基于折流板反应器的污泥水解酸化研究

以城市污水处理厂的初沉污泥为研究对象,采用折流板反应器(ABR)对其进行水解酸化处理,考察了利用初沉污泥开发碳源的可行性及其工艺特性.在温度为30 ℃、水力停留时间为24 h、污泥停留时间为3 d的条件下,经过30 d的运行,系统具备了稳定的产酸效果.酸化液的SCOD和VFAs分别可达1 182 mg/L和602.8 mg/L,VFAs的最大产率达到0.06 mg/mgVSS,水解率最大为3.6%.可见,基于ABR反应器的初沉污泥水解酸化系统可成功实现VFAs的积累.酸化液的SCOD/VFAs值随着运行时间的增加呈下降趋势,最终趋于平稳.     

SRT对初沉污泥水解酸化影响的试验研究

采用城市污水处理厂的初沉污泥进行碳源开发试验.在水解酸化池的HRT为32h、温度为35℃、污泥回流比为1的条件下,考察了SRT对水解酸化效果的影响.结果表明,当SRT=4d时系统的产酸效果最佳,出水SCOD稳定在1178.19mg/L左右,TOC保持在517.34mg/L左右,水解酸化池的碱度维持在约854.3mgCaCO3/L;当SRT为10d时,系统的产酸效果恶化并进入产甲烷阶段.碱度能够反映初沉污泥水解酸化系统的产酸效果,当碱度维持在854.3-1029.3mgCaCO3/L时,水解酸化系统能够保持良好的产酸效果,这对于提高碳源受限型污水的脱氮除磷效率及降低城市污水处理厂的运行成本具有重要意义.     

酸碱调节对混合污泥中有机质溶出的影响

以初沉污泥和剩余污泥组成的混合污泥为研究对象,将pH值分别控制在峻性(pH值=3.0)和碱性(pH值=10.0),研究了混合污泥水解酸化过程中有机质的释放规律.结果表明,与酸性条件相比,碱性条件更有利于混合污泥中各有机质组分的释放,且碱性调节还能缩短反应时间.VFAs的变化规律与其他有机质不一致,酸性条件下几乎不产生VFAs,而在碱性条件下VFAs的释放量较大且几乎呈线性增长,反应至16 d时VFAs的释放量达到最大,为224.15 mg/gVS,此时VFAs在SCOD中所占的比例最高,为58.94％.     

超声波/碱协同溶胞—隐性生长系统的污泥减量效果

采用400 m3/d的溶胞—隐性生长中试系统连续处理城市污水,并将低能量密度超声波/碱协同溶胞与水解酸化耦合用于其污泥预处理,考察了该系统的污泥减量效果、出水水质和剩余污泥预处理情况。结果表明:中试系统的表观产率系数为0.33 kgVSS/kgCOD,污泥减量效果可达46.78%。运行期间系统出水水质较好,预处理体系对TCOD的去除率为10.46%,为溶胞—隐性生长系统贡献了2.10%的污泥减量效果。经预处理后污泥上清液的SCOD、VFA、NH4+-N、TN、TP和pH值分别为2 525.00 mg/L、27.30 mmol/L、106.90 mg/L、264.25 mg/L、105.18 mg/L和8.73。可见,低能量密度超声波/碱协同溶胞与水解酸化组合技术适用于隐性生长污泥减量系统的污泥预处理。     

碱调理超声破解污泥产酸及生物群落研究

通过加碱将超声预处理污泥的初始pH值调整为7～12,在室温条件下考察破解污泥的水解酸化效果。结果表明:超声破解污泥的SCOD浓度与pH值呈正相关,且当污泥酸化的最佳初始pH值为11时,挥发酸的浓度达到1 751 mg/L。利用PCR-DGGE对不同初始pH值下水解酸化过程中的微生物进行分析,发现β-Proteobacteria、γ-Proteobacteria、Bacteroidetes是参与反应的主要细菌。     

基于机械淘洗的活性初沉池碳源转化与回收评价

针对我国污水处理厂进水碳氮比值失调、初沉池中颗粒态碳源流失严重导致生物系统脱氮除磷碳源不足的问题,开展了传统初沉池运行效果评价与活性初沉池碳源转化回收技术研究。结果表明,传统初沉池对COD的去除率达到40.49%,其中对颗粒态COD的去除率更是高达56.27%,初沉池中大量碳源的无效流失导致生物系统进水碳氮比值与碳磷比值明显降低。而在活性初沉池中试系统中,由于大量污泥在池底部长期积累,有利于水解发酵细菌的繁殖与富集。高通量测序分析结果显示,Proteobacteria(34.17%)、Bacteroidetes(22.22%)、Chloroflexi(13.29%)是活性初沉池系统中的优势种群。活性初沉池系统使初沉污泥中微生物种群结构发生了显著的变化,而这种变化有利于初沉污泥水解发酵的进行。通过微生物的水解发酵及机械搅拌单元的淘洗作用,活性初沉池出水SCOD与VFAs可分别增加51.7 mg/L和18.8 mg/L,经过活性初沉池后污水的SCOD/TN值和SCOD/TP值可分别提高40.9%和41.8%。活性初沉池系统可有效减少污水中碳源流失,实现对颗粒态碳源的原位转化与回收。     

污泥厌氧发酵产酸中试反应器的启动研究

厌氧发酵产酸是城市污水厂污泥资源化利用的有效途径,但随着处理规模的提高,如何快速高效启动反应器是该工艺应用推广的一个技术瓶颈。应用逐步培养法启动有效容积为125 m3的污泥厌氧发酵产酸反应器,整个启动过程未添加任何辅助药剂。通过对反应器内温度、p H值、SCOD、STOC、溶解性碳水化合物、氨氮、磷酸盐、VFAs等指标进行监测来揭示反应器的启动规律。结果表明,反应器在80 d内完成了以产酸菌为主导优势的微生物种群培养过程。启动结束时,反应器内温度稳定在30~40℃,p H值稳定在7.0左右,污泥的水解酸化情况趋于稳定,VFAs浓度保持在120 mg/L以上,其中乙酸构成比稳定在44%以上。     

SRT对剩余污泥厌氧发酵产酸的影响研究

城市污泥厌氧发酵产生短链挥发性脂肪酸是实现污泥减量化、无害化和资源化的重要途径。在中温(35±1)℃条件下,不对p H值进行调控,考察了SRT在6、8、10、13 d时,剩余污泥厌氧发酵过程中SCOD、TOC及VFAs的水解溶出情况及变化规律。结果表明,SRT对污泥水解酸化具有重要影响,一定范围内延长SRT有利于污泥的水解,提高了VFAs的产量。SRT为10 d时可以获得较高的产酸量,产酸率达到0.36 g VFAs/g VS。改变SRT,VFAs的组分也随之发生变化。     

高浓度城市污泥厌氧发酵产酸示范工程的启动与运行

为探索污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFAs)的工艺特征和可行性,在无锡某污水处理厂建设了一个处理规模为3 m3/d(含水率为90%)的污泥产酸示范工程,对高浓度进泥条件下启动和运行过程中的产酸特征以及技术经济指标进行了研究。结果表明,平均进泥浓度为70 g/L时,经热碱预处理后污泥平均SCOD浓度比处理前增加了8.2倍,最高值为36 553 mg/L,TSS降解率为25.5%,VSS降解率为39.3%。在每天进、排泥各3 m3的半连续运行状态下,发酵罐中VFAs平均浓度为7.63 g/L,平均酸产率达330.25 mg COD/g VSS。发酵液中SCOD的主要成分为VFAs,占57.90%,VFAs的主要成分为乙酸,占55.72%。污泥发酵液中TN、TP和氨氮的平均浓度依次为1 299.94、113.54、274.21 mg/L,SCOD/N和SCOD/P的平均值分别为14.8和184.2,说明发酵液可作为污水强化生物脱氮除磷的外加碳源。根据示范工程得到的成本和收益参数进行预测,一个规模为100 m3/d的污泥厌氧发酵产酸工程的成本投入为292.9元/m3,收益为374.8元/m3。     

污泥水解酸化液用作A2/O系统脱氮除磷碳源的研究

实际生活污水多属于低C/N值水质,无法同时满足脱氮除磷对碳源的需求.为此,采用批量试验考察了剩余污泥的水解酸化产物用作脱氮除磷碳源的可行性.污泥经水解酸化后SCOD的溶出率达到80%,其中VFAs占43.2%,VFAs总量是生活污水的3倍多.以污泥的水解酸化液和生活污水作为反硝化电子供体时,最大反硝化速率分别为2.7和1.6 mgNO3--N/(gMLSS·h).将污泥酸化液用作A2/O系统的补充碳源,可提高系统的负荷,对N4+-N、TN及PO4h3--P的去除率分别为92%、77.1%和89.4%.其中,对TN和PO43--P的去除率比投加甲醇分别提高了5.2%和4.8%.投加乙酸钠、甲醇和水解酸化液时,A2/O系统好氧区的吸磷速率分别为1.2、0.7和0.9 mgPO43--P/(gMLSS·h).可见,污泥酸化液适宜用作A2/O系统的补充碳源.