不同预处理方法促进初沉/剩余污泥厌氧发酵产沼气研究进展

系统地归纳了近年来促进污水厂初沉/剩余污泥厌氧发酵产沼气的主要处理方式,包括物理预处理方式（热预处理、超声波预处理、微波预处理、机械预处理）,化学预处理方式（臭氧预处理、碱预处理）以及生物预处理方式（酶预处理）等综合应用物理、化学和生物方法的预处理方式。并指出臭氧及碱的投加对于促进初沉/剩余污泥中有机物质水解的效果和促进产沼气量、微波的非热效应提高初沉/剩余污泥产沼气效能的影响以及多种预处理方式的联合应用是未来在促进初沉/剩余污泥产沼气领域值得研究的新方向。     

沼液短程硝化出水预处理强化剩余污泥发酵的研究

厌氧消化是剩余污泥减量化的一种重要方法，游离亚硝酸（FNA）预处理剩余污泥可改善其水解效果、增加产酸量和提高污泥减量化程度。采用污泥消化液（沼液）短程硝化出水作为FNA来源，考察沼液短程硝化出水预处理强化污泥解体和对剩余污泥发酵性能的影响。结果表明，沼液经过短程硝化处理后，亚硝态氮质量浓度可达1 224 mg/L，分别采用200、300、400、500、600 mg/L亚硝态氮（对应FNA质量浓度分别为4.88、7.35、9.62、11.9、14.35mg/L，以N计）处理剩余污泥，剩余污泥的SCOD、VS、厌氧发酵过程中产气量以及发酵气体中甲烷的含量均随着FNA浓度的增加呈先增加后减少趋势。FNA预处理可使剩余污泥发酵系统SCOD最高增加2.1倍，污泥中VS产量可提高11%，厌氧发酵产气量提高2.1～7.2倍，发酵气体甲烷含量也有显著提高，对于污水处理厂沼液资源化利用和剩余污泥的减量化处理具有指导意义。     

C/N比对好氧颗粒污泥处理城市污水效果影响的试验研究

采用人工模拟生活污水,以抚顺三宝屯污水处理厂二沉池的絮状剩余污泥作为接种污泥,运用间歇进水运行方式,在好氧阶段曝气量为3~3.5L/min,反应器内换水体积比为60%的条件下,依次控制反应器C/N比,考察不同C/N比对好氧颗粒污泥去除城市污水中各污染物的影响。试验结果表明,控制反应器的进水C/N比值为10时,有利于颗粒物泥更好的脱氮效果和对有机物、磷的有效去除,COD、NH_4~+-N、TN和TP平均去除率分别为94.31%、95.16%、85.64%和84.93%。     

接种污泥预处理对生物制氢反应器启动的影响

采用3个相同的EGSB反应器,以糖蜜废水为底物,分别对取自污水处理车间集泥井的缺氧污泥进行曝气预处理和加热预处理,通过与不经任何预处理的接种污泥（对照反应器）的启动试验进行对比,在其他启动控制条件相同的情况下,研究了接种污泥不同预处理对EGSB生物制氢反应器启动的影响。结果表明,与对照反应器相比,经过适当预处理的活性污泥接种至生物制氢反应器有利于反应器的高效快速启动,产氢微生物得到了有效的富集,在启动末期反应器各项指标均优于对照反应器。启动末期,接种污泥经过适当预处理的反应器,酸化率较未经预处理的反应器提高了10%~30%;产氢量提高了1.69~1.82倍。考虑到降低生物制氢的工业化应用成本及提高系统可操作性,本研究推荐应用曝气预处理方法对生物制氢反应器的接种污泥进行预处理,以获得其高效快速启动。     

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.     

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。     

水热预处理对餐厨垃圾厌氧发酵产戊酸的影响

目前，厌氧发酵产戊酸受限于其产率低，且利用餐厨垃圾产戊酸的研究少有报道。水热预处理因其可以促进底物的溶出和水解，并且无需使用化学试剂及具有操作简单等优点而受到广泛的关注。本文研究了不同水热预处理温度下，分别接种酒曲和剩余污泥对餐厨垃圾厌氧发酵产戊酸的影响。结果表明：最佳水热预处理条件（180℃）下，戊酸产量分别可达16.19g COD/L （酒曲组）和18.55g COD/L （剩余污泥组），相比空白组提高了3.66倍和0.74倍，显著提高发酵产戊酸效率。通过代谢分析发现：水热预处理可提高丙酸的产量，为发酵产戊酸提供充足的底物；此外，水热预处理有效调控厌氧发酵底物醇酸比，削弱戊酸产庚酸的转换途径，实现了戊酸的积累。微生物群落分析发现：水热预处理可提高产戊酸功能菌巨球菌属（Megasphaera）和小类杆菌属（Dialister）的相对丰度，酒曲空白组无产戊酸功能菌的富集，水热预处理（180℃）后，Megasphaera和Dialister的相对丰度可达13.77%和2.26%；剩余污泥空白组Megasphaera的相对丰度为6.21%，水热预处理（180℃）后，Megasphaera的...     

协同调控C/N负荷提升好氧颗粒污泥亚硝化性能

以异养颗粒污泥为接种污泥启动SBR反应器,通过协同调控进水碳、氮负荷比值,成功获得了具备短程亚硝化功能的自养型颗粒污泥。基于对粒径分布、胞外聚合物（EPS）和功能菌动力学活性的分析,系统阐述了影响污泥性状与功能演化的关键因素。结果表明,随着氨氧化菌（AOB）活性（μ_NO3-N）的持续增强和对亚硝酸盐氧化菌（NOB）活性（μ_NO3-N）的有效抑制,反应器对亚硝态氮（NO₂^--N）的累积速率可达1.34 kg·（m³·d）^-1。污泥平均粒径由1.4 mm增至2.2 mm,颜色变为红棕色,沉降性能明显改善。得益于EPS的不断累积,颗粒污泥在高选择压条件下（沉淀时间3 min）,仍能有效截留、固定AOB。曝气反应期间,游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）对NOB的选择性抑制也是实现稳定亚硝化反应的重要原因。     

强化生物脱氮的生活污水处理厂改造工艺研究

在传统生物脱氮除磷工艺基础上,增加污泥膜生物反应器(SMBR),组成一种强化的生物脱氮工艺。通过对部分二沉池回流污泥进行SMBR延时曝气处理,并在SMBR中营造一个适合硝化细菌生长的环境,再将富集硝化细菌的污泥回流至好氧池内,大量且高活性的硝化菌大幅提升硝化效率,SMBR出水回流至缺氧池内进行反硝化,或用于厂内回用。此种强化生物脱氮工艺,可减少好氧池的水力停留时间,又能提高污水处理厂的脱氮效率,还可减少并稳定二沉池的剩余污泥,适用于新建污水厂,也可用于现有污水处理厂的提标改造。     

厌氧-限氧SBR处理低C/N生活污水SNDPR启动及N2O释放

以厌氧-限氧方式运行序批式生物反应器（SBR）,采用逐步降低进水碳氮比（C/N）方式驯化聚磷菌（PAOs）和聚糖菌（GAOs）,启动了低C/N生活污水同步脱氮除磷过程（SNDPR）,并考察了SNDPR内PAOs、GAOs间竞争关系及系统脱氮除磷性能过程N₂O释放特性。结果表明,C/N=7.0,SBR限氧段脱氮和除磷效率分别为83.5%和90%以上,N₂O产量为0.54 mg/L;C/N=3.0~3.5,脱氮和除磷效率分别降至60.1%和80.5%,N₂O产量达1.09 mg/L。SBR内不同反应阶段内源物质变化均表现出PAOs-GAOs共存特性。高C/N有利于微生物合成聚-β-羟基烷酸酯（PHA）并促进N₂O还原。C/N降低,SBR内污泥内源物质转化倾向于富集GAOs的降解特性。氨氧化菌（AOB）好氧反硝化过程及GAOs以PHA作为电子供体的内源反硝化过程促进了N₂O的释放。随C/N降低,SBR内污泥平均胞外聚合物（EPS）由43.4 mg/g VSS增至50.5 mg/g VSS,污泥容积指数（SVI）由99 ml/g增至127 ml/g。疏松型EPS（LB-EPS）内,蛋白质（PN）与多糖（PS）之比（PN/PS）随C/N增加而降低,污泥亲水性增加,不利于污泥脱水。     

连续流与序批式组合运行启动高性能CANON反应器

在完全混合流反应器中接种亚硝化颗粒污泥,通过分阶段使用连续流和序批式运行方式,成功启动了全自养生物脱氮（CANON）工艺,并对反应器性能、污泥形态与活性、微生物菌群结构的变化规律进行了深入分析。结果表明,基于初始连续流运行获得的良好基质比,序批式阶段的高氨氮负荷和高溶解氧条件可有效促进污泥浓度与活性的增长,使得反应器在最终连续流状态下的总氮去除负荷达到了1.75 kg·（m³·d）^-1。运行期间,颗粒污泥的密实度和沉降性能均得到改善。由Miseq高通量测序的结果可知,CANON颗粒污泥具有相对较高的微生物多样性。对应于总氮比去除速率0.24 g·（g VSS·d）^-1,Nitrosomonas（好氧氨氧化菌）与Candidatus Kuenenia（厌氧氨氧化菌）丰度比值约为3：1。少量贫营养型亚硝酸盐氧化菌对CANON工艺没有显著影响。     

GRAVITY SETTLING OF HANFORD SINGLE-SHELL TANK SLUDGES

ABSTRACT

The U.S. Department of Energy plans to use gravity settling in million-gallon storage tanks while pretreating sludge on the Hanford site. To be considered viable in these large tanks, the supernatant must become clear, and the sludge must be concentrated in an acceptable time. These separations must occur over the wide range of conditions associated with sludge pretreatment. In the work reported here, gravity settling was studied with liter quantities of actual single-shell tank sludge from Hanford Tank 241-C-107. Because of limited sludge availability, an approach was developed using the results of these liter-scale tests to predict full-scale operation. Samples were centrifuged at various g-forces to simulate compaction with higher layers of sludge. A semi-empirical settling model was then developed incorporating both the liter-scale settling data and the centrifuge compression results to describe the sludge behavior in a million-gallon tank. The settling model predicted that the compacted sludge solids would exceed 20 wt % in less than 30 days of settling in a 10-m-tall tank for all pretreatment steps.     

臭氧氧化与序批式好氧活性污泥法组合工艺的污泥减量化效果

该文研究了臭氧技术应用于剩余污泥处理过程中臭氧利用率及污泥的可生化性随时间的变化,组建了臭氧氧化与序批式好氧活性污泥法结合的联合工艺。将臭氧单元处理过的污泥全部回流至曝气池与污水进行合并处理,考察了不同臭氧投加量下联合工艺中剩余污泥的产量和污水处理效果。结果表明,当处理污泥浓度为4 000 mg/L,污泥体积为3 L,臭氧进气浓度为6.5 mg/L,气量为6 L/min时,前20 min的臭氧利用率几乎为100%,随后利用率逐渐降低;污泥的可生化性先降低,而后逐渐升高,在30 min时达到最大,其后又开始下降;当臭氧投加量为0.078 kg O3/kg MLSS时,联合工艺的污泥增长率几乎为0,同时出水水质相对对照组没有明显变化。     

酸洗废液及污泥制备磁性氧化铁颜料的工艺

以金属制品厂酸洗废液与酸洗污泥为原材料，采用湿式沉淀法制备高性能磁性氧化铁（Fe₃O₄）颜料。实验采用双氧水为氧化剂，15%石灰浆液调节反应液pH，利用蒸汽加热法为体系升温，以终点Fe³⁺/Fe²⁺比为判断依据，分析了废酸/污泥比、原液Fe³⁺/Fe²⁺比、反应时间、pH、反应温度对合成Fe₃O₄产品的影响。结果表明，随着实验不断进行，受空气影响，反应过程中Fe³⁺/Fe²⁺比是逐渐升高的；在废酸/污泥比为5∶1、原液Fe³⁺/Fe²⁺比为1.60∶1、反应时间为4h、pH为9、反应温度介于80～90℃之间条件下，合成产物色光及吸油量等指标达到氧化铁黑标准要求。本研究解决了行业内酸洗污泥资源化处置的瓶颈问题，为企业带来经济效益及环境效益。     

Theoretical and experimental study of sedimentation in vertical flow tanks

Settling characteristics of four different suspensions were measured by batch settling tests (glass spheres in glycerol-water mixtures and CaCO₃) and by continuous settling test in a bench-scale vertical flow tank (activated sludge and kaolin in water), including the measurement of solids concentrations inside the tank. The characteristics could be described by different correlation functions which now include all the information about the settling behaviour of ideal suspensions. Continuous settling experiments in a bench-scale vertical flow tank were carried out with the same four material systems. These results correspond with sufficient accuracy to those from the theory of limiting flux if the settling characteristics determined earlier are considered.     

污水处理运行模式对好氧颗粒污泥特性的影响

研究了运行模式的改变对好氧颗粒污泥优势丝状菌种类,以及对污泥特性所产生的影响.结果表明,序批式活性污泥法反应器(SBR)中出现大量外伸型丝状菌Type 021N,但并未阻碍污泥的颗粒化,且随着絮体污泥颗粒化进程的推进,其对污泥沉降性的影响也在逐步减小,最终得到平均粒径为0.75 mm、污泥容积指数为43 mL/g的成熟...     

Analysis of final settling tank in relation to control of metal inhibition in the activated sludge process

The design choices for the bioreactor and the final cell separator or settler in an activated sludge process are interrelated. Any physical or chemical disturbance in the bioreactor and subsequent use of parameters to control the disturbance will affect the performance of the settler. This paper shows how these factors can be integrated into a design concept leading to an optimum settler size. Mathematical relationships between sludge solids concentration, recycle, ratio, and sludge settling velocity in relation to metal inhibition have been derived, and the utility of a rational analysis of final settling tank thickening performance has been demonstrated. First laboratory batch sediment tests are used to characterize sludge sedimentation, then the mathematical expressions are used to estimate the performance of the final settling tank.     

Reduction of Excess Sludge Produced by Biological Treatment Processes: Effect of Ozonation on Biomass and on Sludge∗

The excess sludge produced during biological treatment of wastewater can be reduced by treating this sludge with ozone in a specific reactor and recycling it to the biological facility. This increases the biodegradability of the inert fractions of the sludge without deteriorating the activity of the microorganisms. Ozone reacts only within the film zone near the gas/liquid interface: it is assumed that the size of the microflocs of active microorganisms is greater than the effective thickness of the film, thus protecting them from ozone. This coupled treatment produces treated water having satisfactory characteristics and a residual excess sludge that has an extremely high settling capability.     

缺氧环境对颗粒污泥强化除磷系统释磷的影响

以除磷颗粒污泥为研究对象,采用批次试验,以混合丙酸和乙酸（2∶1）为外加碳源,在厌氧起始阶段投加不同浓度的NO^-₃-N（0, 20, 30, 50和75 mg·L^-1, pH=8.0）和NO^-₂-N（10,20,40和60 mg·L^-1, pH=7.0, 7.5和8.0）,研究缺氧环境对颗粒污泥强化除磷系统释磷的影响。结果表明,硝态氮的投加对聚磷菌释磷无明显抑制,系统中VFA的吸收、磷的释放和硝态氮的反硝化同时发生,挥发性脂肪酸（相似文献