超声波声能密度对SNEDPR的影响

用不同声能密度(0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.3 W/mL)的超声波对同步硝化内源反硝化除磷(SNEDPR)系统进行周期性辐照,通过考察系统的脱氮除磷效果、污泥性能、微生物活性和胞内物质转化,研究超声波声能密度对SNEDPR系统的影响.结果表明,声能密度为0.1 W/mL时除磷效果最好,出水PO_4~(3-)-P浓度平均为0.27 mg/L.超声组反应器的污泥浓度较对照组低29%～38%,出现污泥减量现象.以亚硝酸盐作为电子受体的比吸磷速率在0.10 W/mL时达到最大为5.47 mg PO_4~(3-)-P/g MLSS·h.声能密度为0.10 W/mL的厌氧阶段ΔPoly-P/ΔHAc在各组中最大为0.57,表现出超声波对PAO的强化.厌氧阶段的Poly-P和释磷量的变化显示超声波能够有效降低无效释磷及"溶磷"现象.     

预处理低有机质剩余污泥两相厌氧消化

为提高低有机质剩余污泥的厌氧消化效率,采用超声波(40kHz,50W)与生石灰(投量为560mg/L)联合预处理剩余污泥,然后将预处理的剩余污泥进行中温两相厌氧消化.试验污泥取自长春市某污水处理厂,试验中主要考察剩余污泥的消化性能、产气情况及脱水性能变化.结果表明,当剩余污泥的VS/TS比值为0.56、水力停留时间(HRT)为20d时,预处理污泥厌氧消化后VS去除率达到40.8%.在消化过程中系统稳定,产酸相内挥发酸成分以乙酸和丁酸为主,而产甲烷相内以少量乙酸为主.产甲烷相的甲烷产率为0.33L/gVS去除,产气中甲烷平均含量可达到59.2%,但消化后污泥的脱水性能变差.污泥的联合预处理增加了液相中溶解性有机物的含量,提高了进料污泥的pH与碱度,有助于低有机质剩余污泥的后续厌氧消化处理.     

低强度超声波处理对剩余污泥的影响

试验测定了0~5 m in、0~30 m in两个时间序列,0.03 W/mL、0.05 W/mL和0.1 W/mL三个能量水平超声波作用对剩余污泥的摄氧速率(OUR)、溶解性COD(SCOD)、溶解性总氮(TN)和总磷(TP)的变化。结果表明,低强度超声波对污泥作用分为两个阶段:第一个阶段发生在0~4 m in,主要是作用在污泥絮体层面,表现为污泥絮体中SCOD、TN和TP溶出;第二个阶段对污泥生物体产生影响,微生物活性加强,OUR、TN和TP都有较大增长。     

超声波破解污泥的试验研究

研究了超声波破解污泥的情况.在超声波单独作用及超声波/碱作用下,测定SCOD（溶解性COD）的量,分析超声波、超声波/碱对污泥破解的效果.结果表明,从镜检中可以看到,污泥絮体随超声波作用时间的延长越来越散;SCOD随超声波作用时间的延长而增加;超声波与碱协同作用对污泥的破壁效果比超声波单独作用好.     

超声辐射对剩余污泥中重金属形态分布及综合毒性的影响研究

超声波溶胞技术能使剩余污泥中菌胶团、微生物以及大分子有机物破碎,从而对污泥中吸附的重金属含量以及其生态毒性产生影响。本文采用Tessier连续提取法研究了合肥市望塘污水处理厂剩余污泥中主要重金属Cu、Zn、Mn的形态分布,并采用发光细菌毒性测试的方法对其生态毒性进行了分析。通过观察超声时间和声能密度等因素分析超声辐射对剩余污泥主要重金属Cu、Zn、Mn形态分布及生物毒性的影响规律。结果表明:不同的超声时间和声能密度处理污泥时Cu、Zn、Mn含量和污泥综合毒性差别较大。其中Cu、Zn、Mn在超声处理10 min～13 min时,浓度降到最低;Cu离子在声能密度为1.2 W/mL时,浓度降到最低;Zn、Mn分别在声能密度大于1.8 W/mL、1.2 W/mL时,浓度开始逐渐减小。同时,实验结果表明随着声能密度以及超声时间的增大,剩余污泥的综合毒性越小。     

次氯酸钠预处理污泥对厌氧消化的影响

采用次氯酸钠对污泥进行预处理,考察了预处理对污泥厌氧消化的影响。以原污泥作为对比,研究了经过次氯酸钠预处理后,厌氧消化过程中污泥性质及甲烷产气量等的变化。经次氯酸钠预处理的污泥,在厌氧消化过程中平均日产气速率为34mL,比未经过预处理的污泥产气速率提高了9.80%;经预处理后污泥厌氧消化总产气量为1 055mL,比未预处理的多产气122mL。预处理污泥出现产气量峰值的时间比原泥提前4d,表明次氯酸钠预处理可以加速厌氧消化速度,缩短污泥停留时间。厌氧消化时SCOD是表示污泥水解增溶程度的参数。实验结果显示,次氯酸钠预处理促进了污泥的水解,厌氧消化过程中,预处理污泥的SCOD浓度高于原泥,最大值为487mg/L,比原泥中SCOD浓度的峰值大11.62%。     

过氧乙酸预处理污泥对厌氧消化的影响

利用过氧乙酸(PAA)对污泥进行预处理,考察了预处理对污泥厌氧消化的影响。以未处理污泥作为对比,研究了经过氧乙酸预处理后,污泥性质及甲烷产气量等的变化。结果表明,过氧乙酸预处理的污泥在进行厌氧消化时,污泥在厌氧消化过程中平均日产气速率是52.78mL,比未经过预处理的提高了19.95%;预处理后污泥厌氧消化总产气量为1 478mL,比未经过预处理的多产气246mL。预处理污泥出现产气量峰值的时间比原泥提前2d。过氧乙酸预处理,促进了污泥的水解,厌氧消化过程中,预处理污泥的SCOD浓度高于原泥,最大值为818mg/L,比原泥中SCOD浓度的峰值大57.51%。     

Fenton试剂氧化破解污泥的影响因素研究

采用Fenton试剂对剩余污泥进行溶胞处理,并以污泥去除率和COD溶出率为指标表征污泥的破解效果.结果表明,Fenton试剂破解污泥的最佳条件为:pH=4.5,初始污泥浓度为12 g/L,H_2O_2/Fe~(2+)投加比为50∶1,反应时间为90 min,反应温度为65℃.该条件下,初始污泥浓度由12 g/L下降至8.74 g/L,污泥上清液中SCOD含量由3.01 mg/L上升至2 658 mg/L,污泥去除率和COD溶出率分别达到27.17%和24.64%.     

快速吸附有机物厌氧颗粒污泥培养的因素优化

为了在ASBR反应器中培养快速吸附有机物的厌氧颗粒污泥,提高实际有机废水的厌氧生物处理效率,从环境条件、运行条件及污泥特性三个方面探究厌氧颗粒污泥系统的最佳运行参数.结果表明,选用粒径为0.4～1.2mm的厌氧颗粒污泥,采用pH为6.8～7.2,温度为35℃,吸附期搅拌10s/(min),再生时间为6h,再生期搅拌频率为4min/h,闲置时间为4h的运行模式,进水COD浓度为3 000mg/L时,在三种不同碳源配比的情况下,均可经30d培养出在氨氮存在下快速选择性吸附COD的厌氧颗粒污泥,培养末期,厌氧颗粒污泥在5min时对有机物的吸附率达90%以上.其中乙酸钠:可溶性淀粉1∶1为最优选择.     

超声波污泥减量化技术研究进展

污水处理过程中会产生大量的污泥,剩余污泥的处理与处置已经成为污水处理厂面临的重大挑战,而污泥减量就是从源头上减少污泥的产生.文章阐述了超声波破解污泥的作用机理和影响因素,分析了超声波对污泥粒径、脱水性能和厌氧消化的影响,初步探讨了超声波技术与碱处理、臭氧法、AB法技术的联合,列举了目前应用超声波技术处理污泥的工艺实例,展望了超声波污泥减量化技术的应用前景.     

Microbial Community Profiles Related to Volatile Fatty Acids Production in Mesophilic and Thermophilic Fermentation of Waste Activated Sludge Pretreated by Enzymolysis

酶溶剩余污泥中高温发酵过程中微生物群落动态与短链脂肪酸积累的关系研究

辛晓东¹,王冰鑫¹,洪俊明¹,赫俊国²,邱微²,陈博彦³

（1.华侨大学 环境科学与工程系, 福建 厦门 361021;

2.哈尔滨工业大学 城市水资源与水环境国家重点实验室, 哈尔滨 150090;

3. 宜兰大学 化学工程与材料工程学系（所）,台湾 宜兰 26047,中国）

创新点说明：

1） 分析了酶溶预处理对剩余污泥水解溶胞效果,并发现酶溶剩余污泥在中温发酵和高温发酵中VFA积累含量基本处于同等水平;

2） 酶溶污泥中温发酵与高温发酵体系中微生物群落结构动态差异明显;与高温发酵相比,中温发酵体系中微生物群落均匀度较为适中,有助于强化体系中产酸群落的功能性;

3） 从产能角度分析,酶溶预处理大幅提高了剩余污泥的能源回收效率,为未来污水处理厂的剩余污泥处理及能源化提供一种新思路。

研究目的：

研究酶溶法对剩余污泥的溶胞水解效能,分析酶溶污泥的中温及高温厌氧发酵产VFA的效能,并揭示发酵体系中VFA积累与产酸微生物群落动态的关系,分析酶溶预处理对剩余污泥有机质向电能转化的强化作用,为未来剩余污泥的高效处理及能源化提供一种新思路。

研究方法：

1） 通过运行厌氧生物反应装置考察酶溶污泥的厌氧产酸发酵效能;

2） 利用T-RFLP分析发酵体系中产酸菌群的群落结构动态;

3） 绘制洛伦兹曲线描述发酵体系中产酸菌群的均匀度变化;

4） 利用数据排序分析（RDA）揭示VFA积累与环境变量的相关联系。

研究结果：

1） 研究了酶溶预处理对剩余污泥水解溶胞效果,发现在180min内污泥液相中SCOD升高至8750 mg/L;中温发酵第10天,VFA含量积累超过3200 mg COD/L,与高温发酵过程中VFA累积含量基本持平;

2）中温发酵体系中微生物群落均匀度低于高温发酵过程,推测其有助于强化发酵体系中菌群的产酸功能性;

3） 酶溶预处理大幅提高了剩余污泥的能源回收效率,经估算剩余污泥的电能转化效率可达到0.75-0.82 kW h/kg VSS。

结论：

1） 复合生物酶（蛋白酶、α-淀粉酶、溶菌酶及纤维素酶）可高效提高剩余污泥的水解溶胞效果,且酶溶剩余污泥在中温发酵和高温发酵中VFA积累基本持平;

2） 发酵温度对产酸菌群结构有明显影响,中温发酵体系中微生物群落均匀度低于高温发酵过程,有助于中温发酵中VFA的快速积累;

3） 酶溶法可大幅提高剩余污泥的能源回收效率,为实现未来污水处理厂的能耗自足提供一种新思路。

关键词：剩余污泥;生物酶催化;挥发性脂肪酸;微生物群落;电能转化

     

制药废水的组合处理工艺研究

根据制药废水COD值高、含盐量高、色度深、可生化性差等特点,通过对废水进行Fenton氧化/铁炭微电解预处理后,采用水解酸化/升流式厌氧污泥床(up-flow anaerobic sludge bed,简称UASB)/序批式活性污泥法(sequencing batch reactor activated sludge,简称SBR)生物组合处理工艺对制药废水进行进一步处理研究.试验结果表明:经过Fenton氧化/铁炭微电解预处理后,COD去除率达到30%,提高了废水的可生化性;在一定的试验条件下,水解酸化有一定效果但并不理想;在优化实验条件下,UASB处理工艺对COD的去除率为30%～55%;SBR处理中,12,h和24,h周期SBR对COD的去除率分别为35%～45%和60%左右.     

接种物预处理对泔脚发酵产氢的强化研究

采用经微波（850W,4min）＋pH9．0预处理的泔脚为发酵底物,以预处理的城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了接种物的未预处理、热（80℃,15min）预处理、热（80℃,15min）＋pH6．0预处理对泔脚中温（36℃）批式发酵产氢的影响．（1）Gompertz模型拟合结果表明：3个预处理方案的泔脚发酵产氢延迟时间λ分别为7．68、5．06、2．04h,泔脚中挥发性固体最大比产氢率分别为3．05、10．10、9．24mL／g·h,泔脚中挥发性固体产氢率分别为43．54、167．10、161．93mL／g,生物气中氢气的最高体积含量分别为18．4％、41．2％、47．2％．结合药剂的费用,热（80℃,15min）预处理具有更大的产氢优越性．（2）泔脚的发酵产氢过程也是一个酸化过程,发酵产氢结束后,3个预处理方案的发酵产氢余物的pH值在4．70～5．10,pH值均有较大幅度的下降．     

养殖场鸡粪废水厌氧发酵产氢性能

在养殖场鸡粪废水中添加米糠提高废水的碳氮比,以经过不同预处理的厌氧活性污泥为接种物,控制发酵温度为36℃,初始pH为5.0,考察污泥预处理及底物质量浓度对发酵产氢的影响,并分析液相末端产物及发酵液化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率.研究结果表明,污泥的最佳预处理方法为热处理(100℃下加热15 min),发酵累积生物气产量和氢气产量分别为1 781和1 082.8 mL,是未处理组的2.52和5.85倍;鸡粪废水的适宜质量浓度为10 218 mg/L,此时氢气产量为185.1 mL/g,由Gompertz模型对产气量进行非线性拟合得拟合方程,说明该模型可很好地模拟发酵产氢过程;发酵结束后液相末端产物主要转化为乙酸和丁酸等挥发性有机酸,在不同底物质量浓度下COD去除率随底物质量浓度先增加后减小,在质量浓度为10 218 mg/L时达到26.9%.     

Effects of Ultrasonic and Acid Pretreatment on Food Waste Disintegration and Volatile Fatty Acid Production

This study aims at investigating the effects of ultrasonic and acid pretreatment on food waste ( FW) disintegration and volatile fatty acid ( VFA ) production. Single?factor experiments are carried out...     

厌氧颗粒污泥的快速培养和特征分析

培养厌氧颗粒污泥的自制反应器进水为养猪废水,进行不同惰性载体对厌氧颗粒污泥形成影响的对比实验。结果表明,添加大孔型阳离子交换树脂的反应器培养时间为39d,COD去除率达到80%,并出现粒径为2.50~3.00mm的大颗粒污泥,产甲烷量为9.75mL CH4·（gVSS·d）-1,与添加聚合铝和粉煤灰的反应器相比,产甲烷菌活性显著强;添加惰性载体与未添加载体反应器相比,培养时间缩短20%~45%,厌氧颗粒污泥活性相差14.00%±0.10%;参考Richards模型进行产甲烷量和反应器培养过程中出水COD建模,发现实验数据和模型数据对比偏差在0.50%±0.01%。     

UASB反应器处理青霉素废水启动特性的研究

采用上流式厌氧污泥床（UASB）反应器,以高浓度青霉素废水为处理对象,研究了中温条件下UASB反应器的启动、厌氧颗粒污泥特性和废水处理效果。结果表明：接种消化污泥,水温33～35℃的条件下,采用逐步提高青霉素废水进水浓度的方式,运行80d后,可实现UASB反应器的启动。进水ρ（COD）达到4 000mg/L左右,COD去除率稳定在84%以上,容积负荷为3.36kg/（m3.d）（以COD计）,产气量为5.9L/d;反应器内污泥实现颗粒化,粒径约为2mm。