超声波协同生物法提取剩余污泥中蛋白质的研究

采用超声波协同碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶的生物法来水解剩余污泥,以蛋白质提取率为指标,分析了在超声预处理的条件下,这两种不同酶对剩余污泥处理效果的影响。结果表明,碱性蛋白酶水解提取法的最佳条件是:碱性蛋白酶的浓度为6%,固液比为1∶6,水解温度为50℃,水解时间为4 h;蛋白质的提取率为65.72%。木瓜蛋白酶水解的最佳条件是:木瓜蛋白酶的浓度为6%,固液比为1∶4,水解温度为50℃,水解时间为5 h;蛋白质的提取率为62.63%。在优化的试验条件下,超声波协同碱性蛋白酶提取剩余污泥中蛋白质的效果要优于协同木瓜蛋白酶。     

水解酸化池预处理低碳生活污水的效能分析

为了提高低碳氮比生活污水的脱氮效能,在缺氧池前设置水解酸化池,通过水解酸化作用改善进水碳源,同时对回流剩余污泥进行降解,以期达到改善进水碳源可生化性、提高其可利用率、减少外碳源投加量并实现污泥减量的目的。分别考察了水解酸化池对污水单独进行预处理以及对污水和回流污泥同时进行预处理情况下的作用效能及其对系统脱氮的影响。结果表明:两种预处理条件下,理论B/C值都大于0.65,出水SCOD/COD的平均值和出水VFA浓度均高于进水,单独污水水解酸化的出水SCOD减少较多,对TN的去除率仅为47.8%;回流剩余污泥后,温度>20℃且每日分4次共回流20 L剩余污泥的TN去除效果明显优于单独污水水解酸化和温度<20℃且每日分2次共回流10 L的运行效果,两种回流量条件下对TN的去除率分别为71.9%和66.1%,污泥减量率分别为58%和56.3%。     

剩余污泥资源化提取蛋白质方法的优选

剩余污泥中蛋白质的资源化利用是目前研究的热点,污泥预处理则是实现污泥中蛋白质释放的重要途径。为了进一步提高剩余污泥中蛋白质的溶出效果,选取热碱预处理、超声碱联合预处理、溶菌酶预处理对污泥进行溶胞,以蛋白质提取浓度为主要指标进行参数优化,并利用等电点法对粗提取蛋白进行纯化回收。结果表明:溶胞效果热碱预处理(pH值13、温度140℃、时间1.5h,2 062.98mg/L)超声碱联合预处理(497.76mg/L)溶菌酶预处理(269.95mg/L),且在pH值为3时热碱预处理蛋白质纯化回收率可达62.42%。试验结果表明:热碱预处理在提取效果方面较另外两种方法优势明显,具有良好的利用前景。     

污泥热水解过程中磷的释放规律与影响因素

剩余污泥中富含磷物质,具有较大的回收利用价值。从污泥中高效回收磷最重要的步骤是将磷尽可能地释放到溶液中。以含固率为5%的剩余污泥(干污泥中磷占比为1. 1%)为研究对象,进行了热水解磷释放规律研究。结果显示:当采用低温水解与投加酸联合处理剩余污泥时,污泥絮体被破坏,磷的释放量显著增加。当温度为75℃、加热时间为1 h、pH值为3时,TP和IP的释放量可达到最大,分别为311. 9 mg/L和293. 8 mg/L,是原污泥液相中TP和IP含量的7. 9倍和8. 4倍。将经上述条件处理的污泥混合液在35℃下静置24 h,污泥液相中NH+4-N浓度由96. 0 mg/L提高到318. 7 mg/L,同时伴随着SCOD浓度的明显减小。因此,通过低温短时热水解联合酸处理可显著提高污泥中磷和氨氮的释放量,可为后续以鸟粪石沉淀法回收磷创造有利条件。     

超声波/碱协同溶胞—隐性生长系统的污泥减量效果

采用400 m3/d的溶胞—隐性生长中试系统连续处理城市污水,并将低能量密度超声波/碱协同溶胞与水解酸化耦合用于其污泥预处理,考察了该系统的污泥减量效果、出水水质和剩余污泥预处理情况。结果表明:中试系统的表观产率系数为0.33 kgVSS/kgCOD,污泥减量效果可达46.78%。运行期间系统出水水质较好,预处理体系对TCOD的去除率为10.46%,为溶胞—隐性生长系统贡献了2.10%的污泥减量效果。经预处理后污泥上清液的SCOD、VFA、NH4+-N、TN、TP和pH值分别为2 525.00 mg/L、27.30 mmol/L、106.90 mg/L、264.25 mg/L、105.18 mg/L和8.73。可见,低能量密度超声波/碱协同溶胞与水解酸化组合技术适用于隐性生长污泥减量系统的污泥预处理。     

接种嗜热菌对剩余污泥的溶解效果研究

研究了在65℃、微曝气条件下接种嗜热菌对剩余污泥溶解和污泥中各种营养成分变化的影响.将嗜热脂肪芽孢杆菌AT07-1的培养液接种到2种不同浓度(TSS分别为14、21g/L)的剩余污泥中,并与不接种的进行对比.结果表明,接种嗜热茵AT07-1能够促进污泥中悬浮固体的溶解,2 d时TSS的溶解率分别为38.58%、31.98%,比不接种的分别提高了14.23%、10.14%,挥发性悬浮固体(VSS)的溶解率分别为53.83%、46.64%,比不接种的分别提高了21.99%、18.64%;微曝气条件下溶解性COD(SCOD)和挥发性脂肪酸(VFA)得到累积,SCOD的最大累积量分别为5 459、7 838 mg/L,VFA的分别为4 285、5 578 mg/L,这有利于厌氧消化产气;污泥溶解产生的蛋白质被蛋白酶快速水解,蛋白质浓度先升高后降低;总糖浓度总体呈现先升高后降低的趋势;pH则是先升高后略微降低.     

间歇膨胀水解工艺处理综合城镇污水的研究

采用间歇膨胀水解工艺处理综合城镇污水,在水力停留时间(HRT)为8.5～16.5 h条件下,考察了反应器内污泥浓度、对COD和SS的去除率及B/C值的变化情况.结果表明:在进水COD为900～l300 mg/L、SS为500～800 mg/L的条件下,反应器内污泥浓度>10 g/L,且在1～4 m高度范围内污泥浓度与反应器高度呈线性关系;当HRT<13.5 h时对COD的去除率<20%,当HRT>13.5 h时对COD的去除率>25%;B/C值的变化与COD去除率的相反,当HRT为8～9h时B/C值的增加幅度最大,当HRT>13.5 h时B/C值的增幅迅速变小;对SS的去除率>65%.水解出水经接触氧化/混凝沉淀工艺处理后,COD、pH值、NH<,3>-N、TP分别为95.3 mg/L、8.27、6.27 mg/L、0.39 ms/L,完全满足企业提标后的排放要求.     

SDS和SDBS强化污泥水解的实验研究

在污泥中投加2种表面活性剂SDS和SDBS进行预处理,从COD溶出率、溶解性糖类和蛋白质3个方面对预处理后污泥的性质进行了研究。结果表明,二者的加入极大地促进了污泥的水解,低剂量范围时SCOD随投加剂量增加而显著升高,投加剂量在50 mg/g dw以上时SCOD增幅不明显。SCOD分别由初始时的638.5 mg/L最高上升到6 446.8 mg/L(SDBS)和4 857.2 mg/L(SDS),溶出率分别由初始时的5.8%最高上升到37.3%(SDBS)和30.2%(SDS)。在0~150 mg/g dw剂量范围内,溶解性糖类和蛋白质随两者投加剂量增加呈线性升高趋势,溶解性糖类分别由初始时的3.54 mg/L最高上升到95.56 mg/L(SDBS)和64.20 mg/L(SDS)。溶解性蛋白质分别由初始时的11.72 mg/L最高上升到706.30 mg/L（SDBS）和541.08 mg/L（SDS）。氨氮和VFA浓度也随投加量升高,氨氮浓度分别由初始时的4.21 mg/L最高上升到130.33 mg/L(SDBS)和102.74 mg/L(SDS);VFA浓度分别由初始时的21.27 mg/L最高上升到358.30 mg/L(SDBS)和283.12 mg/L(SDS)。     

CaO_2联合热预处理对污泥产酸的影响及菌群分析

以过氧化钙(CaO_2)联合热预处理剩余污泥后进行产酸发酵,分析溶解性COD(SCOD)、pH值、挥发性脂肪酸(VFAs)产量及微生物群落的变化,并以获得最高产量的VFAs为目的,得到最佳预处理工艺参数。结果表明,预处理能使污泥发酵初始SCOD含量上升;碱量固定时,所有实验组的SCOD含量均呈先上升后下降的趋势。预处理中温度的增加会使初始pH值呈下降趋势;相同温度下,随着碱量的增加,初始pH值升高。CaO_2联合热预处理对VFAs生成有促进作用。0.2 g/gVSS的CaO_2+90℃实验组、0.3 g/gVSS的CaO_2+70℃实验组的VFAs最大产量分别为3 101.7、3 097.4 mg/L,而前者达到峰值的发酵时间较早,故0.2 g/gVSS的CaO_2+90℃实验组为最佳方案。微生物测序结果表明,预处理均会增加后续发酵系统中产酸相关细菌的丰度,降低污泥中菌群总体丰度,其中联合预处理造成的菌群结构变化更显著。     

活性污泥中提取的藻酸作为铜吸附剂的研究

采用实验室培养的活性污泥提取藻酸并制备藻酸钙吸附剂,用于去除污水中的Cu2+,考察了其吸附和解吸性能及影响因素,并采用城市污水处理厂的剩余污泥进行验证.结果表明:pH值和藻酸钙投量对其吸附Cu2+有明显影响,当pH值为4、Cu2+初始浓度为100 mg/L、藻酸钙投量为0.7 g/L时,对Cu2+的平衡吸附量为41.96 mg/g;藻酸钙对Cu2+的吸附过程符合Langmuir模型;以盐酸为解吸剂,藻酸钙的解吸率可达到90%.实际剩余污泥可制备(203±11)mg/g的藻酸钙,对Cu2+的吸附量可达51.44 mg/g,而解吸率可达到94%.采用剩余污泥制备藻酸钙吸附剂,操作简单、成本低、对Cu2+的吸附高效、易于再生,具有工业应用前景.     

城市污水厂剩余污泥厌氧发酵产酸的中试研究

利用城市污水厂剩余污泥进行厌氧发酵产酸中试研究,在不添加任何药剂、SRT=15 d的条件下,考察温度在22~40℃之间变化时对发酵产酸以及氮、磷释放的影响,同时分析了污泥浓度空间分布与污泥水解之间的关系。结果表明:随着温度的降低,产酸量逐渐降低,但在22~28℃时产酸量基本稳定在90 mg/L;中试装置1~9 m高度处的污泥浓度与污泥水解程度呈线性相关,总体呈现先降后升的趋势,在7 m高度处污泥浓度降到最低值即1.39%,相应的SCOD、碳水化合物、TOC浓度也降到最低,分别为345.62、66.84、36.67 mg/L;随着温度的升高,发酵液中的氨氮含量逐渐增多,在38℃时达到最大值即147.13 mg/L,而磷酸盐含量的变化幅度则相对较小。     

碱预处理污泥厌氧发酵产氢研究

为了研究碱处理污泥厌氧发酵产氢情况,对原污泥进行不同p H值的碱预处理。结果表明,在所考察的碱性预处理p H值范围(9~12)内,碱预处理p H值越大,对耗氢菌的抑制作用及溶胞作用越强,相应的产氢量和产氢率也最高。经过p H值=12碱性预处理后在最佳初始p H值下厌氧发酵产氢,其污泥累积产氢量为5.45 m L/g DS。在此过程中,蛋白质降解量为9 395.59mg/L,总糖降解量为2 446.63 mg/L,以蛋白质降解为主;TVFA及NH_4~+-N浓度呈不断上升趋势,TVFA中乙酸比例最高。     

处理综合城镇污水的SBR工艺提标改造研究

采用间歇膨胀复合水解工艺预处理综合城镇污水(B/C值0.3,TN为30~80 mg/L,SS300 mg/L),考察了不同HRT下,水解反应器出水B/C值的变化以及对COD的去除率和污泥浓度。结果表明:在HRT由16 h降低到6.5 h的过程中,水解反应器的B/C变化值由-0.06提高到0.07,而COD去除率由42%降低到22%,在HRT为8 h条件下,B/C变化值和COD去除率分别为0.07和27%。间歇膨胀复合水解池出水经SBR处理后,其COD、NH+4-N、TN分别为65、0.75、17.71 mg/L,而生产性SBR出水的COD、NH+4-N、TN分别为93、16.4、34 mg/L。应用悬浮生物滤池处理生产性SBR池出水,在HRT为2 h、温度为14~19.5℃、进水NH+4-N为21.8~41mg/L条件下,出水NH+4-N为1.6~12.79 mg/L,平均去除率为74.6%,NH+4-N负荷为0.238kg/(m3·d)。可见,间歇膨胀复合水解与悬浮生物滤池工艺适用于综合城镇污水的提标改造。     

不同含固率污泥热水解后厌氧消化特性及有机物转化

以城市污水处理厂初沉污泥、混合污泥及脱水污泥为对象,研究不同含固率污泥经热水解后的厌氧消化特性及其有机物转化规律。结果表明,热水解后高含固污泥的中温厌氧消化甲烷产率最高(291.8 m L/g VS),其次为热水解后常规初沉污泥高温厌氧消化(272.3 m L/g VS)。各工艺条件下未经热水解预处理的污泥厌氧消化水解率(32%~37%)均低于热水解后的水解率(52%~56%),有机物水解仍是未经预处理高含固污泥厌氧消化过程的限速步骤,是厌氧消化工艺改进的主要目标。水解污泥中有机物可快速、高效降解,热水解预处理可有效加速后续甲烷化进程。经综合考虑,高含固污泥经过热水解预处理后的中温厌氧消化性能最优,可作为城市污水处理厂污泥处理的首选工艺。     

改进污泥水解制取蛋白质工艺的研究

为改进污泥水解蛋白质的制取工艺,设计了正交试验来研究污泥水解的最佳反应条件,分析了污泥种类和形态对水解效果的影响,在此基础上提出了制取蛋白质的碱法循环水解工艺。结果表明,污泥水解的最佳条件是：固液比为1：2（每100g鲜泥加水200mL）,温度为121℃,石灰（25％）与NaOH（2％）配合催化;干污泥的水解效果好于鲜污泥,回流污泥的水解效果好于剩余污泥;碱法水解只需循环4次,便可使水解液的蛋白质浓度达到72．465g／L,符合实际生产的要求。     

超声预处理污泥发酵液作为反硝化聚磷补充碳源研究

剩余污泥含有丰富的有机物和氮、磷等营养物质,对其进行超声预处理及水解酸化可回收溶解性的有机物及水解产物作为生物脱氮除磷工艺的补充碳源。以增加水解酸化后污泥上清液中的挥发性脂肪酸(VFA)为目的,研究了超声声能密度及超声时间对污泥水解酸化释放SCOD和VFA的影响以及污泥水解酸化产物作为反硝化聚磷工艺补充碳源的可行性。结果表明,超声预处理可以有效促进污泥的水解酸化,在一定的范围内增加超声时间和声能密度可以提高水解酸化过程中产生的SCOD和VFA浓度;有利于水解产酸的超声预处理条件是声能密度为1. 5 W/mL、超声时间为10 min。在实际污水中投加污泥发酵液作为补充碳源可以提高反硝化聚磷系统对PO_4~(3-)-P的去除率,且发酵液/实际污水体积比为1/35时去除率最高;长期以污泥发酵液作为补充碳源,随着运行时间的增加,系统对PO_4~(3-)-P的去除率不断提高,运行20 d以后去除率达到了100%。     

活性污泥法处理甲醛废水的试验研究

考察了活性污泥法对甲醛废水的处理效果.结果表明,活性污泥法对甲醛废水的处理效果较好,在甲醛初始浓度为400 mg/L、污泥浓度为4 g/L、温度为25℃的条件下,反应10 h后,对甲醛、COD、甲醇、三聚甲醛、二氧戊环和苯的去除率分别达99.9%、83.3%、99.84%、58.48%、78.62%和94.19%;活性污泥法耐受的最高甲醛浓度为400 mg/L左右,适宜的反应时间为8 h.     

碱调理超声破解污泥产酸及生物群落研究

通过加碱将超声预处理污泥的初始pH值调整为7～12,在室温条件下考察破解污泥的水解酸化效果。结果表明:超声破解污泥的SCOD浓度与pH值呈正相关,且当污泥酸化的最佳初始pH值为11时,挥发酸的浓度达到1 751 mg/L。利用PCR-DGGE对不同初始pH值下水解酸化过程中的微生物进行分析,发现β-Proteobacteria、γ-Proteobacteria、Bacteroidetes是参与反应的主要细菌。     

超声及碱处理促进剩余污泥水解的试验研究

剩余污泥水解是解决污水处理厂生物脱氮除磷的碳源不足和实现污泥资源化的重要途径。采用3个平行反应器,在35℃、厌氧条件下研究了剩余污泥以及经过超声预处理和碱处理(pH=10±0.1)的剩余污泥的水解过程。结果表明:超声预处理以及碱处理均能促进剩余污泥的水解,它们对污泥的平均比降解速率较原污泥可分别提高39.4%和93.9%,SCOD的平均溶出速率可分别提高92.9%和150.4%。另外,碱处理后水解对剩余污泥的降解比超声预处理的更快、更彻底。根据污泥比降解速率、SCOD溶出速率以及营养物释放速率大小,可认为水解过程分多阶段进行,其中污泥比降解和SCOD溶出速率在第Ⅰ阶段(0～2d)最大,磷释放速率在第Ⅱ阶段(4～6d)最大。透射电镜扫描结果表明:剩余污泥水解的次序为EPS、胞内物质、细胞壁。     

好氧颗粒污泥的培养及实现同步脱氮

采用厌氧颗粒污泥和少量活性污泥为种泥,进水为人工配水,在SBR反应器中采用逐渐减少污泥沉降时间的方法造成选择压,培养出了好氧颗粒污泥,颗粒污泥粒径在2 mm左右、SVI值为20 mL/g左右、MLSS为10 g/L左右。结果表明:成熟的好氧颗粒污泥对COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为94%、97.5%和68.6%,出水COD、NH4+-N和TN平均浓度分别为64.74、1.92和27.53 mg/L,出水NO3--N和NO2--N平均浓度分别为18.01和4.44 mg/L。结合微生物相观察,可以判断好氧颗粒污泥实现了同步脱氮。