污水污泥厌氧消化的超声预处理研究进展

超声预处理是促进污水污泥厌氧消化的较佳技术.从厌氧消化及超声作用原理出发,对超声预处理强化污水污泥厌氧消化的影响因子(底物因子及操作因子)进行了分析,并对其应用前景进行了展望,提出了其今后的研究方向.     

污泥厌氧消化预处理技术综述

综述了目前研究比较广泛的污泥预处理技术,包括酸碱法、超声波法、热解法、γ-射线辐照法、臭氧氧化法、高铁酸钾氧化法、电化学氧化法、生物酶法以及联合法等技术,分别分析了它们的原理、特点、处理效果以及应用前景.     

污泥厌氧消化预处理技术综述

综述了目前研究比较广泛的污泥预处理技术,包括酸碱法、超声波法、热解法、γ-射线辐照法、臭氧氧化法、高铁酸钾氧化法、电化学氧化法、生物酶法以及联合法等技术,分别分析了它们的原理、特点、处理效果以及应用前景。     

改善污泥厌氧消化性能的预处理技术

厌氧消化是污泥稳定化处理的主要技术之一。通过采用一定的预处理技术,破坏细胞结构,释放有机质,促进污泥的水解速率,从而改善污泥厌氧消化性能。该文综述了几种国内外目前研究较为广泛的预处理技术,主要包括热预处理法、转动球磨法、高压喷射法、超声波预处理法、酸预处理法、碱预处理法和氧化法等技术,并分别探讨了各种技术的作用原理、特点、处理效果及应用前景。     

基于动力学模型的污泥厌氧消化预处理方法比较研究

水解是污泥厌氧消化的限速阶段,采用超声波、碱、零价铁-过硫酸盐氧化3种预处理技术可以有效加快水解,促进污泥厌氧消化。通过序批式实验得到3种技术的最优参数分别是:20 k Hz超声波、10 g/L Na OH、c(Fe)=c(S2O28-)=30 mmol/L。采用一阶动力学模型、修正一阶动力学模型和Gompertz模型对最佳预处理参数下的污泥产甲烷曲线进行拟合,Gompertz模型的拟合精度较高且动力学参数具有实际意义。Gompertz模型的拟合结果表明,原污泥厌氧消化的最大产甲烷速率为6. 09 m L/(g·d),经过超声波、碱、氧化预处理后,污泥的最大产甲烷速率分别提升至9. 17、7. 12、8. 72 m L/(g·d);原污泥厌氧消化的迟滞时间为3. 03 d,经过超声波、碱、氧化预处理后,污泥的迟滞时间分别缩短至1. 05、1. 60、1. 61 d。     

碱预处理工艺强化脱水污泥厌氧消化

以城镇污水处理厂污泥为研究对象,采用批次试验系统研究碱预处理对污泥溶胞及厌氧消化的强化效果。结果表明,污泥在碱性环境中有较高的水解和产酸能力,碱处理对污泥溶胞及厌氧消化产甲烷均有明显的促进作用。在一定范围内,溶胞率随pH的增加而增加。在pH值=12时,处理2 h,蛋白质、多糖和VFA浓度分别是对照组的58、55.7、1.85倍,其中,乙酸含量高达76.1%;相应的污泥厌氧发酵累积甲烷产量为105.6 mL/(g VS),较对照组提升31%。主要是因为,氢氧化钠中氢氧根和钠离子对污泥水解和产酸均有一定的促进作用;钠离子能够提高污泥的溶解率,在增大蛋白质和多糖溶出率的同时,抑制产甲烷生物的生长,从而促进VFA的累积。因此,在pH值=12的条件下处理2 h,可使污泥产甲烷量和产气效率显著提高。     

强化污泥厌氧消化的前处理技术研究进展

厌氧消化前采用不同的预处理方法是增强厌氧消化性能的关键,预处理能促进污泥内微生物细胞的分解,加速胞内物质的释放,加快污泥的水解速率.综述了当前研究和应用较多的物理、化学和生物法等污泥预处理技术,如热处理、冻融法、超声波处理法、酸碱法、加盐法、凝聚与絮凝调理、生物酶处理等,分析了各种方法的原理、特点和处理效果.     

碱预处理耦合零价铁强化含油污泥厌氧消化

含油污泥通常含较多的生物难降解性有机化合物,且污泥黏度大,乳化程度高,导致其厌氧消化潜力较低。污泥细胞破壁较慢,是污泥厌氧消化的限速步骤。本研究通过对含油污泥进行碱预处理,实现了污泥细胞破壁,并检测到胞内有机物质大量溶出,进而加快污泥水解为溶解态的小分子有机物,提高厌氧消化效率。另一方面,为了解决由预处理产生过量有机酸（如丙酸等）积累破坏厌氧系统内pH平衡的问题,本研究通过投加零价铁,促进丙酸等小分子向乙酸的转化,促进产甲烷,并最终使厌氧系统内pH保持平衡。研究结果表明：含油污泥经过碱预处理甲烷产量提高91.7%,同时污泥减量率提高了8%。碱预处理耦合零价铁粉,使得甲烷产量提高了105.4%,污泥减量率提高13%。进一步优化碱预处理pH条件,结果表明碱处理的最佳pH为9。     

预处理对烯烃厂剩余污泥厌氧消化处理效果的影响研究

随着宁夏煤化工产业发展进程的不断加快,配套建设的污水处理厂也日益增多,其大都采用生化处理工艺,产生了大量的剩余污泥。研究了宁东烯烃厂剩余污泥经超声波和热预处理后再进行厌氧消化的处理效果,结果表明:宁东烯烃厂的剩余污泥经预处理后再进行厌氧消化,绝大部分溶解性有机物在污泥停留时间为9 d的时候,就基本降解到一个稳定状态。预处理不但可以提高厌氧消化反应中有机物的去除率,而且可以大幅度缩短污泥消化时间,促进厌氧消化速率。     

超声波对污泥脱水及厌氧消化影响的研究进展

超声波技术作为污泥厌氧消化预处理手段被广泛关注.超声波能改变污泥的性质,改善污泥厌氧消化的性能,但是其处理效果受到频率、强度、作用时间和发生方式等因素的影响,只有在合适的条件下,预处理效果才能达到最佳.本文着重介绍了超声波的频率、强度、作用时间和发生方式对污泥脱水性能、污泥沉降性能、微生物活性和污泥产气等多方面的影响.由于脱水性能和厌氧消化的改善所需要超声波的条件不一样,所以有必要通过进一步实验使预处理效果最优化;同时,为了进一步降低能耗,有效利用超声波与其它预处理技术相结合将是未来的研究方向.     

低有机质污泥投加药剂联合低温热水解及后续厌氧发酵研究

污水厂污泥量日益增加,所含的有机物可用于厌氧发酵产甲烷,但目前多数污水处理厂多为低有机质污泥。本文围绕低有机质污泥投加不同药剂联合低温热水解对污泥溶解性物质变化及厌氧发酵规律的影响情况进行研究。结果表明,投加药剂联合低温热水解不仅有助于有机物[可溶糖、可溶蛋白和TVFA（挥发性有机酸（]的溶出与生成,而且有助于后续厌氧发酵产甲烷。在本实验所研究的低温热水解（污泥含固率为8%,热水解处理温度为90℃,处理时间为24 h）及药剂投加量[NaOH：0.018 g·（g DS（^-1、Ca（OH（₂：0.016 g·（g DS（^-1、CaCl₂：0.0375g·（g DS（^-1]的条件下,有机物溶出与生成的效果为NaOH> Ca（OH（₂> CaCl₂,其中热水解联合NaOH中可溶糖、可溶蛋白和TVFA浓度分别达到3051 mg·L^-1、10686 mg·L^-1和5740 mg·L^-1。对于产甲烷促进效果为NaOH> CaCl₂> Ca（OH（₂,其中投加NaOH后最大累积产甲烷量可达到101.9 ml·（g VS（^-1。     

城市污水处理厂污泥中温两相厌氧消化的研究

采用中温两相厌氧消化处理西安市污水处理厂污泥,结果表明,污泥可在较短的停留时间(296 h,产酸相30 h,产甲烷相266 h),较高的有机负荷(约2.65 kg VS/m3.d)下稳定运行,系统VS去除率38.87%,pH≈7.5,产气速率6.33 L/L.d,单位VS产气率3.00 L/g。与单相厌氧消化处理结果对比,两相厌氧消化系统的停留时间可减少一半,而污泥有机负荷提高2倍,且有机物的去除率大,处理效果好,稳定性高,抗冲击负荷能力强,产气性良好。     

含油废水处理厂污泥的厌氧消化试验

为研究含油废水处理产生的剩余污泥和气浮污泥的厌氧消化性能,试验采取序批式厌氧消化两种含油污泥的方法,对含油污泥的组成变化及产气性能进行测定,并将其结果与市政剩余污泥进行对比。试验结果显示,经过35天的厌氧消化,含油剩余污泥和含油气浮污泥的可挥发固体（VS）降解率分别为4.98%和3.74%,TCOD降解率分别为10%和3.4%,产气量分别为0.97 L/gVS和0.56 L/gVS。经过和市政剩余污泥对比后表明,含油气浮污泥厌氧消化性能差,不宜进行厌氧消化处理;含油剩余污泥厌氧消化性能相对强于含油气浮污泥,但弱于市政剩余污泥。     

污水处理厂剩余污泥的中温厌氧消化特性研究

对天津某污水处理厂的剩余污泥进行中温厌氧消化试验,研究了在不同HRT下的产气量、有机物去除率等指标,结果表明:剩余污泥经过中温消化,在HRT分别为30、20、10 d时,产气率分别为0.022、0.027、0.033 L/(g[VS].d);CODCr的去除率为18.8%～38.1%;由COD物料衡算得知,基质中40%的固态有机物被分解转化,COD甲烷转化率最高约为32.0%;对剩余污泥基质的元素组成进行分析,经计算推导出基质的模拟分子式为C9.87H16.72O33.81N。研究结果为污水处理厂剩余污泥厌氧消化工艺选择合适的工艺条件提供了理论参考。     

超声波促进石化污水厂剩余活性污泥厌氧消化

采用超声波技术分解石化污水厂剩余活性污泥(以下简称“污泥”),考察了超声波对污泥后续厌氧消化的影响。研究表明,超声波可有效分解污泥,提高污泥中溶解性化学需氧量(SCODC r),加速污泥的水解速度,提高污泥厌氧消化效率。在2 000 W/m2超声声强下处理60 m in的污泥,厌氧消化25 d累积产生的气体比未处理污泥产生的气体提高了60%以上。厌氧消化10 d,有机物去除率达到40%,比未处理污泥提前约10 d完成厌氧消化。     

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。     

中温和高温厌氧消化的比较

厌氧消化目前已广泛应用于市政污泥、有机废水、城市有机垃圾、养殖粪便等有机废弃物的资源化处理,由于其具有在实现有机废弃物处理的同时产生甲烷燃料,剩余物还可以作为肥料使用的优点,全球各地已建立了许多大规模的厌氧消化工厂。温度是影响厌氧消化的重要因素,中温和高温厌氧消化是目前常采用的两种工艺,二者各有优劣,但是我国存在对高温厌氧消化的重视程度远远不及中温厌氧消化的问题。因此,本文首先对中温和高温厌氧消化及比较两种工艺的中英文文献进行了统计分析,然后重点从运行参数、有机物降解率、系统稳定性、产沼气性能、消化污泥特性（包括脱水性能、起泡潜力和病原菌含量）和微生物特性等运行性能、厌氧消化模型、经济效益和应用现状等方面对中温和高温厌氧消化进行了详细的比较,并对厌氧消化的应用和发展提出了建议。     

微塑料对污泥厌氧消化的影响和机理

污泥厌氧消化对实现污水处理厂“碳减排”具有重要意义,然其产甲烷效率和工艺稳定性易受多种因素干扰。微塑料作为新兴污染物经污水处理后,约有99%富集在污泥中,对污泥厌氧消化过程产生影响。因此,本文重点总结了污水中微塑料的来源、性质及其在污水处理工艺中的归宿,详细阐述了聚苯乙烯（PS）、聚酰胺6(PA6)、聚氯乙烯（PVC）等常见微塑料对污泥增溶、水解、酸化和产甲烷阶段的影响,并从细胞结构、微生物群落、酶活性等角度进一步归纳了微塑料影响厌氧消化的机理。最后,在概括当前研究成果的基础上,提出应从系统工程研究（预处理技术、运行条件、反应器类型等）、微塑料及其浸出物的抑制机制（微塑料与胞外聚合物、细胞膜的作用、标志性辅酶和辅因子、特征微生物方面）、微塑料与污泥其他组分间的协同/抑制机理等方面开展深入研究,为污泥资源化利用提供理论基础和技术支持。