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。     

Mn2+催化臭氧氧化活性污泥强化溶胞

研究了不同浓度活性炭、活性焦和Mn²⁺催化作用下臭氧氧化污泥碳源释放情况,发现Mn²⁺为较佳催化剂。本文进一步对比考察了不同Mn²⁺投加量对催化臭氧化污泥溶胞释放有机物的影响以及反应前后污泥特性的差异,探究了Mn²⁺催化臭氧化促进溶胞作用的机理。结果表明,在臭氧氧化污泥时添加Mn²⁺能促进污泥碳源的释放,其中当Mn²⁺投加量为1.5mmol/L时,污泥碳源的释放效果较佳,溶解性化学需氧量的变化值（ΔSCOD）质量浓度为76mg/L,约为单独臭氧氧化（O₃组）的4倍;污泥絮体胞外聚合物溶解性蛋白和腐殖质含量较原泥（空白组）和O₃组相比均有显著增加,分别为2倍和2.3倍,证实了Mn²⁺催化氧化促进了活性污泥胞内有机物的溶出。进一步的机理探究得出,O₃+Mn²⁺组·OH产量为O₃组的1.15～1.74倍,说明Mn²⁺催化氧化促进了反应过程中活性自由基尤其是·OH的生成。Mn²⁺催化臭氧氧化活性污泥在强化污泥破胞的同时,对污泥的理化性质影响较小,基本与单独臭氧氧化维持在同一水平,后续将其应用于基于臭氧旁路处理的污泥原位减量连续工艺有较大的可行性和实际意义。     

1种强化污泥厌氧水解和酸化的新方法及其机理

为解决污泥资源化利用限速步骤——水解问题,研究1种游离亚硝酸(FNA)联合表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)强化污泥厌氧水解酸化的新方法。结果表明,FNA联合SDBS能促进污泥水解和酸化过程。溶解性COD、溶解性蛋白质和多糖的含量随FNA的含量升高而升高。FNA在发酵过程中会发生反硝化过程,并且FNA的含量越低反硝化效率越高,而SDBS的含量几乎不变。当FNA的质量浓度为1.54 mg/L时,短链脂肪酸(SCFA)积累量最大并且为1 025 mg/L,显著高于其他实验组;积累的SCFA中乙酸的含量最高,质量分数为41%～46%。FNA联合SDBS同样会影响微生物的活性,显著促进水解和酸化关键酶然而严重抑制产甲烷关键酶。     

皂苷强化生物膜污泥厌氧发酵产酸的研究

采用向生物膜污泥中投加生物表面活性剂皂苷的方法,探究了皂苷对膜污泥厌氧发酵产酸的影响。实验结果表明,皂苷能够强化MBR污泥产酸,且皂苷的最佳投加量为0.1 g/(g TSS),相应地,SCFA的产量为2 153 mg/L。机理研究表明,皂苷能够促进MBR污泥水解,抑制产甲烷,进而促进了短链挥发性脂肪酸(SCFA)的积累。同时皂苷也能够强化与SCFA生产有关酶的活性。     

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。     

球型纳米颗粒Ca（OH）2的制备及其强化污泥电渗透干化研究

为了探究纳米Ca（OH）₂强化污泥电渗透干化的可行性,在常温条件下采用液相沉淀法制备Ca（OH）₂,并将制备得到的球型纳米颗粒Ca（OH）₂用于强化城市污泥的电渗透干化。结果表明,在分散剂的用量为8 mL、表面活性剂质量为0.2 g、搅拌时间为30 min、NaOH用量为60 mL、滴加速率为4.6～5 mL/min时,纳米Ca（OH）₂的纯度可达到94.02%。制得的纳米Ca（OH）₂为结晶度完整的球型和椭球型颗粒,并对污泥电渗透干化具有良好的强化作用,当通电电压为40 V、纳米Ca（OH）₂质量分数为20 mg/g DS时,电渗透干化污泥的含水率可降至57.69%。     

O2浓度对污泥燃烧还原性气体产生及还原NO的双重影响

在模拟水泥预分解炉装置上研究污泥燃烧过程中还原性气体的产生及其对NO的还原,并系统研究了O₂浓度（体积分数为0～5%）对还原性气体产生及NO还原的双重影响。TG-FTIR特征分析表明,污泥燃烧产生的还原性气体主要为HCN、NH₃、CO和CH₄。进一步实验研究发现O₂浓度对HCN和NH₃的产生有明显影响,HCN和NH₃在O₂体积分数为3%时产生速率最大。同时,O₂浓度对污泥燃烧还原NO有较大影响。在污泥燃烧温度为900℃,烟气中CO₂体积分数为25%、NO浓度为600mg/m³、SO₂浓度为200mg/m³、O₂体积分数为3%时,NO还原率可达到最大（55.8%）。通过还原性物质（NH₃、CO、CH₄和污泥焦）对NO的还原实验研究进一步发现,NH₃和CO是污泥燃烧过程中NO还原的关键物质,且NH₃对NO的还原随着O₂浓度的增加而增加,而CO对NO的还原受O₂浓度的限制。综合分析表明,O₂浓度对污泥燃烧NO还原的影响主要是由NH₃的产生速率差异、NH₃和CO对NO的还原起主导作用且受O₂浓度影响较大等多种因素综合导致。采用污泥作为还原剂进行NO还原是一种高效的方法,在水泥生产中可通过控制O₂浓度获得较高的NO还原率。     

Ca(OH)2对污泥焚烧灰渣中Pb含量的影响

将添加有Ca(OH)₂的污泥在管式炉中焚烧，通过原子吸收分光光度计（AAS）测定灰渣中Pb的含量，分析Ca(OH)₂对灰渣中Pb含量的影响。结果表明：在污泥焚烧过程中，Pb的挥发率随焚烧温度呈先上升后下降再上升趋势，结合X射线衍射（XRD）分析发现，这主要是由于硅铝酸盐对Pb的固留作用和挥发动力学的相互影响。添加Ca(OH)₂后，污泥灰渣中Pb的含量有明显的降低，而且随着Ca(OH)₂添加量的增加，污泥灰渣中Pb的含量持续降低，表明Ca(OH)₂的添加，促进Pb的挥发，减少Pb在灰渣中的含量。将灰渣中Pb的形态分为浸出态和残渣态，通过分析X射线衍射（XRD）和灰渣中两种形态Pb的变化规律，得到Ca(OH)₂促进Pb挥发的机理主要是：添加的钙元素与硅铝酸盐反应，降低了硅铝酸盐与Pb反应的概率，从而使Pb转变为挥发形态的可能性增大，因此提高了挥发率。     

硅烷/纳米CeO2·ZrO2复合膜层的制备及其性能研究

针对低温多效海水淡化过程中金属换热管路的腐蚀问题,采用硅烷（APS）、纳米氧化锆（Zr O₂）及纳米氧化铈（Ce O₂）在铝合金表面制备硅烷/纳米Zr O₂·Ce O₂复合膜层,研究其抑制金属腐蚀的效果。结果表明,当纳米Zr O₂、纳米Ce O₂添加浓度为50 mg/L时,复合膜层的综合性能较好;通过动电位极化法和电化学阻抗法探究了复合膜层在不同温度下的耐蚀性能,结果表明硅烷/纳米Zr O₂·Ce O₂复合膜层的防护效果较单一硅烷膜层有明显提升。随着溶液温度的升高,硅烷/纳米Zr O₂·Ce O₂复合膜层的耐蚀性能降低较少,纳米Zr O₂、纳米Ce O₂的协同作用使得硅烷膜更能适应高温高盐环境。     

污泥厌氧资源化利用积累SCFA的新策略及作用机制

为了探究磁铁矿对剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸(SCFA)的影响,以剩余污泥为研究对象,建立序批式厌氧反应器,通过比较pH,溶解性化学需氧量(SCOD),SCFA及乙酸钠的变化探究了磁铁矿纳米材料(Fe3O4NPs)对污泥厌氧发酵的影响。实验结果表明Fe3O4纳米材料的存在能够增加SCOD和SCFA含量,当Fe3O4NPs由0 mg/L增加至300 mg/L时,SCOD和SCFA的最大质量浓度分别由3256、1524 mg/L增加至4015、3460 mg/L。进一步研究发现适量Fe3O4NPs投加有助于乙酸钠的降解,而过量Fe3O4NPs的投加却抑制乙酸钠的降解。适量Fe3O4NPs的投加为厌氧微生物提供了微量元素,强化了微生物的活性。揭示Fe3O4NPs对污泥厌氧消化产酸的影响行为,为推动污泥厌氧消化技术进步提供理论依据和技术支撑。     

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。     

重金属镉胁迫下好氧颗粒污泥脱氮除磷特征分析

为探究重金属镉(Cd)胁迫下,好氧颗粒污泥培养及脱氮除磷的特征,以絮状物质为探究对象,采用摇床震荡并添加不同剂量Cd胁迫下好氧颗粒污泥的形成及脱氮除磷特征。结果表明在低浓度Cd(0.1mg/L和0.5 mg/L)时,颗粒污泥浓度增加,污泥沉降性加强,而当Cd质量浓度为3.0 mg/L,颗粒污泥稳定时期混合液悬浮固体(MLSS)浓度下降至2.16～2.19 g/L,污泥体积指数(SVI)升高至124.6～129.5 m L/g。进水Cd影响颗粒污泥脱氮除磷,0.1 mg/L和0.5 mg/L Cd提高总氮(TN)去除效率至81.5%～82.3%和83.4%～83.6%,而当3.0 mg/L Cd降低TN去除效率至54.9%～55.6%。低浓度Cd对总磷(TP)去除影响不明显,而高浓度Cd抑制TP去除。元素分析表明Cd浓度降低颗粒污泥表面Na与Ca的含量。     

钙基添加剂对污水污泥在水热炭化过程中磷形态及生物有效性的影响

在污泥的热处置过程中,添加剂的存在会改变污泥中的磷形态从而对后续磷的回收利用产生重大影响。本文综合利用化学连续提取（SMT方法）、SEM-EDS、XRD和ICP-MS等分析测试方法,系统研究了CaCl₂在水热炭化过程中对污泥中磷形态及其生物有效性的影响。研究结果表明,水热炭化可以使污泥中有机磷（OP）向无机磷（IP）转化,同时促进污泥中非磷灰石无机磷（NAIP）向磷灰石无机磷（AP）的转化,CaCl₂的适量添加可以促进上述转化过程。经过水热炭化处理后,污泥水热炭中IP和AP的浓度分别提升了35.6%和63.4%,当添加质量分数为20%的CaCl₂时,污泥水热炭中IP和AP的浓度同时达到最大值,分别为79.62mg/g和75.61mg/g。此时污泥水热炭中可溶性磷在2%CA溶液中的溶解度也达到最大的57.02mg/g,在此条件下,污泥水热炭中磷的生物有效性也达到最高。     

Ca~(2+)与Mg~(2+)对SBR运行效果和活性污泥性能的影响

为了提高序批式活性污泥工艺(SBR)的脱氮效率和污泥沉降性能,考察了Ca2+和Mg2+对SBR硝化作用和EPS的影响。结果表明:当Ca2+和Mg2+浓度由5 mmol/L增加至200 mmol/L时,添加Ca2+反应器中胞外聚合物(EPS)中蛋白质质量浓度由76.8 mg/L降低至4.87 mg/L,添加Mg2+反应器中EPS中蛋白质质量浓度由94.3mg/L降低至38.18 mg/L,多糖质量浓度变化较小,污泥的絮凝性逐渐增加,有机物去除和脱氮能力下降。随着Ca2+浓度的增加,污泥沉降比(SVI)由453 mL/g降低至320 mL/g,而随着Mg2+浓度的增加,SVI由461 mL/g升高至555.9 mL/g。因此,废水中硬度离子的浓度能够影响活性污泥的沉降和絮凝性能,应在实际的活性污泥工艺运行中予以重视。     

Fe3O4NP强化高浓度厨余有机废水厌氧降解的探究

为探究纳米四氧化三铁(Fe₃O₄NP)对高浓度厨余废水有机物降解效能的影响,构建了上流式厌氧污泥床反应器(UASB),在中温条件下分析了不同有机负荷影响下Fe₃O₄NP对厨余垃圾废水处理效能的影响。结果表明,Fe₃O₄NP促进了有机物降解,并提高了甲烷产率,促进了挥发性脂肪酸(VFA)的转化。在OLR为8.0 kg/(m³·d)时,投加Fe₃O₄NP组别,COD去除效率高达90.2%,甲烷产率为224.3 mL/g,高于未投加Fe₃O₄NP组别,而VFA的最大积累量仅为90.2 mg/L。此外,Fe₃O₄NP能影响厌氧污泥性质,提高污泥粒径,促进胞外聚合物的产生,蛋白质(PN)和多糖(PS)最大质量含量分别为116.2 mg/g和124.3 mg/g,ω(PN)/ω(PS)升高至0.93。Fe_3...     

磁性纳米粒子类型和质量浓度对微波热解含油污泥的影响

鉴于传统微波吸收剂在协同微波热解含油污泥时存在热解效率较低、处理成本较高等问题,本文引入磁性纳米粒子作为新型微波吸收剂,探究了磁性纳米粒子种类和质量浓度在强化微波热解含油污泥中的作用效果和规律。实验结果表明：(1)在6种磁性纳米粒子(Zn Fe₂O₄、Fe₃O₄、Ni、Ni Fe₂O₄、γ-Fe₂O₃和Co₃O₄)中,添加Zn Fe₂O₄的实验组热解终温最高,为284℃,气、液相产物最多,分别为382m L和10.5m L;(2)当微波功率为800W、微波加热时间为20min时,添加纳米Zn Fe₂O₄实验组的热解终温在质量浓度5.0mg/g时最高;(3)随着纳米Zn Fe₂O₄质量浓度的增加,气相热解产物中H₂、CH...     

电流密度对电沉积钴-铁-二氧化锆复合镀层性能的影响

在由FeSO₄·7H₂O 30 g/L、Co SO₄·7H₂O 30 g/L、H₃BO₃ 30 g/L和抗坏血酸1 g/L组成的Co–Fe合金镀液中添加10 g/L自制纳米Zr O₂溶胶,电沉积得到Co–Fe–Zr O₂复合镀层。研究了电流密度对Co–Fe–Zr O₂复合镀层微观结构、厚度、显微硬度和耐蚀性的影响。结果表明,随电流密度从5 mA/cm²增大到30 mA/cm²,Co–Fe–ZrO₂复合镀层的晶粒细化,ZrO₂颗粒复合量、厚度和显微硬度均增大,耐蚀性先改善后变差。当电流密度为25 mA/cm²时,Co–Fe–ZrO₂复合镀层的厚度为18.6μm,显微硬度为349 HV,表面平整致密,耐蚀性最佳。     

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。     

钎料Zr含量对Ti–13Nb–13Zr/ZrO2钎焊接头界面组织及性能的影响

实现钛合金与Zr O₂陶瓷的生物相容性连接对于扩展其在生物医学领域的应用具有重要意义。采用Sn–Zr钎料成功实现了Ti–13Nb–13Zr合金和Zr O₂陶瓷的连接。运用SEM、EDS、XRD分析了TNZ/Zr O₂接头的界面组织与反应产物，通过剪切试验测试了接头的力学性能，并研究了Zr含量对钎焊接头的界面组织和性能的影响。研究表明，TNZ/Zr O₂接头典型界面微观组织为TNZ/Ti₆Sn₅/β-Sn+Zr(s,s)+Zr Sn₂/m-Zr O₂/Zr O₂，其中m-Zr O₂可以促进陶瓷与钎缝的冶金结合。随着Zr含量的增加，钎缝中Zr(s,s)含量逐渐增多，体积逐渐增大，Zr Sn₂相含量也相应增加，而β-Sn在钎缝中的占比逐渐减小。剪切试验表明，当Zr含量为6%(摩尔分数)时，钎焊接头的剪切强度达到最高，为25.6 MPa。接头的断裂路径分析...     

土壤中有机质在不同土壤环境下降解特性研究

探究在不同铁离子浓度条件下土壤中总有机质和溶解性有机质的降解特性。结果表明，添加Fe²⁺的土壤溶解性有机质和总有机质的降解量比没有添加Fe²⁺的土壤降解量大，降解速度快。土壤中Fe²⁺含量为20 mg/kg时，土壤中总有机质和溶解性有机质的降解量最大，7 d降解量分别为82.793 mg/kg和75.031 mg/kg。在时间的推移下，溶解性有机质占比随土壤中Fe²⁺含量的增加而逐渐降低。Fe²⁺在土壤有机质降解中，促进了土壤中微生物的芬顿反应，提高了反应效率，为之后土壤有机质降解提供了提高效率的方案。