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。     

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。     

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。     

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。     

热碱预处理改善低有机质污泥厌氧消化性能的效果

以高含固率(10%)、低有机质含量(VS/TS值<0.5)的污泥为对象,研究在控制pH值为11时不同加热温度的热碱预处理对其溶胞效果的影响,并通过厌氧消化产甲烷潜力(BMP)试验评价其对厌氧消化性能的促进作用。结果表明:SS的减量化程度以及COD、TOC、蛋白质和碳水化合物的溶出效果随着热碱处理时加热温度的上升而不断提高,且在100℃以上变化更趋明显。在经pH值为11、120℃加热处理30 min后,COD溶出率和对SS的去除率达到最大分别为54.1%和11.6%。在热碱联合预处理过程中,伴随着有机物的溶出,各种元素也不断由固相释放至液相。C、N和P三种元素的溶出率在加热温度为120℃时达到最大,分别为69.1%、76.2%和86.1%。BMP试验显示,经pH值为11、加热温度分别为100℃和120℃的热碱预处理后,低有机质污泥厌氧消化25 d的沼气产率比空白分别提高了37.7%和41.5%,其对应的VS去除率分别为34.8%和37.9%。     

污泥溶胞预处理对絮体结构和细胞凋亡的影响

针对酸、碱、热预处理对剩余污泥的溶胞效果,考察污泥溶胞过程中粒径分布、剪切敏感性(KSS)、絮体强度(FS)和絮凝能力(FA)等的变化,同时结合流式细胞技术从细胞凋亡角度,研究污泥溶胞过程的细胞损伤情况。结果表明,与原污泥相比,当p H值=4、11、12时,KSS增幅较大;当p H值=12时FS下降幅度最大;当采用碱处理(p H值=11和12)时,FA明显下降。流式细胞仪检测结果表明,当p H值=2和12时凋亡细胞所占比例均有明显提高。     

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。     

外加酶强化剩余污泥水解研究概述

外加酶预处理技术可促进剩余污泥的水解,加快污泥消化速率,同时增加产气量。单酶预处理剩余污泥,碱性蛋白酶有着更好的水解效果,其最适条件为:pH值8.0,固液比1:4,酶浓度2%,温度55℃,反应时间4h;纤维素酶和链霉蛋白酶E联合是目前复合酶预处理中效果最好的,污泥中SS减少80%.颗粒性COD;减少93%,而TCOD减少了97%,TSS也从25g/L降到5g/L;联合酶预处理中,在蛋白酶浓度20mg/gTS、EDTA-2Na浓度0 20g/gTS和55℃条件下,SCOD浓度最高可达16878mg/L,多糖浓度最高可达2695.3mg/L,NH4+-N浓度也达到最大值156.73mg/L。     

超声/碱预处理剩余污泥的中温厌氧消化效果

考察了超声/碱联合预处理对剩余污泥中温厌氧消化的影响,并与原污泥直接进行厌氧消化的效果进行了比较.试验结果表明,在高投配率(10%)下原污泥直接进行厌氧消化对有机物的去除率不高,经过超声/碱预处理后,消化过程中对TCOD的去除率提高了29.6%,单位污泥的日均产气量提高了67.9%,对VS和VSS的去除率分别提高了58.9%和28.6%.     

超声/厌氧消化处理剩余污泥参数优化及机理研究

针对污水厂剩余污泥量大和低C/N污水脱氮碳源不足问题,将剩余污泥破壁作为碳源回用,具有较强的可行性和现实意义。为此,研究了超声联合厌氧消化工艺破解剩余污泥的适宜运行参数和溶出物质的效果,并探究了污泥破解机理。通过对SCOD、蛋白质、多糖、VFAs的浓度变化趋势进行分析,确定了超声联合厌氧消化工艺的最佳组合参数：声能密度为1.5 W/mL,处理时间为30 min,厌氧消化处理时间为7 d。对剩余污泥进行超声预处理发现,随着声能密度的增强,污泥液相中各物质浓度增大,但30 min以后各物质浓度的增长趋势逐渐变缓。厌氧消化能够帮助污泥溶胞,并且可以提升VFAs浓度。通过污泥粒径的变化可知,超声可以破坏污泥的絮体结构,进而加快水解过程,缩短厌氧消化时间。     

好氧颗粒污泥胞外聚合物提取方法研究

采用4种方法(热、超声、高压、碱处理)分别研究在不同的作用时间和方式下对好氧颗粒污泥EPS的提取效果。综合考虑各提取方法的提取效果及对于污泥细胞的破坏程度后,确定热处理(80℃,30min)和超声波提取(320W,40s)法均是可行的,其中热处理提取产物中多糖、蛋白质分别为30.3、8.1mg/gVSS,而超声波则分别为24.3、10.8mg/gVSS。好氧颗粒污泥EPS中多糖含量高于蛋白质,在热处理及超声波提取的产物中,多糖与蛋白质之比分别为3.7与2.3。     

剩余污泥中微生物蛋白质提取工艺研究

以福州洋里污水处理厂的剩余污泥作为实验原料,采用碱水解法和碱-超声波耦合法分别提取剩余污泥中的蛋白质,探讨了超声波功率、p H值和温度对剩余污泥中蛋白质提取的影响,同时对比了2种方法对蛋白质的提取效果。结果表明:碱水解法的最佳条件为p H=12.5,温度为30℃;碱-超声波耦合法的最佳条件为p H=12,超声波功率为650 W。2种方法对蛋白质的提取效率分别为25.24%和27.24%。碱-超声波耦合法优于碱水解法。     

冷冻预处理对剩余污泥性质的影响研究

为了提高污泥的有机物溶出率,以利于后续生物处理,采用冻/融技术对城市污水厂的剩余污泥进行预处理,考查了冷冻时间对污泥理化特性的影响。结果表明,冻/融处理可以破解污泥,将固体物质转化为液相成分。随着冷冻时间的增加,污泥pH值下降,SCOD和碱度上升;冷冻污泥的SS和VSS值与冷冻时间相关。粒径分布和微观结构观察也证实了污泥絮体已被破坏。与混合污泥(初沉污泥+剩余污泥)相比,剩余污泥粒径分布的变化更加显著。剩余污泥和混合污泥经过冻/融(72h/3h)处理后,有机物溶出效果较好,污泥的物理特性也得到了改变。     

剩余污泥胞外聚合物热提取方法优化研究

活性污泥作为污水生物处理的主体在污水二级生化处理过程中起到主导作用,但作为污水生物处理产物的剩余污泥不仅含有活性微生物有机体,而且含有大量的以胞外聚合物(EPS)形式存在的有机物,从活性污泥资源化利用角度出发开展EPS提取方法的研究具有重要的现实意义.以实际生活污水处理MBR系统的剩余污泥为研究对象,研究了在不同热提取反应温度(50～80℃)和时间(15～60min)条件下EPS热提取的效果及其组分变化.研究结果表明,当热提取温度为80℃、提取时间为45min时EPS提取效果最佳,其提取量为175.21mgCOD/gVSS,其中蛋白质、腐殖酸、多糖提取量高达29.83、24.48、32.95mg/gVSS,但高温导致的美拉德反应可能引起EPS提取组分的变化.     

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。     

超声处理对系统剩余污泥减量效果的研究

在运行稳定的连续流活性污泥系统中采用超声处理剩余污泥并将其返回系统,考察声能密度、超声作用时间和超声污泥回流比对系统剩余污泥减量效果的影响.结果表明,当超声污泥回流比为1∶24、声能密度为0.4 W/mL、超声时间为5 min时,系统污泥日平均产量为13.6 mg/(L·d),减量效果达到95.81%,此时出水COD为73 mg/L、NH4+-N为7.99 mg/L、TN为18.67mg/L,达到<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)的二级排放标准.此外,系统中污泥的沉降性能及其有机质含量并没有受到显著影响.     

微氧颗粒污泥强化剩余污泥与餐厨垃圾协同消化

为确定剩余污泥高效消化的有效方式,采用不接种颗粒污泥(NOGS)和接种颗粒污泥(GS)的EGSB反应器处理含固率为10%的剩余污泥。在27～33℃的中温条件下,当回流量为10 L/h、液体上升流速为1. 5 m/h、消化时间为21 d时,对比NOGS-EGSB厌氧消化剩余污泥、GSEGSB厌氧消化剩余污泥、GS-EGSB厌氧消化热水解(90℃、45 min)的剩余污泥(+后期微氧)和GS-EGSB微氧消化剩余污泥(+后期餐厨垃圾协同消化)的运行效果。结果表明,EGSB反应器中回流形成的适度搅拌能强化对剩余污泥的处理。高活性颗粒污泥内丰富的微生物菌群的集群协同作用保证了对剩余污泥的高效处理效果。热水解能够强化剩余污泥中微生物的溶胞效果,提高微生物细胞中有机物的溶出率,但微氧曝气对溶出后有机物的降解更有效。微氧EGSB反应器能够高效处理剩余污泥,少量餐厨垃圾的加入能够促进剩余污泥的消化。高活性颗粒污泥、微氧曝气、餐厨垃圾协同消化是EGSB反应器高效处理剩余污泥的关键因子。     

污泥厌氧催化快速发酵产VFAs的试验研究

分析了超声预处理与投加表面活性剂联合技术加快剩余污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFAs)的速度。通过单因素试验研究了表面活性剂种类、投加量、初始pH值、发酵时间、温度以及外加厌氧菌种对产VFAs的影响。试验结果表明,相同条件下,当正己基烷基糖苷(APG)、脂肪醇聚氯乙烯醚(JFC)、鼠李糖(TDP)作为表面活性剂时,APG产酸量最高;在超声预处理后,当APG用量为0. 8 g/600 mL、初始pH值为11、发酵时间为4 d、发酵温度为35℃且不添加厌氧菌种时,最大产酸量为1 300 mg/L(以COD计);添加厌氧菌种后,最大产酸量为3 650 mg/L,产酸量较之前提高了3倍,且VFAs中乙酸的含量也达到最大。     

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)。     

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。