电化学预处理对后续厌氧消化工艺的作用研究

研究了经过电化学预处理后污泥性质的变化以及对后续厌氧消化工艺的改善,从产气效果、消化性能、脱水性能、污泥性质4个方面来体现电化学预处理的改善作用。结果表明,经过电化学预处理的厌氧消化工艺其污泥日产气量最大达到12.19 m L/g,远大于未经预处理的全程厌氧工艺。经过电化学预处理与厌氧消化耦合工艺后,污泥上清液中挥发性有机酸(VFA)含量、SCOD、碱度、p H都大于全程厌氧工艺,其中SCOD最大达到2 951 mg/L、VFA的质量浓度最大达到485.3 mg/L;25 d厌氧消化后,污泥经过耦合工艺处理后VSS去除率为42.13%,而全程厌氧工艺处理后VSS去除率只达到33.23%。因此,可以说明电化学预处理可以改善后续厌氧消化工艺。     

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。     

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。     

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。     

Fenton氧化对剩余污泥的溶胞效果

实验研究了Fenton氧化对剩余污泥的溶胞效果。结果表明:Fenton试剂能有效地破解污泥细胞,释放胞内物质,实现污泥减量。SS和VSS在反应90 min时,分别减少22.31%和25.58%;污泥破解过程中,SCOD、TN、TP大量溶出,污泥液相中三者的变化规律与SS、VSS相呼应,均随反应时间的增加呈先快速增加而后缓慢增加,在反应90 min时实现稳定,质量浓度分别为2 487、103.68、2.36 mg/L;反应过程中部分有机氮被氧化生成NH_3-N、NO_2~--N,进而被氧化生成NO_3~--N;Fenton氧化能够改善污泥沉降性能,降低SVI,反应90 min时,SVI由初始的34 mL/g降为25.6 mL/g。     

吡啶废水共代谢过程中产生污泥膨胀的机理

通过共代谢法处理吡啶废水,对共代谢过程中产生污泥膨胀的机理进行研究。结果表明,共代谢反应器处理效果在第36-50天内发生恶化,出水吡啶的质量浓度从1.4 mg/L增加到60.7 mg/L,TN去除率从88%降低至46%;污泥容积指数(SVI)从132.8 mL/g增加到595.2 mL/g,污泥的质量浓度从6.324 g/L降低至1.680 g/L,表明发生了污泥膨胀并造成污泥流失。通过胞外聚合物含量和高通量测序分析,发现共代谢反应器中污泥多糖分泌菌Saccharibacteria大量富集,导致VSS中胞外多糖的质量分数从7.1 g/g增加到54.3 g/g,最终产生污泥膨胀。     

钛白废酸耦合H_2O_2制备芬顿试剂对剩余污泥的减量研究

采用钛白废酸耦合双氧水制备芬顿试剂并用于处理剩余污泥,选择可溶性参数SCOD、TN、TP和NH_3-N及MLSS减少率来描述减量效果。结果表明,在常温条件下,Fe~(2+)质量浓度为0.82 g/L,H_2O_2质量浓度为9.30 g/L,作用90 min后,剩余污泥减量效果最佳。该操作条件下,SCOD、TN、TP和NH_3-N分别增加了2 995%、674%、4 827%和1 364%,MLSS减少率达29.5%。MLVSS/MLSS比值未出现明显波动,表明对后续生化处理及水质不会产生明显影响。     

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。     

涡流空化协同臭氧氧化污泥减量实验研究

以城镇污水处理厂二沉池剩余污泥为处理对象,采用涡流空化协同臭氧氧化污泥减量的工艺,探究了两者协同作用下污泥的减量效果、碳源释放效果以及氮磷元素的溶出量。结果表明:当臭氧投加量为15 mgO_3/gSS时,MLSS从3 500 mg/L下降至1 140 mg/L,去除率达67.4%。MLVSS从1 130 mg/L下降至210 mg/L,去除率达81%。污泥上清液中SCOD从51 mg/L增加至358 mg/L,是初始浓度的7.02倍,DD_(COD)达到13.59%。B/C从0.17增加至0.3,可生化性得到显著改善。TN从2.86 mg/L增加至33.33 mg/L,是初始浓度的11.65倍。TP从5.1 mg/L增加至13.08 mg/L。     

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。     

pH值对微气泡臭氧释放剩余污泥内碳源的影响

针对我国部分城镇污水处理厂进水缺乏碳源的问题,拟以富含有机碳的污泥为碳源回收对象,展开微气泡臭氧这一新型工艺释放剩余污泥内碳源的研究。试验发现,pH值为10时,剩余污泥释放的SCOD浓度高于pH值为4和7时,且pH值为7和10时细胞破裂比例和VFA释放量高于pH值为4时。上清液中,包括TN、NH~+_4-N、NO~-_3-N和ON在内的各组分氮浓度均随反应进行而上升。基于SCOD和TN浓度数据,pH值为4时,SCOD/TN持续下降,而pH值为7和10时SCOD/TN呈现先上升后下降的趋势,SCOD/TN最高点出现在pH值为10时的第48 min,这可能是释放剩余污泥内碳源并用于强化反硝化时适宜选用的工况。     

热水解温度和时间对污泥中物质的释放的影响

采用脱水污泥为实验材料,从热水解的原理出发,研究了不同的热水解时间、温度下对污泥中物质释放的影响,并用傅里叶变换红外光谱仪、紫外可见光谱仪对污泥离心上清液进行表征。结果表明,污泥离心上清液中SCOD和NH_(3-)N、蛋白质、多糖的含量随着热水解温度和时间的增加而显著增加;热水解促进K的释放,但不同热水解条件对K的释放影响不大;160℃、60 min时,上清液中P的质量浓度从5.01 mg/L升高到38.64 mg/L;3种重金属Cu、Ni、Zn的变化趋势不同。热水解后的剩余污泥,有机物和无机物含量减少,有利于后续的处置,且离心上清液中元素可回收利用。     

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。     

超声波-高锰酸钾耦合工艺对污泥破解效果的研究

采用超声波、超声波-高锰酸钾耦合工艺预处理剩余污泥。通过对比破解前后污泥上清液中混合液挥发性悬浮固体浓度/混合液悬浮固体浓度(MLVSS/MLSS)、污泥体积指数(SVI)、污泥破解率(DD)、溶解性蛋白质质量浓度、溶解性多糖质量浓度、含固率等变化,考察超声波、超声波-高锰酸钾(KMnO_4)耦合工艺对污泥破解以及污泥特性的影响。结果表明,超声波单独处理最佳处理条件为:声能密度为2. 0 k W/L、反应时间为20 min。此时,污泥的DD、蛋白质质量浓度、多糖质量浓度分别可达18. 41%、180. 21 mg/L、185. 88 mg/L,同时污泥破解后含固率可达6. 2%,污泥的离心脱水性能得到改善。KMnO_4-超声耦合工艺可进一步促进剩余污泥破解。破解效果影响因素的主次顺序为声能密度反应时间KMnO4投加量。因此,确定的最佳声能密度为2. 4 kW/L、最佳反应时间为25 min、最佳KMnO_4投加量为2 200 mg/L。此时污泥上清液中蛋白质、多糖的质量浓度分别可达295. 56、361. 27 mg/L;粒径和电镜结果与此匹配。     

碱性条件下微波-活性炭纤维诱导破解污泥的研究

在碱性条件下,以活性炭纤维为催化剂,对微波诱导氧化剩余污泥过程中污泥性质的变化进行了研究。结果表明,在微波功率800W,微波辐照时间110s,加碱量为0.108g/gSS,投加1g/gSS的活性炭纤维条件下,污泥分解率达到55%%,与未投加活性炭纤维相比,污泥溶解率增大23%。污泥溶液中的SCOD浓度由1239mg/L增至3038mg/L。污泥溶液中的TN、TP浓度也明显增加,分别增加了0.6倍和1.4倍。     

超声-碱组合工艺对污泥释放有机物及氮磷的影响

污泥破解释放的有机物可以用于微生物隐形生长和反硝化脱氮,从而实现污泥减量与资源回收。然而该过程释放的氮磷可能会影响生化系统的出水水质,因此需要对污泥破解效果进行系统的评估。基于此,考察了超声-碱组合工艺对污泥中有机物及氮磷释放的影响。研究结果表明,超声-碱组合工艺可以有效的破解污泥释放有机物和氮磷,初始pH是影响物质释放的关键。正交实验结果表明,在初始pH、反应时间、脉冲比和声能量密度中,初始pH是溶解性化学需氧量(SCOD)、总磷(TP)、总氮(TN)和氨氮(NH₄⁺-N)释放的最主要影响因素,对SCOD、TP和TN释放影响显著。从碳源回收的角度出发,超声-碱组合工艺最佳的运行参数为初始pH=12,反应时间=70 min,脉冲比=2:1,声能量密度=1.6 W/mL。在最佳条件下处理后,SCOD、TP、TN和NH₄⁺-N分别从23、3.66、57.6、0.85 mg/L增加到3 316、41.3、318.1、53.8 mg/L。显微镜观察的结果证实,经过超声-碱组合工艺处理后,污泥絮体被充分破碎。     

生物转笼活性污泥复合工艺处理生活污水试验研究

采用生物转笼与活性污泥复合工艺,以中试规模处理某高校校园生活污水。结果表明,在反应时间为5 h,转笼转速0.5r/min左右,转笼反应槽中气水体积比1:1,污泥体积回流比100%时,出水COD平均为26.7mg/L,NH3-N、TN和TP平均质量浓度分别为12.4、15.5、0.67mg/L,COD、NH3-N、TN、TP的平均去除率分别达到90.4%、63.1%、59.8%、58.6%。     

双铁电极电解除磷技术初探

采用铁片为电极,研究了原水pH、电解电流、极板间距对污水电解除磷效果的影响规律。结果表明,溶液初始pH在中性或弱酸性条件下TP去除效果较好。电解电流增大,TP的去除效果提高,电流在1.0A时电解达到同一除磷效果所需用的电解时间是电流在0.5 A时的1/2。极板间距太小时,会产生浓差极化现象;极板间距过大时,相应的能耗会增大。在极板间距为5cm、电解电流为0.5 A、溶液初始pH为7时,对初始TP的质量浓度为15 mg/L的实际污水样品进行电解,15min后,TP的质量浓度就降低为0.5mg/L,达到GB18918-2002一级A排放标准。     

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%。     

低温下DO对SBR氮磷去除效果与EPS的影响

为了考察低温(7—15℃)下溶解氧(DO)对氮磷去除效果与胞外聚合物(EPS)质量浓度的影响,研究采用序批式生物反应器(SBR)处理屠宰废水。结果表明:混合液悬浮固体质量浓度(MLSS)为3 000 mg/L,在pH值和污泥龄(SRT)分别为6.5—8.0和20 d的条件下,当DO<2 mg/L时,TN和TP的去除率分别保持在79.4%和80.8%,EPS稳定在503.5 mg/L;当DO为2—3 mg/L时,TN和TP的去除率分别为78.5%和89.32%,EPS为544.2 mg/L。当DO为3—5 mg/L时,随着DO的升高,TN去除率逐渐降低至61.77%,TP去除率保持在85.5%,EPS提高至578.4 mg/L。