进展

介绍了微波预处理污泥的作用机理及作用过程,包括污泥絮体破解、污泥细胞破碎及有机物的释放、有机物水解、美拉德反应等,总结了微波预处理污泥的作用效果（物理特性、化学特性、生物特性）、影响微波预处理效果的因素（污泥特性、处理条件）和微波预处理污泥对其后续厌氧消化的影响。指出了目前研究中存在的主要问题是试验规模偏小,预处理方式为间歇处理,在对污泥中有毒有害有机物和病原微生物的去除研究方面还需加强。提出今后应重点开展微波组合工艺对污泥中有毒有害有机物和病原微生物去除的基础研究,同时积极开发相关设备,开展微波预处理污泥的连续和中试研究,推动微波技术在污泥资源化、减量化和无害化处理中的应用。     

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。     

微塑料对污泥厌氧消化的影响和机理

污泥厌氧消化对实现污水处理厂“碳减排”具有重要意义,然其产甲烷效率和工艺稳定性易受多种因素干扰。微塑料作为新兴污染物经污水处理后,约有99%富集在污泥中,对污泥厌氧消化过程产生影响。因此,本文重点总结了污水中微塑料的来源、性质及其在污水处理工艺中的归宿,详细阐述了聚苯乙烯（PS）、聚酰胺6(PA6)、聚氯乙烯（PVC）等常见微塑料对污泥增溶、水解、酸化和产甲烷阶段的影响,并从细胞结构、微生物群落、酶活性等角度进一步归纳了微塑料影响厌氧消化的机理。最后,在概括当前研究成果的基础上,提出应从系统工程研究（预处理技术、运行条件、反应器类型等）、微塑料及其浸出物的抑制机制（微塑料与胞外聚合物、细胞膜的作用、标志性辅酶和辅因子、特征微生物方面）、微塑料与污泥其他组分间的协同/抑制机理等方面开展深入研究,为污泥资源化利用提供理论基础和技术支持。     

污水厂污泥厌氧消化产短链脂肪酸研究进展

污泥厌氧消化产短链脂肪酸是实现污泥资源化的重要途径,短链脂肪酸不仅是产甲烷的底物、污水脱氮除磷的碳源,而且可以作为原料产生一系列高附加值的产品。本文介绍了污泥厌氧消化产有机酸的机理,重点阐述了污泥性质、温度、pH值、碳氮比（C/N）、水力停留时间（HRT）和固体停留时间（SRT）等影响污泥厌氧消化产酸的主要因素及研究进展,指出这些因素通过改变底物性质、微生物活性及二者接触反应时间等对产酸过程产生影响,其中温度和pH值是研究热点,目前大多数研究者认为高温和碱性条件更有利于污泥产酸。此外,还论证了这些影响因素对于实现污泥产酸最大化的重要意义,提出各因素之间的相互关系以及通过调控温度、pH值、碳氮比等发酵影响因素来控制产酸类型是今后值得研究的方向。     

不同温度下氢氧化钠预处理对玉米秸秆甲烷产量的影响

利用农作物秸秆进行厌氧发酵生产沼气是解决我国农村能源紧张的重要途径,然而秸秆中难以降解的木质纤维结构导致在发酵过程中甲烷转化率较低。利用自行设计的可控性恒温发酵装置,以玉米秸秆为发酵原料,分析了在不同温度条件下氢氧化钠（NaOH）预处理对秸秆木质纤维结构以及厌氧发酵产气效率的影响。结果表明,NaOH预处理能够显著降低玉米秸秆的木质纤维素含量,与未预处理的秸秆相比,经NaOH处理后的秸秆纤维素含量降低了24.4%～33.2%,半纤维素含量降低了14.2%～52.4%,木质素含量降低了9.3%～29.3%。在6%、8%和10%浓度中,经8%NaOH处理的秸秆在55℃下的甲烷产量最高,达到188.7 ml CH₄·（g VS）^-1,较未处理的增加了84.2%,因此可作为提高秸秆厌氧发酵产气效率的预处理方法。