预处理法促进剩余活性污泥生产挥发性脂肪酸

采用不同方法（加热法,加热超声法,碱处理法）对污泥进行预处理,考察污泥水解酸化效果。结果表明：经加热超声法预处理的活性污泥,在温度315℃,机械搅拌转速450rpm的条件下,污泥厌氧水解酸化12h后,挥发性脂肪酸（VFAs）的产量最高可达3035mg/L,其中主要成分为乙酸841mg/L、丙酸194mg/L、丁酸420mg/L、戊酸1579mg/L。     

碱性条件促进纺织印染污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸

系统研究了酸性（pH值5、pH值6）、中性（pH值7）和碱性（pH值8～10）条件下,纺织印染污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸（VFA）的发酵类型,比较了总酸及主要酸的最高发酵浓度及分布、总酸及乙酸的产率和生产速率,并揭示了碱性条件有利于有机酸发酵的机制。研究结果表明,不同pH值条件下,乙酸型均为主要发酵类型,但较低的pH值利于丁酸累积。总酸及乙酸的浓度随着pH值的升高而增加,且碱性条件能够促进纺织印染污泥发酵产酸,原因为高pH值能促进有机物的降解并提高转化效率,同时较高的pH值抑制了有机酸的降解。pH值为10是厌氧发酵产酸并累积乙酸的最佳pH值。该条件下,乙酸和总酸的质量浓度达最高,为8.21 g/L和14.08 g/L;乙酸和总酸产率也达最高,为34.97%和75.72%;同时乙酸和总酸的生产速率达最高值,为2.41 g/(L·d)和3.48 g/(L·d)。pH值为6比较适合丁酸发酵,丁酸的最高浓度为1.89 g/L。     

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。     

外源添加剂强化剩余污泥厌氧发酵产酸的影响研究

挥发性脂肪酸（VFA）是污水生物处理中反硝化脱氮和厌氧释磷过程必需的碳源,还能作为底物生产高附加值的产品,而利用剩余污泥进行厌氧发酵是产VFA的重要途径之一。为了提高污泥产酸效率,利用外源添加剂促进和强化污泥厌氧发酵产酸的研究逐渐引起重视。文章总结了抗生素、表面活性剂、植物化学物质和盐类四类外源添加剂对污泥厌氧发酵产酸过程的影响,分别从外源添加剂对污泥的增溶、水解、产酸和产甲烷四个过程进行了分析,同时阐述了外源添加剂在污泥中的降解、残留状况,最后提出对两种或两种以上的外源添加剂联用促进产酸和寻找能促进污泥产酸的共发酵基质也是今后的研究重点。     

碳酸氢钠对微波预处理剩余污泥的促进作用研究

为提高城市生活污水厂剩余污泥的微波预处理效果,研究了碳酸氢钠(NaHCO3)对微波处理污泥的促进作用.结果表明,加NaHCO3不仅能提高污泥碱度,而且NaHCO3与微波联合处理后污泥溶解性化学需氧量(SCOD)和挥发性脂肪酸(VFA)的含量都随NaHCO3加入量的增加而大幅增大,Zeta电位绝对值增大.加入2g·L-1NaHCO3并于功率为800 W的微波下作用50 s,SCOD上升至8001 mg·L-1,VFA的质量浓度上升至969.9 mg·L-1.预处理后的污泥可望增强污泥后续厌氧消化反应的稳定性和效率.     

含砂量对污泥碱性发酵产挥发性脂肪酸的影响

我国城市污水处理厂普遍存在污泥含砂量较高的现象。研究了含砂量(15%、30%、45%和60%)对污泥碱性发酵产挥发性脂肪酸(VFAs)的影响。结果表明,含砂量的升高抑制了污泥的水解酸化,含砂量从15%升高至60%,VFAs从(314.0±11.93)mg COD_Cr/(g VSS)降至(257.1±12.34)mg COD_Cr/(g VSS)。随含砂量的升高,溶解性蛋白质浓度从(75.83±2.79)mg/(g VSS)下降至(58.40±0.90)mg/(g VSS),类色氨酸和类芳香蛋白质的荧光强度以及小相对分子质量(<1 kDa)蛋白质的浓度均有所下降,Firmicutes(厚壁菌门)、Proteobacteria(变形菌门)及Acinetobacter(不动杆菌属)等水解酸化细菌的丰度也明显降低,进而导致了VFAs产量的降低。本研究对于高含砂量污泥碱性发酵产酸系统的运行优化具有指导意义。     

剩余污泥脱水预处理技术研究进展

剩余污泥脱水实现减量化是后续处置的关键。利用CiteSpace分析了国内外剩余污泥脱水领域的研究方向,综述了化学调理和氧化（酸/碱预处理、药剂调理、氧化预处理等）、物理预处理（微波、超声、水热、冷融、电渗透等）及生物预处理等预处理技术强化剩余污泥脱水的机理和效果。最后,基于碳中和背景下,提出剩余污泥脱水前处理技术的发展方向,以期为污泥脱水工艺选择和研发提供有效的科学支撑。     

水热预处理对剩余污泥有机物释放的影响

针对剩余污泥中有机能源利用率低的问题,研究了水热预处理对剩余污泥有机物释放及污泥厌氧消化过程中累积产气量的影响。结果表明:水热处理是一种有效的污泥预处理方法,当水热温度为200℃、水热时间为1 h时,污泥减量度达76.56%,污泥SCOD为原泥的34倍,大大减少了污泥固相有机物含量。经水热处理后,污泥厌氧消化最大产气量为2 950 m L,较原泥提高了69%;厌氧消化后,水热预处理污泥SCOD减少量为原泥的30倍。     

响应面法优化微波热解剩余污泥产酸

目前微波预处理污泥主要局限在污泥水解率及其对厌氧消化的影响, 常用溶解性COD来进行表征预处理效果, 在污泥产酸方向少有报道。为了确定微波热解剩余污泥产酸的最佳工艺条件, 通过单因素实验选取实验因素与水平, 根据中心组合设计原理, 在单因素试验的基础上采用四因素三水平的响应面分析法, 考察了微波加热温度、微波加热时间、过氧化氢投加量和乙酸投加量对污泥产酸的影响。微波热解剩余污泥产酸的最佳工艺条件为:加热温度180℃, 加热时间21min, 过氧化氢投加量0.18g/(gSS), 乙酸投加量49mg/(gSS), 最大预测乙酸增量值581mg/L, 试验值与预测值之间的相对偏差在0.033～0.074之间。研究结果表明:本工艺可有效提高污泥有机酸产率, 试验值与预测值吻合较好, 可为污泥原位碳源开发提供理论和实际指导。     

不同预处理温度对厌氧颗粒污泥发酵产氢的影响

为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以啤酒厂废水处理车间的厌氧颗粒污泥为对象,通过间歇发酵试验,探讨了经65、80、95、110、121℃处理后的污泥的产氢特性.葡萄糖间歇发酵试验证明,在初始pH 7.0,葡萄糖浓度10000 mg·L-1、污泥接种量2 g MLVSS·L-1等...     

pH对过硫酸氢钾复合盐强化剩余污泥产酸的影响

为提高污泥厌氧发酵的短链脂肪酸（SCFAs）产量,在温度(30±1)℃,过硫酸氢钾复合盐（PMS）投加量为0.08g/g TSS的条件下,通过对SCFAs浓度及有机质减少率的测定,研究不同初始pH（pH=9～12）对PMS强化剩余污泥厌氧发酵产酸过程的影响。结果表明：在初始pH 9～11时,SCFAs的浓度随初始pH增加均有所提高。初始pH 12时,SCFAs 浓度稍低于初始pH 11。有机质减少率按从大到小排列为PMS+pH 11>PMS+pH 12>PMS+pH 10>PMS+pH 9。在pH=11,PMS投加量为0.08g/g TSS的条件下,发酵5天时SCFAs产量达到最高（2225.02mg COD/L）,约为空白、只投PMS和只调节pH 11的4.76倍、3.23倍和1.13倍,有机质的减少率为38.98%。三维荧光光谱分析表明PMS+pH 11能有效促进污泥中溶解性微生物和腐殖酸的溶出,提高酪氨酸的降解。机理研究表明PMS+pH11促进了溶解、水解和酸化过程,同时抑制产甲烷过程,有利于SCFAs的积累。     

挥发性脂肪酸和氨氮对污泥厌氧消化中病原指示微生物灭活的影响

通过外源添加不同浓度挥发性脂肪酸(VFA)和氨氮,模拟研究剩余污泥固态中温(35℃)厌氧消化条件下,VFA和氨氮浓度对病原指示微生物灭活效果的影响。试验结果表明:经过VFA组持续8 d和氨氮组持续28 d的厌氧消化后,消化液中的总大肠杆菌和粪大肠杆菌的杀灭率均达到99.9%以上;且初始VFA和氨氮浓度越高,消化系统中病原指示微生物的灭活效果越好。厌氧消化结束后,高浓度VFA组和氨氮组粪大肠杆菌均在检测限以下,表明剩余污泥固态厌氧消化中产生的高浓度VFA和氨氮能够提高剩余污泥消化残渣的生物安全性。     

微波预处理剩余污泥的研究进展

介绍了微波预处理污泥的作用机理及作用过程,包括污泥絮体破解、污泥细胞破碎及有机物的释放、有机物水解、美拉德反应等,总结了微波预处理污泥的作用效果（物理特性、化学特性、生物特性）、影响微波预处理效果的因素（污泥特性、处理条件）和微波预处理污泥对其后续厌氧消化的影响。指出了目前研究中存在的主要问题是试验规模偏小,预处理方式为间歇处理,在对污泥中有毒有害有机物和病原微生物的去除研究方面还需加强。提出今后应重点开展微波组合工艺对污泥中有毒有害有机物和病原微生物去除的基础研究,同时积极开发相关设备,开展微波预处理污泥的连续和中试研究,推动微波技术在污泥资源化、减量化和无害化处理中的应用。     

Acidogenic fermentation of blended food‐waste in combination with primary sludge for the production of volatile fatty acids

The performance of a laboratory‐scale anaerobic acidogenic fermenter fed with a mixture of blended kitchen food‐waste and primary sludge from a sewage treatment plant was investigated for the production of volatile fatty acids (VFA). The operating variables for acidogenic fermentation were kitchen food‐waste content (10 and 25 wt %), hydraulic retention time (HRT: 1, 3 and 5 days), temperature (ambient: 18 ± 2 °C, and mesophilic: 35 ± 2 °C) and pH (varied from 5.2 to 6.7). The experimental results indicated that effluent VFA concentrations and VFA production rates were higher at ambient temperature than at mesophilic conditions. The net amount of VFA with 10 wt % food‐waste increased up to 920 mg dm^?3 with an increase of HRT, but contrasting results (a decrease of 2610 mg dm^?3) were found due to the conversion of VFA into biogas in the case of 25 wt % food‐waste, which increased significantly at HRT of 3–5 days. In terms of biogas composition (CO₂ and CH₄), the organic matter was converted into CO₂ through the oxidative pathway by facultative species at low temperature while mesophilic temperature and optimum pH (6.3–7.8) played a pivotal role in increasing rate of conversion of VFA into biogas by methanogenesis. Rates of VFA production and their conversion are dependent on the food‐waste content in the mixture. Yet, the higher concentration of food‐waste (25% compared with 10%) did not produce VFA proportionally due to the increased rate of conversion of VFA into gaseous products. The maximum VFA production rate (0.318 g VFA_produced g^?1 VS_fed day^?1) was achieved in the 10 wt % food‐waste at ambient temperature and at a 5‐day HRT. Copyright © 2005 Society of Chemical Industry     

不同类型VFA对反硝化同步脱氮除磷的影响

为探究不同类型VFA(乙酸和丙酸)对反硝化同步脱氮除磷的影响,采用厌氧/缺氧富集驯化反硝化同步脱氮除磷微生物(DPAO),利用电子扫描显微镜(SEM)观察富集后微生物特征,并通过批次实验考察2种污泥的厌氧碳吸收、磷释放和缺氧硝酸盐消耗、磷吸收情况。结果表明:以乙酸和丙酸为VFA富集DPAO是可行的;乙酸系统中DPAO以短杆菌为主,而丙酸系统中DPAO以球菌为主,反映了DAPO的多样性特征;乙酸系统中,厌氧碳利用效率0.14 mg/mg(COD)和释磷速率3.5 mg/(g·h)(MLSS)、缺氧氮利用效率0.9 mg/mg(N)和吸磷速率2.3 mg/(g·h)(MLSS),明显高于丙酸系统中的相应参数值0.10 mg/mg(COD),2.7 mg/(g·h)(MLSS),0.7 mg/mg(N),1.7 mg/(g·h)(MLSS);乙酸系统呈现出典型的反硝化同步脱氮除磷特征,而丙酸系统除反硝化同步脱氮除磷外,还存在异氧菌的反硝化脱氮行为。