pH对剩余污泥中氮、磷释放的影响

将pH分别控制在不同条件下(3.0、5.0、8.0、10.0和不调节),并测定各条件下剩余污泥溶出的NH4+-N和PO34--P浓度,考察了剩余污泥在水解酸化过程中pH对NH4+-N、PO43--P释放的影响。结果表明:对剩余污泥的pH进行调节,能够提高氨氮、正磷酸盐的释放量,且酸性环境下的NH4+-N和PO43--P释放量明显高于中性和碱性环境下的释放量。     

除磷系统剩余污泥中营养元素的快速释放及回收

除磷系统的剩余污泥在浓缩、储存及后续的处理过程中均可能引起磷的释放,释放的磷往往导致正在运行的污水处理厂的磷负荷超标,最终引起出水磷的不稳定排放。针对此问题,在分析生物除磷系统剩余污泥化学特性的基础上,探讨除磷剩余污泥中营养元素的快速释放条件及磷回收效果。采用两个平行反应器,其中一个作为控制反应器,另一个添加表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS),在中温厌氧条件下对剩余污泥进行水解,并对水解产物中的营养元素在室温、pH值为9.5、搅拌转速为400 r/min的条件下进行鸟粪石回收。结果表明:生物除磷系统的剩余污泥具有磷含量高、磷释放快速、氮释放缓慢的特点;添加SDS不仅可以促进污泥水解过程中磷和氮的释放,而且对回收鸟粪石有积极作用;综合考虑水解产物中的氮、磷浓度及其比值和水解的时间成本,建议快速水解条件为添加SDS且水解24 h。     

剩余污泥热处理过程中磷、氮和有机碳的释放特性

采用热处理方法可以使剩余污泥中的磷快速释放出来,从而为进一步的磷回收创造有利条件。为了能更全面地了解热处理过程,通过与生物释磷过程进行比较,考察了剩余污泥热处理过程中磷、氮和有机碳的释放特性。试验结果表明,最佳的热处理参数是:热处理温度为50℃,处理时间为1 h,此时的净释磷浓度和释磷速率分别可达81.8 mg/L和9.98 mgPO43--P/(gMLSS.h),分别为生物释磷的3.7倍和2.6倍,而氮和有机碳的释放量较少,有利于磷的回收。     

污泥浓度对剩余污泥水解酸化过程的影响

为了较全面地了解污泥水解酸化过程中溶出物(碳水化合物、蛋白质、氮、磷)的释放特性,研究了不同浓度的二沉污泥在60 h的水解酸化过程中有机物、氮、磷的释放效果。试验结果表明,污泥浓度越高,污泥溶出物质的绝对量越大,而单位VSS的贡献量则较小。综合比较,污泥浓度为15 000 mg/L时,水解释放的氨氮和正磷酸盐量相对较少,碳水化合物和蛋白质的单位释放量相对较高,即在提供较多产酸基质的同时,带来的氮、磷负荷较小。     

富磷剩余污泥重力浓缩过程中各参数的变化特征

以A2/O系统的富磷剩余污泥为研究对象,考察了污泥浓缩过程中上清液各参数的变化特征,以及浓缩前、后污泥中阳离子及磷酸盐分布的变化.结果表明:随着重力浓缩的进行,污泥中的磷酸盐不断释放,到浓缩结束时释磷量可达5.51 mgP/g污泥,平均释磷速率为0.189 mgP/(g污泥·h);在释放的磷酸盐中,非磷灰石无机磷占60%左右,磷灰石无机磷约占40%,有机磷的释放量极为有限;在释磷过程中伴随着K+、Mg2+的释放;污泥浓缩前、后其性质并没有发生变化,聚磷菌仍然具有一定的好氧吸磷/厌氧释磷特性.     

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％.     

厌氧条件下剩余污泥中有机物、氮、磷的释放规律

主要研究了厌氧条件下剩余污泥中有机物及氮、磷的释放规律。小试实验结果表明:剩余污泥中SCOD及氮、磷的释放基本随SRT的延长而增加,当SRT=5 d时,SCOD的释放已达到比较好的效果;此外,温度变化对物质的释放影响较大,在25℃以上时,延长SRT可使各物质得到更好的释放;在20℃以下时,进一步延长SRT各物质继续释放的效果不明显。中试实验结果表明:剩余污泥在SRT=5 d的厌氧条件下,SCOD及氮、磷均得到了较好的释放;控制污泥SS质量浓度在6 000 mg/L以上,并保持较长的运行时间,可使系统内各物质得到最佳的释放。     

污泥焚烧工程中的磷形态分布与磷迁移研究

以竹园污泥焚烧工程为依托,采用SMT方法研究磷在干污泥、炉渣和飞灰中的含量及赋存形态。结果表明,焚烧过程使炉渣及飞灰中的总磷(TP)含量比干污泥提高了2~3倍,还使其中的无机磷(IP)含量大幅提升至TP总量的99%以上,在实现磷富集的同时有效提升了磷的生物可利用性。分析焚烧过程对磷灰石无机磷(AP)和非磷灰石无机磷(NAIP)的影响,发现镁离子与钙离子会与污泥中的NAIP发生反应,取代铝离子从而生成钙镁结合形式的AP;与炉渣相比,飞灰在布袋处受CaO添加的影响,此种转化趋势更为明显,AP已经超过NAIP成为优势形态,占IP总量的78.4%。焚烧是上海地区处理污泥的主要方式,该研究结果从营养物回收角度为污泥焚烧飞灰的资源化利用提供了新思路。     

剩余污泥转化能源的瓶颈与突破技术

发展低碳经济演绎出污水处理碳中和运行的概念,其实质就是污水处理运行向着能源消耗自给自足的方向逼近。为此,剩余污泥厌氧消化转化能源技术重获生机。然而,污泥厌氧消化除受一般影响因素与工艺条件限制外,在很大程度上被污泥组分所控制。在简述有机物厌氧消化一般影响因素与工艺条件的基础上,总结、归纳出稳固的剩余污泥细胞体与木质纤维素结构是污泥转化能源的瓶颈所在,腐殖质的存在很大程度上也会抑制其他有机物的水解。通过适当预处理技术可实现对细胞破壁与木质纤维素破稳的双重效果,也可能会对腐殖质结构破坏产生一定影响。此外,研究在厌氧消化系统内屏蔽腐殖质抑制水解过程的方法亦十分重要。系统外部CO2或H2的介入有可能会刺激甲烷的生成,同时也存在一定程度上的碳捕捉作用。     

浓缩时间对污泥浓缩效果、磷释放及去除的影响

针对城市污水厂剩余污泥浓缩过程中浓缩时间对浓缩效果、磷释放及去除的影响进行试验研究。结果表明:对已建有重力浓缩池的城市污水处理厂且污水厂处理能力存有一定富余时,可适当延长浓缩池的污泥浓缩时间,这既可大大提高浓缩池出泥的含固率,又可大部保留污泥中的含磷量,且不会对污水厂除磷产生不良影响。     

超声强化污泥释磷及MAP法磷回收优化研究

为提高剩余污泥的磷释放与回收效果,采用超声强化EDTA-厌氧处理后的剩余污泥释磷,并以鸟粪石(MAP)结晶法回收上清液中的磷,探究超声对磷释放的影响,同时确定了最佳超声工作参数,采用响应曲面法构建MAP法磷回收的二次多项式模型并验证了模型的适用性。结果表明,超声可以强化污泥中磷的释放,最佳超声工作参数如下:声能密度为1.0 W/m L、超声时间为40 min,在最佳工作参数下可向液相释放60%的TP,TP、PO34--P浓度分别达到未超声处理的1.6倍和1.4倍;经超声后污泥上清液中TP增加量与MLSS、MLVSS减少量呈正相关关系,每溶解1 mg的MLSS向上清液中释放0.010 1 mg的TP;磷回收的最优工艺条件:nMg/nP=2、pH值=9、搅拌时间为21 min,此时磷回收率为89.29%,回收的晶体产物主要成分是磷酸铵镁,其纯度为77.56%,且相比未超声,该条件下的回收量提高了30%。     

强化化学淋滤对污泥重金属溶出及磷释放的影响

针对采用传统化学淋滤方法处理污水污泥时重金属溶出率低的问题,设计了两种强化化学淋滤方法的对比试验,通过检测重金属形态分布、污泥有机质及磷释放、污泥含固率,研究了强化化学淋滤对污泥各方面综合性能的影响。结果表明:稀硫酸与氯化铁联合处理(处理方法1)对Cu和Cr的溶出效果不明显,但在加入NaNO₂(处理方法2)后使Cu溶出率由7%提升至82%,Zn溶出率由79%提升至88%;同时,两种强化化学淋滤方法均增加了污泥中有机质和磷的释放,污泥中磷含量由23.2 mg/g分别降至12.3 mg/g和10.7 mg/g;与原污泥相比,强化淋滤后的污泥脱水性也均得到了明显改善,其污泥含固率分别提高了52%和61%。     

pH对剩余污泥厌氧酸化的影响

挥发性脂肪酸(VFAs)是强化生物除磷过程中易于利用的碳源。在污水处理厂内部,将污泥进行厌氧发酵以获取生物除磷所需的易生物降解基质是可行的,同时还能减轻污泥对环境的污染。在影响污泥厌氧发酵的因素中pH是重要的参数之一。因此,在20~22℃的条件下研究了剩余污泥在不同pH下厌氧发酵的产酸情况。结果表明:将剩余污泥的pH值控制为8~11,在20 d的厌氧发酵时间内产生的VFAs量多于pH值为4~7的,特别是pH=10时,第12天的产酸量就达到最大值(256.16 mgCOD/gVSS),是pH=7时最大产酸量的3倍左右。在VFAs中乙酸、丙酸、异丁酸和异戊酸的含量占主导。除此之外,在碱性条件下SCOD的溶出量较多,糖类和蛋白质的溶出量也基本上是碱性条件下的多于酸性条件下的,而且溶解性蛋白质的浓度要大于糖类物质的浓度。     

磷酸盐生物还原系统构建过程中磷形态的转化研究

对高浓度生活污水磷酸盐生物还原系统构建过程中的磷平衡和磷形态进行了研究。结果表明,反应器在负荷为1.0 kgCOD/(m3·d)、DO浓度为6 mg/L、温度为30℃、不外排污泥、连续曝气的条件下,运行25 d期间对TP的去除率稳定在85%~93%;生物膜污泥中的聚合磷酸盐含量仅为0.274 mgP/gDS,而结合态磷化氢含量高达3.51×106ngP/kgWS;系统每天对外源磷的去除量为44.2 mg,共损失0.77 g的磷,成功构建了磷酸盐生物还原除磷系统。与接种污泥相比,运行25 d后生物膜污泥中的有机磷(Org-P)和无机磷含量分别减少了3.0和1.43 mgP/gDS;在各种无机形态磷中,水溶性活性磷(H2O-P)、金属结合态磷(NaOH-P)、氧化还原敏感态磷(BD-P)、难溶性的无机和有机态聚合磷(NaOH85-P)含量分别减少了84.1%、13.7%、6.24%、27.3%,钙结合态磷(HCl-P)含量增加了68.9%,据此推断磷形态的转化途径可能是Org-P→H2O-P→NaOH-P→BD-P→NaOH85-P→HCl-P。     

污泥中的磷及回收技术研究进展

污泥磷回收是解决磷资源匮乏的战略需求,也是废物资源化的有效手段。因有毒物质的存在,污泥磷释放是磷回收的重要前提。根据不同的污水处理工艺及后续污泥处理处置技术,介绍了三种主要富磷污泥中磷的赋存形态及转化机制,提出了识别污泥中磷的赋存形态对磷回收技术开发的重要性。基于目前对污泥中磷赋存形态的认识,以酸溶为代表的化学法和以厌氧消化为核心的物化-生物组合技术是污泥磷释放的有效手段。针对污泥中磷回收技术研究现状及存在的问题,结合污泥综合处理处置的理念,指出开发与污泥厌氧资源化相适应的磷回收技术成为可持续的发展方向。     

活性污泥工艺中剩余污泥的减量化技术

阐述了剩余污泥减量化的理论基础和技术策略，指出剩余污泥的减量化可能会导致污泥沉降性能的改变和出水中氮浓度的上升。     

电子受体对富磷污泥重力浓缩过程中释磷的影响

利用富磷剩余污泥进行重力浓缩试验,分别以硝酸盐、亚硝酸盐、溶解氧作为电子受体,考察不同浓度的电子受体对厌氧浓缩过程中磷释放的影响。结果表明:当有硝酸盐存在时,剩余污泥几乎不释磷,当硝酸盐浓度达到60 mg/L时,对释磷具有明显的抑制作用;低浓度的亚硝酸盐对磷的释放也有一定的抑制作用,但是当亚硝酸盐浓度35 mg/L时,反而会促进磷酸盐的释放;控制曝气时间以保证一定的溶解氧量,随着曝气时间的延长,硝酸盐浓度不断增加,浓缩时污泥起始释磷时间推后,当曝气时间达到24 h时,对污泥释磷具有明显的抑制作用。     

自热式高温微好氧污泥消化中氮、磷的转化规律

对自热式高温好氧消化工艺进行改进而形成自热式高温微好氧消化工艺,并通过中试考察了对城市污泥的稳定化效果,以及对有机物的去除和氮、磷的转化情况。结果表明,即使在气温为-2~-5℃的情况下,系统在48 h内就能达到46.8℃的高温状态,污泥消化312 h后对VSS的去除率38%,达到EPA制定的503条款要求。对运行过程中污泥的氮、磷含量变化作进一步的研究,发现在升温初期氮、磷含量的波动幅度很大,随温度的稳定则其含量也基本趋于稳定,除外界因素对系统中的氮、磷含量有影响外,溶胞作用、聚磷菌的活动可能是导致污泥中磷含量变化较大的主要原因。污泥中分别有接近65%、95%的氮和磷存在于固相中,为将消化后的污泥作为肥料使用提供了可能。     

污泥接种量对剩余污泥水解酸化的影响研究

研究了厌氧条件下水解酸化污泥接种量及污泥浓度对剩余污泥水解产酸、污泥减量的影响.在各反应瓶污泥浓度不同的情况下接种等体积的水解酸化污泥,当污泥停留时间为7 d时,剩余污泥具有较高的产酸量,超过7 d则反应进入厌氧消化的产甲烷阶段,表明接种污泥在反应的前7 d对剩余污泥产酸具有促进作用;水解酸化污泥接种量最多(35%)时其产酸量最高,7 d后作用逐渐减弱,污泥浓度成为影响产酸的主要因素.剩余污泥的水解过程与产酸过程具有相似的规律,MLVSS浓度随着时间的增加而逐渐下降,7 d后降幅趋缓,经过7 d的反应,污泥接种量最多(35%)的MLVSS浓度较开始时下降了27%,MLSS浓度下降了25.5%.     

污泥生物淋滤过程中Cd及Pb形态变化研究

对太原市污水处理厂的污泥进行了生物淋滤序批实验研究,采用5％接种量和底物浓度4g/L单质硫为工艺参数,采用顺序浸提法测定了生物沥滤中重金属形态之间的转化,通过淋滤前后重金属形态变化分析了其沥滤机制及浸出能力。结果表明,cd是通过间接机制沥出,Pb的沥出主要是由直接机制和间接机制的共同作用完成的。研究结果对预测污泥农用的环境风险有积极意义。