超声场强化污泥对流干燥热湿耦合迁移过程的数值模拟

为理论上有效预测超声作用对污泥对流干燥过程的影响,基于非平衡热力学理论,建立了超声场作用下污泥对流干燥热湿耦合迁移过程的数学模型.对不同声能密度作用下污泥内部温度及湿度场分布进行数值模拟.结果表明,超声作用可以有效加速污泥内部的湿迁移过程,但超声强化效果随污泥厚度增大而逐渐减弱.此外,超声热效应使污泥温度有所升高,但污泥内部的温度梯度却略有降低,因此,污泥内部由温度梯度引起的湿分扩散并未因超声波作用而得到强化.     

Real-time control of aerobic/anoxic digestion for waste activated sludge

Experiments were conducted to study the performance characters of aerobic/anoxic(A/A)digestion of sludge at 30±1℃,while the sludge retention time(SRT)was kept 16d.The variations of oxidation reduction potential(Eh)and pH were continuously monitored during the A/A digestion and the conversions of ammonium and nitrate were investigated.Important features on both Eh and pH profiles were identified to develop process control strategy.Since the feature point on Eh profile where d2 Eh /dt2=0 is very stable during anoxic cycle,it can be used to determine the end of denitrification.The end of nitrification can be identified according to dpH/dt=0.A real-time control strategy of A/A digestion of sludge was developed and tested with pH and Eh as control parameters.It is shown that the performance of the real-time control strategy is better than that of a fixed-time control strategy.While the real-time controlled A/A digestion system can achieve a similar volatile suspended solids(VSS)destruction efficiency of 35.2% as a continuously aerated system,it improves the supernatant quality in a shorter aeration time(7.75d for a 20d period).     

Fenton试剂用于剩余污泥好氧消化的研究

为研究污泥好氧消化同时加入Fenton试剂对污泥的处理效果,利用3个反应器作对比实验,考察了3个反应器中污泥的SS、VSS去除率,污泥上清液中COD、总磷、氨氮浓度及污泥比阻、OUR和pH的变化情况.实验结果表明,每天每升污泥中分别加入Fenton试剂2.0和3.0g,好氧消化15 d,污泥的SS和VSS去除率得到提高...     

污水厂过剩污泥与秸秆快速堆肥实验研究

将城市污水处理厂过剩污泥与固废物农作物秸秆结合,采用生物技术经一定工艺方法进行好氧快速堆肥处理,生产出符合城市绿化产业使用的优质有机腐殖肥。实验结果表明,单纯使用过剩污泥和秸秆发酵堆肥的效果很不理想;加入辅助菌种,严格控制适宜的反应条件,30d左右即可快速完成堆肥全过程。经检测,生产出来的有机腐殖肥除个别重金属元素超标外,其余各项指标均符合国家规定的相关标准,可以用于城市绿化产业使用。     

污水厂过剩污泥与秸秆快速堆肥实验研究

将城市污水处理厂过剩污泥与固废物农作物秸秆结合,采用生物技术经一定工艺方法进行好氧快速堆肥处理,生产出符合城市绿化产业使用的优质有机腐殖肥。实验结果表明,单纯使用过剩污泥和秸秆发酵堆肥的效果很不理想;加入辅助菌种,严格控制适宜的反应条件,30d左右即可快速完成堆肥全过程。经检测,生产出来的有机腐殖肥除个别重金属元素超标外,其余各项指标均符合国家规定的相关标准,可以用于城市绿化产业使用。     

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试剂用于剩余污泥好氧消化的研究

为研究污泥好氧消化同时加入Fenton试剂对污泥的处理效果,利用3个反应器作对比实验,考察了3个反应器中污泥的SS、VSS去除率,污泥上清液中COD、总磷、氨氮浓度及污泥比阻、OUR和pH的变化情况。实验结果表明,每天每升污泥中分别加入Fenton试剂2.0和3.0 g,好氧消化15 d,污泥的SS和VSS去除率得到提高,分别从对照实验的32.2%和38.1%提高到37.4%、43.2%和40.2%、47.7%。Fenton试剂投加量的增大有利于污泥的SS和VSS的去除,同时上清液中的COD、总磷、氨氮质量浓度都有所增加,而加入Fenton试剂后污泥的pH显著下降。Fenton试剂氧化能显著提高污泥的脱水性能。与对照实验相比,脱水性能分别提高了72.9%和86%。     

超声波破碎法提取活性污泥DNA及其DGGE分析

为快速提取活性污泥中的微生物DNA,进一步应用于变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析其群落结构,采用细胞超声波破碎法直接提取反应器活性污泥DNA,以16S rRNA V3区域通用引物进行PCR扩增,随后利用DGGE技术对扩增产物的多样性进行评估.结果表明,超声波破碎法可以快速地提取活性污泥DNA,用超声波破碎法提取到的活性污泥克服了PCR扩增困难的问题.在一定的超声波功率下,超声时间对DNA产率、PCR扩增效率和DGGE分析均有很大影响,实验的最佳超声时间为27 s.DGGE分析表明,用该法提取到的DNA种类较为丰富,多样性较好,种群强度最高能达到0.7 OD,能够进一步应用于群落结构分析.     

超声波提高微生物固化砂土效果的试验研究

为了研究超声波对巴氏生孢八叠球菌及其诱导碳酸钙沉积能力的影响,利用超声（20 kHz）开展超声辐照时间（0~30 min）和超声功率强度（0~0.8 W/cm³）的正交试验,用超声处理后的菌液进行水溶液试验和砂柱加固试验. 测定菌液脲酶活性、OD₆₀₀、细菌颗粒分布参数、碳酸钙的产量和加固后砂柱无侧限抗压强度. 分析超声辐照时间、超声功率强度、超声能量强度对碳酸钙产量的影响. 结果表明,超声辐照能够引发细菌产生生理强化反应,提高菌液脲酶活性. 当超声能量强度约为8 W·min/cm³时,超声辐照能够有效地提高菌液诱导生成碳酸钙的能力. 经优化的辐照策略（超声功率强度为0.4 W/cm³,处理时间为20 min）进行超声辐照处理后,水溶液中和砂柱中的碳酸钙产量分别提高了28.5%和35.6%,加固后砂样无侧限抗压强度为1.25 MPa,较对照组提高了91.6%.     

污水污泥处理的碳排放及其低碳化策略

污水污泥处理过程中的碳排放是温室气体的重要来源。为了促进污泥处理过程的碳减排,针对常用污泥处理技术采用质量平衡模型进行碳排放核算,通过低碳化程度评估,建立了面向不同层次需求的污水污泥低碳化处理策略。结果表明,污泥厌氧消化产沼利用、余热干化后焚烧或混烧发电等技术的低碳化程度最高,分别为89.6%、80.3%和76.6%;而在不具备上述处理条件的地区,采用好氧堆肥或在填埋前进行好氧稳定预处理也是较好的低碳处理方式。低碳化处理作为污泥处理的新策略,必须与具体区域的经济、技术、社会条件相结合,以适应中国污泥处理从卫生无害到碳减排的多层次需求。     

SBR反应器中好氧颗粒污泥的培养及性能试验

以厌氧颗粒污泥为接种泥,采用人工配制的模拟生活污水,在SBR反应器中成功培养出好氧颗粒污泥。试验表明：以二次成核说作为理论支持,通过提高COD负荷和逐渐减少污泥沉降时间所造成选择压促进好氧颗粒污泥的形成。所形成的颗粒结构密实,沉降性能好,生物活性高,外表呈橙黄色,粒径在0.5-1 mm,SVI为40 mL/g,MLSS为7 037 mg/L。该SBR系统对COD、氨氮的去除率均达到95%以上,对TP的去除率也达到80%,具有良好的同步脱氮除磷效果。     

Effects of Different States of Fe on Anaerobic Digestion: A Review

Anaerobic digestion is widely used in the treatment of industrial wastewater, excess activated sludge, municipal waste, crop straw and livestock manure, with the functions of environmental protection and energy recovery. This review summarizes and evaluates the present knowledge of effects of different states of Fe (ZVI, Fe (II), Fe (III)) on hydrogen and methane production in anaerobic digestion process. The potential promotion effects of iron oxides nanoparticles (IONPs), especially magnetite nanoparticles on anaerobic digestion are also mentioned. Fe plays important role in transporting electron, stimulating bacterial growth and increasing hydrogen and methane production rate by promoting enzyme activity. Adding Fe with different morphologies and valence states in anaerobic digestion to increase biogas (hydrogen and methane) production and enhance organic matter degradation simultaneously, which has attracted many scientists’ attention in recent years. Rapid progress in this area has been made over the last few years, since Fe is essential to the fermentative hydrogen and methane production, while few is known about how Fe affects the fermentative biogas production. This review is significant to maintain the stable operation of the biogas project.     

功率超声对脱金属效果的影响

对超声波辅助脱除辽河蜡油中金属进行了初步研究,考察了超声波的参数对脱金属效果的影响。实验结果表明,超声波脱金属效果明显优于未加超声波的脱金属效果,可在较短时间内达到较高的脱金属率。在超声波频率为28kHz、超声波作用方式为连续式、超声强度为10W/cm2时脱金属效果较好,锌脱除率可达到90%,钙和镍的脱除率达到80%以上。     

超声波技术在污泥处理中的应用

伴随着城市化进程加快与工业迅速发展,产量日益增加的污泥已对城市生态环境造成极其严重的威胁。为了有效地消除这种环境卫生公害,并且促进其资源化,提出了采用超声波技术进行污泥处理之建议,在总结国内外相关研究现状的基础上归纳出该技术的三大主要优势:杀菌、除臭、提高污泥稳定性;污泥减量效果显著;促进污泥中氮、磷量的增加,有利于污泥资源化;改善污泥絮凝脱水性能。最后指出了目前国内该技术所急需解决的问题,以明确今后的研究方向与重点。     

丝状膨胀好氧颗粒污泥细菌组成及丝状膨胀的控制

采用构建16S rDNA克隆文库方法对发生丝状膨胀的好氧颗粒污泥的细菌种群进行研究.结果表明,丝状膨胀的好氧颗粒污泥共包含六大类群,分别是β-proteobacteria(36.23%)、Sphingobacteria(20.29%)、δ-Pro-teobacteria(13.04%)、Flavobacteria(10.14%)、γ-Proteobacteria(1.45%)和Actinobacteria(1.45%),通过序列比对可知好氧颗粒污泥中存在Sphaerotilus natans等丝状菌,但根据所占比例确定其不是导致好氧颗粒污泥丝状膨胀的细菌.对膨胀颗粒污泥外边缘的丝状微生物进一步鉴定,发现它属于丝状真菌.试验验证了进水pH随运行时间降低是导致葡萄糖配水培养好氧颗粒污泥发生丝状膨胀的主要原因.采用缩短运行周期、运行过程中投加NaHCO3和减少曝气量的方法均可预防好氧颗粒污泥的丝状膨胀,但投加碱度是最直接有效的方法,且在发生丝状膨胀初期还可通过该方法控制膨胀.     

活性污泥长期好氧饥饿下的微生物种群结构演化

为考察好氧饥饿环境对活性污泥硝化及除磷性能的影响,研究活性污泥在长期好氧饥饿条件下的微生物种群结构变化,以具有良好硝化和除磷性能的活性污泥为实验对象,利用Illumina高通量测序平台分别考察活性污泥好氧饥饿处理3,7,14和30 d后的微生物种群结构特性及差异.结果表明:好氧饥饿时间越长,活性污泥硝化及除磷性能所受的影响越大,污泥的种群结构变化越明显.硝化菌和除磷菌等相关功能细菌在短期(7 d)好氧饥饿过程中,可分别利用细菌衰亡裂解释放的氨氮和胞内储能物质进行细胞维持,确保系统硝化及除磷性能的恢复,同时恢复期氨氧化菌快于亚硝酸氧化菌的活性恢复速率促进了系统由全程硝化向短程硝化的转变;而随着好氧饥饿时间的延长,功能细菌的种群丰度均逐渐减少.此外,活性污泥微生物种群结构在30 d好氧饥饿过程中经历了一个动态变化过程,既有优势种群(如Proteobacteria和Bacteroidetes等)的逐步消亡,又有适应好氧饥饿环境的菌种(如Firmicutes)增强成为新的优势菌群.     

剩余污泥超声强化预处理及其厌氧消化效果

采用超声预处理方法破解剩余污泥,考查污泥理化性质的变化以及后续厌氧消化的性能。在3种不同超声波电功率密度下破解污泥,并对超声波电功率密度1.5 W/mL、超声30 min处理后的污泥进行厌氧消化实验,结果表明：污泥溶解性COD随着超声时间和超声波电功率密度的增加而线性上升.当超声波电功率密度分别为0.8和1.5 W/mL、作用30 min后,污泥溶解性COD是原泥的4.7倍和6.0倍.超声后污泥的pH值和碱度均有下降,同时污泥溶液的颗粒尺寸减小.超声污泥经厌氧消化后总COD去除率较对照组上升了13.5%.在5%污泥投配率下,超声组反应器在10 d内即达到稳定产气状态,超声污泥的平均日产气量提高了57.9%.     

活性炭粉末对好氧颗粒污泥形成及性能的影响研究

在SBR反应器中,以普通絮状活性污泥作为接种污泥,采用模拟豆浆废水培养好氧颗粒污泥,研究投加活性炭粉末的粒径大小及曝气量、沉降时间对好氧颗粒污泥形成的影响．实验结果表明,好氧颗粒污泥最佳培养条件为上升速度1．4cm／s、沉降时间2min、活性炭粉末粒径140目,14d污泥颗粒化．培养成熟的好氧颗粒污泥表面与内部可见活性炭;颗粒污泥表面由较多交织缠绕的丝状菌和大量的菌体而组成,内部呈孔隙、层状结构,发现有兼性厌氧球菌;具有较好的机械强度,沉降速度为普通活性污泥的5倍以上．污泥全部颗粒化后,COD负荷达2．6～3．2g／L·d,COD去除率达到70％～94％．     

蜂巢石强化 UASB 反应器处理垃圾渗滤液研究

向厌氧系统中投加载体材料是提升反应器稳定性及厌氧效率的有效手段.本试验将蜂巢石投加到上流式污泥床反应器(UASB)中,研究其对垃圾焚烧发电厂渗滤液厌氧消化效率的影响及厌氧污泥中产甲烷菌群落结构的变化.试验结果显示,投加蜂巢石缩短了UASB污泥驯化时间,与未投加蜂巢石的反应器相比,CODCr去除率提前12天稳定达到85％以上;污泥形貌观察及粒径分布测试表明,蜂巢石作为固定微生物的载体能够有效加速污泥颗粒化进程,运行至第15天,投加蜂巢石的反应器中粒径大于0.2 mm的污泥占比53.17％,高于未投加蜂巢石反应器的31.92％,形成了更加密实、更大的颗粒污泥.当有机负荷逐步提升至28.77 kgCODCr/(m3·d)时,投加蜂巢石的反应器CODCr去除率仍稳定达到97％,所能承受的最大有机负荷是未投加蜂巢石反应器的2倍以上.高通量测序表明,有机负荷提升后,投加蜂巢石反应器中产甲烷丝菌(Methanosaeta)代替产甲烷杆菌(Methanobacterium)成为优势种属.     

Effects of extracellular polymer substances on aerobic granulation in sequencing batch reactors

The effects of extracellular polymeric substances (EPS) on aerobic granulation in sequencing batch reactors (SBR) were investigated by evaluating the EPS content, and the relationship between EPS composition and surface properties of glucose-fed aerobic granules. The results show that aerobic granular sludge contains more EPS than seed sludge, and it is about 47 mg/gMLSS. Corresponding to the changes of EPS, the surface charge of microorganisms in granules increases from -0.732 to -0.845 meq/gMLSS, whereas the hydrophobicty changes significantly from 48.46% to 73.16%. It is obviously that changes of EPS in sludge alter the negative surface charge and hydrophobicity of microorganisms in granules, enhance the polymeric interaction and promote the aerobic granulation. Moreover, EPS can serve as carbon and energy reserves in granulation, thus the growth between the interior and exterior bacteria is balanced, and the integrality of granules is maintained. SEM observation of the granules exhibits that EPS in granules are ropy; by mixing with bacteria, compact matrix structure can be formed. The distribution of EPS in granules profiles the importance of EPS storage. It can be concluded that EPS play a crucial role in aerobic granulation.