剩余污泥转化为SCFAs及用于增强生物除磷的研究进展

发酵城市污水处理厂的剩余污泥可产生易于生物利用的短链脂肪酸(SCFAs),针对某些城市污水处理厂进水中所含溶解性有机物不能满足生物法需求的情况,可采用投加污泥发酵液作为外碳源来解决.SCFAs是增强生物除磷(EBPR)中聚磷菌厌氧合成聚羟基烷酸(PHAs)的重要基质,其浓度与类型对除磷效果有重要影响.本丈就剩余污泥发酵产酸、SCFAs对EBPR的影响及剩余污泥发酵液用于EBPR的研究进行了综述.     

温度对污泥厌氧发酵产酸过程的影响

污泥厌氧发酵不仅可以产生短链脂肪酸补充污水脱氮除磷【l】工艺中碳源的不足,还可以实现污泥的减量化和资源化。该文综述了温度对污泥厌氧发酵产酸影响的研究进展,着重讨论了温度对污泥厌氧发酵过程中水解、短链脂肪酸（scFAs）累积、甲烷的产生和污泥减量化等方面的影响,并对今后的研究方向进行了展望。     

剩余污泥厌氧发酵产中链脂肪酸的研究进展

随着城市人口增多,污水处理厂处理污水的量增加,剩余污泥产量因此也大幅增加。目前污泥厌氧处理回收甲烷、氢气和短链脂肪酸(SCFAs)是实现资源化的主要途径。但上述产物具有潜在温室效应,分离提纯难等限制性特点。近期,长链脂肪酸(MCFAs)作为一种新型的厌氧发酵产物具有易分离提取、高热量值和广阔的应用前景等优势而受到广泛关注。本文首先介绍了污泥厌氧处理的常规产物类型及特点,MCFAs的性质与优势;其次总结了剩余污泥产MCFAs的主要路径与方法;随后综述了强化剩余污泥产MCFAs技术的重要研究进展,重点阐述了这些技术通过改变发酵底物性质、功能微生物及发酵反应环境等因素影响MCFAs的生产。最后,对未来剩余污泥产MCFAs的研究重点进行了展望。     

污泥生物转化为VFAs及用于生物除磷的研究进展

城市污水处理厂产生的污泥按照来源的不同可以分为初沉污泥和剩余污泥,总量约占处理水量的0.3%～0.5%(以含水率97%计).国内外对污泥厌氧水解产酸的研究多集中于使用初沉污泥或初沉和二沉污泥的混合污泥.污泥经过水解发酵后,既能产生生物除磷过程所需的有机酸,又减少了剩余污泥对环境的污染.将城市污水厂污泥生物转化为挥发性有机酸并用于强化生物除磷丰富了生物除磷和污泥处理与资源化等研究内容,同时对于许多南方污水厂碳源少的情况也有着一定的实际应用价值.     

污水厂污泥厌氧消化产短链脂肪酸研究进展

污泥厌氧消化产短链脂肪酸是实现污泥资源化的重要途径,短链脂肪酸不仅是产甲烷的底物、污水脱氮除磷的碳源,而且可以作为原料产生一系列高附加值的产品。本文介绍了污泥厌氧消化产有机酸的机理,重点阐述了污泥性质、温度、pH值、碳氮比（C/N）、水力停留时间（HRT）和固体停留时间（SRT）等影响污泥厌氧消化产酸的主要因素及研究进展,指出这些因素通过改变底物性质、微生物活性及二者接触反应时间等对产酸过程产生影响,其中温度和pH值是研究热点,目前大多数研究者认为高温和碱性条件更有利于污泥产酸。此外,还论证了这些影响因素对于实现污泥产酸最大化的重要意义,提出各因素之间的相互关系以及通过调控温度、pH值、碳氮比等发酵影响因素来控制产酸类型是今后值得研究的方向。     

初沉池泥位变化对生物除磷影响规律

针对城镇污水处理厂进水碳源不足,导致生物除磷效果难以稳定维持的问题,通过实验室小试与现场生产性试验相结合,分析了初沉池不同泥位条件下初沉、剩余混合污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFAs)对生物除磷效果的影响。结果表明,当初沉池泥位由1.0 m增加到2.5 m时,初沉池出水VFAs质量浓度由17.8 mg/L提高到44.0 mg/L。后续改良AAO工艺厌氧段释磷量、好氧段吸磷量较低泥位分别增加了3.26、3.29 mg/L。初沉池2.5 m高泥位条件下,曝气池出水溶解态总磷(STP)质量浓度降为0.06 mg/L,仅为初沉池1.0 m低泥位时的1/2。对磷组分分析发现可溶性活性磷酸盐(SRP)去除率得到明显提升。研究可以为污水处理厂利用内碳源开发提高生物除磷效果提供技术支撑。     

污泥厌氧发酵产酸机理及应用研究进展

为了实现污水中污泥减量化和资源化,对其进行厌氧消化是目前国际上应用最广泛的处理方法。酸化阶段的重要产物——挥发性脂肪酸（VFAs）不仅可以作为污水脱氮除磷的碳源,还是合成生物质塑料聚羟基脂肪酸酯（PHAs）的理想底物。简单介绍了污泥厌氧发酵产酸的代谢机理和微生物机理,对近年来污泥厌氧发酵产酸的研究成果进行了梳理,重点论述了底物种类、预处理技术、pH值、发酵温度等因素对污泥厌氧发酵产酸的影响及研究进展,总结并对比了不同底物类型、发酵温度、酸性和碱性条件下都可影响发酵产酸的产量及酸种类分布,而污泥预处理技术则倾向于提高酸的产量,对酸种类分布影响不大。介绍了污泥厌氧发酵产酸在合成PHAs、生物能源和污水的脱氮除磷等方面的应用情况。最后,针对污泥厌氧发酵产酸会因底物有机成分不同,导致酸化效率有所差异,同时控制底物种类、pH值和温度等因素不仅影响产酸量,还会影响产酸类型和产物种类。提出了今后的研究方向主要是深入分析不同底物的酸化效率差异原因、污泥定向发酵产酸,实现总VFAs中各种酸比例调控。     

碳源对SBR系统短程硝化/反硝化除磷影响的比较研究

2个实验室规模的序批式反应器在厌氧/好氧/缺氧交替条件下运行,以比较表面活性剂SDBS促进剩余污泥发酵产生的发酵液(S-SBR)与乙酸(A-SBR)分别作碳源对同时生物除磷脱氮系统的影响.结果表明,2个SBR反应器中均发生部分短程硝化反硝化,好氧段,S-SBR中亚硝态氮累积的VSS最高浓度为3.5mg·g-1,累积率达到70.0%,分别为A-SBR的2.3倍和1.7倍;A-SBR中的磷主要通过好氧聚磷去除,而S-SBR中除了好氧聚磷外,另有13.0%的磷通过反硝化除磷去除,使得S-SBR中总氮和磷的去除率(分别为94.7%和100.0%)比A-SBR(分别为79.2%和73.4%)高,因此,以剩余污泥发酵液作碳源与乙酸相比有助于生物脱氮除磷系统保持较好的脱氮、除磷效果.     

污泥酸性发酵转化为生物有机碳源的研究进展

污水经污水厂处理后产生的污泥经过酸性发酵可以生成作为生物有机碳源的VFAs。为了提高污泥水解的速率和抑制产甲烷菌的活性,增加污泥酸性发酵产物中VFAs的含量,许多研究者采用物理、化学、生物等方法对污泥进行预处理,均取得了不错的效果。总结了这些方法的原理和主要研究成果,并认为利用生物方法处理污泥是今后最具有潜力的发展方向之一。     

由剩余污泥合成聚β-羟基脂肪酸酯的研究

研究了厌氧-好氧过程中微生物合成聚β-羟基脂肪酸酯(PHAs)和除磷的关系,利用在SBR反应器中除磷后的剩余污泥作为菌源,以葡萄糖为碳源合成PHAs.在2 h厌氧4 h好氧的反应周期中COD的去除率为81.7%.2 h厌氧过程中可溶性磷酸盐从6.23 mg/L升高到11.95 mg/L,污泥PHAs的含量由12.6 mg/gMLSS增加为73.6 mg/gMLSS,好氧阶段可溶性磷酸盐减少至1.47 mg/LL,污泥PHAs的含量降低为10.3 mg/gMLSS.好氧阶段除磷能力与厌氧过程污泥合成PHAs的含量有关.剩余污泥加入8g/L葡萄糖厌氧2 h后得到占污泥干重6.1%的PHAs,1HNMR谱图和FT-IR谱图表明其结构为PHBV.