好氧-沉淀-厌氧工艺剩余污泥减量化的影响因素

研究了好氧-沉淀-厌氧(OSA)工艺污泥减量效果以及ORP、污泥回流比、厌氧污泥浓度、厌氧污泥停留时间、有机负荷和废水种类等因素对OSA 工艺污泥产率的影响.结果表明,连续流OSA 工艺平均污泥产率为0.24g/g,比相同条件下传统活性污泥(CAS)工艺污泥产率下降44.34%.降低ORP 主要从污泥衰减效果和能量解偶联两方面影响OSA 工艺污泥产率.间歇实验结果表明,浓缩污泥ORP 从-100mV降到-250mV 时,污泥衰减更加显著,污泥产率从0.43g/g 降至0.32g/g.污泥回流比是OSA 工艺污泥产率重要影响因素,以实验运行稳定性和污泥产率相结合为原则,连续流实验的最佳回流比为0.33.提高厌氧污泥浓度,延长厌氧污泥停留时间,有利于污泥减量.Ns 从0.41kg/(kg·d)提高到1.13kg/(kg·d),将乙酸钠为唯一碳源的配水改变为屠宰废水,均能使CAS 工艺污泥产率提高,而OSA 工艺污泥产率基本不受影响,因此OSA 工艺污泥减量率相对于相同条件下CAS 工艺提高6%左右.      

A+OSA污泥减量工艺碳元素平衡与减量机制研究

为深入研究OSA工艺减量途径,揭示其污泥减量机制,对缺氧-好氧-沉淀-厌氧(A+OSA)污泥减量系统和AO参照系统进行碳元素平衡分析,以考察贮泥池插入对减量系统的影响;辨识两系统各单元碳元素在固液气三相间的迁移转化途径,推测减量驱动机制.碳平衡结果表明,在贮泥池停留时间7.14 h时,碳元素在减量系统剩余污泥中的比例比参照系统高约50%,与减量系统达到49.98%的污泥减量效果相对应.贮泥池的插入能有效减少污泥产量.各单元碳元素变化量表明,减量系统缺氧池与好氧池(主体反应区)用于生物合成的碳元素量高于参照系统;贮泥池中污泥出现负增长,且释放CH4量较主体反应区有大幅增加.DGGE图谱证实了贮泥池中存在与污泥衰减有关的水解发酵型细菌.A+OSA工艺污泥减量是贮泥池污泥衰减和主体反应区补偿性增长共同作用的结果.     

好氧-沉淀-厌氧工艺处理效能及抗冲击负荷研究

以传统活性污泥法（CAS）为参照,系统研究了好氧-沉淀-厌氧（OSA）污泥减量工艺连续运行240 d,污水处理效果、污泥性能、温度波动和难降解有毒物质的冲击对系统稳定性的影响.结果表明,OSA工艺废水处理效率整体上优于CAS工艺,COD去除效率略高于CAS,总氮、总磷去除率分别比CAS高出42 .58%和53 .84%.OSA和CAS工艺每100 g好氧污泥中生物结合的磷分别是2 .69 g和1 .11 g,进一步证实了OSA工艺有生物除磷功能.由于厌氧-好氧耦合,OSA污泥沉降性能和污泥活性都得到改善,SVI稳定在97左右, SOUR和脱氢酶活性均高于CAS污泥.OSA污泥胞外多聚物中蛋白质浓度比CAS高出1 .69 mg·g^-1,多糖浓度要比CAS低6 .7 mg·g^-1,解释了OSA污泥沉降性能改善的原因,也证实了污泥厌氧池的插入对污泥性能、微生物种群结构的影响.OSA工艺对温度波动的影响滞后于CAS工艺3～4 d,出水COD、NH^＋₄-Ｎ、SS均升高,污泥产率Y_{（ＭＬＳＳ/COD)}降低至0 .403 mg·mg^-1和0 .227 mg·mg^-1.OSA受对-硝基苯酚（PNP）的冲击比CAS更敏感,PNP浓度为10 mg·L^-1,系统完全失去脱氮除磷功能.OSA系统受温度和PNP冲击后,比CAS更难修复.     

A+OSA活性污泥工艺剩余污泥减量特性研究

采用自动热量计对Anoxic (A) + oxic-settling-anaerobic(OSA)系统解偶联池进出污泥进行热值分析,以考察污泥量变动与能值变动的相互关系;通过解偶联池参数调整,了解污泥减量趋势,结合能量和物质平衡与常规水质指标测试,推测减量途径和特性.结果表明,解偶联池水力停留时间为5.56、 7.14和9 h时,整个系统污泥减量分别为1.236、 0.771和0.599 g/d.进出解偶联池的污泥含能水平发生了变化,随停留时间增加出流污泥的单位热值有高于进流污泥单位热值的趋势：5.56 h时,进出水热值没有显著差异;7.14 h时,进出水热值差值在99～113 J/g之间;9 h时,差值在191～329 J/g之间.解偶联池发生了污泥的衰减,停留时间延长,衰减程度越高.A+OSA系统污泥减量是解偶联池污泥衰减与AO主体反应区污泥产生率变化共同作用的结果.     

死谷芽孢杆菌分离鉴定及其污泥减量特性

为研究缺氧-好氧-沉淀-厌氧(A+OSA)污泥减量工艺微生物特性,从A+OSA污泥减量系统中分离筛选得到一株特异菌株JL4。通过形态特征、16S r DNA序列分析和系统发育分析,菌株JL4与Bacillus vallismortis位于同一簇群,同源性100%,将其鉴定为死谷芽孢杆菌。污泥分解实验表明其对灭菌后的污泥底物具有降解作用,经过JL4菌处理72 h后,污泥浓度下降了25.7%,污泥上清液COD浓度增加了4.6%。直接将JL4菌接种至灭菌后污水48 h后,JL4菌COD降解率能够达到43.7%,且JL4菌能直接进入对数期的生长,其表观增长率(Yobs)为0.026 h-1,Yobs远低于降解碳水化合物的好氧异养微生物的表观产率。JL4菌可能是A+OSA污泥减量系统的功能微生物之一。     

旁路水解酸化强化污泥过程减量运行性能与机理研究

旁路水解酸化技术既能实现污泥减量,又能为污水脱氮除磷补充碳源。采用水解酸化作为污泥旁路减量化技术,研究其污泥减量的运行性能和机理,同时考察了对污水处理工艺污染物去除的影响。采用污泥水解酸化旁路处理,得到污泥减量率为30%,其中水解酸化的贡献为0.7%,延长污泥龄贡献为17.1%,能量解偶联等贡献为12.2%。污泥水解酸化旁路处理对污水生物处理工艺的出水水质以及微生物活性影响不显著。水解酸化过程中会降低微生物脱氮活性,但对污水处理主反应器中微生物活性影响较小。污泥旁路水解酸化污泥减量工艺中,对污泥减量机理的解析,需要综合考虑水解酸化与污泥龄等对污泥减量效果的影响。     

污泥前置处理的减量化技术

本文介绍了污泥前置生物处理的减量技术和方法,包括生物捕食及工艺改革的污泥减量化.污泥减量可以通过微生物自身的新陈代谢和微生物种群之间捕食作用,以及对工艺的改良来实现.工艺方面可以使用生物滤池、两段式好氧处理系统与OSA、Cannibal工艺等.     

城镇污水厂剩余污泥原位减量技术的研究进展

针对剩余污泥产量大、处理与处置费用高等问题,利用污泥原位减量技术减少污泥量,对于降低污水厂处理费用具有重要意义。结合国内外相关研究进展,本文主要从溶胞-隐形生长、解偶联代谢、内源代谢、微生物捕食等机理方面介绍污泥原位减量技术,分析当前工艺应用情况,指出减量技术现存的问题,为其技术更新提供参考依据。     

热水解预处理改善污泥的厌氧消化性能

先将污泥进行热水解预处理 ,其后测定生物化学甲烷势(BMP)来研究热水解对污泥厌氧消化性能的影响 .结果表明 ,热水解预处理能加速污泥中固体有机物的溶解 ,溶解后的有机物进一步水解生成低分子物质 ,其中挥发性有机酸占溶解性COD(SCOD)的30%～40% ,从而污泥的厌氧消化性能得到明显改善 .最合适的热水解温度和热水解时间为170℃、30min.此条件下 ,污泥厌氧消化时总COD(TCOD)去除率从预处理前的38.11%提高到56.78% ,污泥中TCOD的沼气产率从16.0mL/g提高到250mL/g .     

污泥浓度对双重后置反硝化工艺脱氮除磷的影响

利用城市实际污水考察了ρ(MLSS)在2 400、3 350、4 300和5 250 mg/L 4种工况下SBR反应器(厌氧/好氧/缺氧/再好氧/沉淀/排水/预缺氧运行模式)的脱氮除磷效果,并分析了反应器单个周期内有机物、氮和磷的转化过程及污泥产量. 结果表明:ρ(MLSS)由2 400 mg/L升至5 250 mg/L时,系统TN去除率由52.5%升至66.6%;后续缺氧及预缺氧工序的脱氮比例(该工序TN去除量占系统TN总去除量的比例)由12.7%增至23.1%;ρ(MLSS)为4 300 mg/L时系统TP去除率(75.6%)达到最大. 后续缺氧及预缺氧工序中,ρ(MLSS)与内源反硝化速率呈正相关(R2=0.703 7);提高ρ(MLSS)可使PAOs(聚磷菌)在下一个周期内获得更多的碳源,使厌氧释磷量由1.62 mg/L升至9.10 mg/L,但PAOs吸磷动力会减弱,对除磷不利. 在后置反硝化、污泥衰减、能量解偶联等减量机制共同作用下,ρ(MLSS)为4 300 mg/L时系统污泥减量可提高24.4%. 从脱氮除磷及污泥减量效果综合考虑,ρ(MLSS)是双重后置反硝化工艺重要的控制参数,在该研究条件下控制在4 300 mg/L最优.      

Mechanism on minimization of excess sludge in oxic-settlinganaerobic (OSA) process

The oxic-settling-anaerobic (OSA) process is a promising wastewater treatment technique for efficiently reducing sludge production and improving the stability of process operation. In this paper, the possible factors of sludge reduction such as sludge decay, uncoupled metabolism, and anaerobic oxidation with low sludge production were discussed in the OSA process. It has been confirmed that sludge decay is the decisive cause in the OSA process, accounting for 66.7% of sludge production reduction. Sludge decay includes hydrolysis and acidogenesis of dead microorganisms and particle organic carbon adsorbed in sludge floc and endogenous metabolism. By batch experiments, it has been proven that there is energetic uncoupling in the OSA system since microorganisms were exposed to alternative anaerobic and aerobic environment. It accounts for about 7.5% of sludge production reduction. Soluble chemical oxygen demand (SCOD) released from the anaerobic sludge tank in the OSA process was used as the substrate for cryptic growth. The substrate was used for anoxic denitrifying, anaerobic phosphorus release, sulfate reduction, and methane production. These anaerobic reactions in the sludge anaerobic tank have lower sludge production than in the aerobic oxidation when equivalent SCOD is consumed, which may lead to approximately 23% of sludge reduction in the OSA process. It has been concluded that multiple causes resulted in the minimization of excess sludge in the OSA system. The microbial community structure and diversity of sludge samples from the CAS (conventional activated sludge) and OSA systems were investigated by 16 SrDNA PCR-DG-DGGE (polymerase chain reaction-double gradient-denaturing gradient gel electrophoresis). DGGE profile and cluster analysis showed more abundant species in the OSA system contrasting to microbial communities in the CAS system.     

酸-碱预处理促进剩余污泥厌氧消化的研究

为提高剩余污泥的厌氧消化效率,投加酸和碱对污泥进行预处理,对比分析了不同预处理方式（单独碱处理、酸-碱处理和碱-酸处理）对污泥水解酸化的影响,并研究了各种预处理方式对后续厌氧消化产甲烷效率的影响.结果表明,单独碱处理的溶解性化学需氧量（SCOD）溶出量比酸碱联合处理要大16%左右,预处理第8 d,达到5 406.1 mg.L-1.采用先酸（pH 4.0,4d）后碱（pH 10.0,4 d）预处理,在污泥水解酸化过程中,乙酸产量及其占总短链脂肪酸（SCFAs）的质量分数均高于其他预处理方式,其乙酸产量（以COD/VSS计）可达到74.4 mg.g-1,占总SCFAs的60.5%.酸-碱预处理后污泥混合液的C∶N比值为25左右,C∶P比值在35～40之间,这比单独碱处理和碱-酸处理后的C∶N和C∶P比值更有利于后续厌氧消化.通过对比研究发现,酸-碱预处理后,厌氧消化到第15 d,酸-碱预处理污泥的累积甲烷产量（CH4/VSS加入）达到136.1 mL.g-1,分别是空白对照、碱-酸预处理和单独碱预处理方式的2.5、1.7和1.6倍,厌氧消化效率最高.经过8 d酸-碱预处理和15 d的厌氧消化,挥发性悬浮固体（VSS）总去除率达到60.9%,污泥减量效果比其他预处理要好.很显然,酸-碱预处理方式更有利于污泥厌氧消化及污泥减量化.     

不同温度下高温好氧消化工艺的溶氧特性

为探索ATAD(自热式高温好氧消化)污泥系统中ρ(DO)及其对污泥稳定化的影响,分别考察了在不同消化温度下不同成分污泥(初沉泥、二沉泥和混合泥)的E_h(氧化还原电位)、污泥溶胞效果和污泥稳定化效果. 结果表明:在消化的24 d中,尽管曝气充足,但消化前期E_h仍处于0 mV以下,并且随着消化时间的延长,E_h逐渐升至0 mV以上,说明ATAD工艺系统并不是全程好氧状态,消化前期处于兼氧或厌氧状态,后期才呈好氧状态. 65 ℃下容易使细胞破裂发生分解,污泥上清液中ρ(SCOD)(SCOD为可溶性化学需氧量)和ρ(TP)维持较高值,至消化结束时,ρ(SCOD)仍高达13 708 mg/L,ρ(TP)为126.4 mg/L,ρ(PO₄3+-P)为106 mg/L. 尽管消化前期E_h较低,但在15 d时VSS去除率仍超过38%,满足US EPA(美国国家环境保护局)A级污泥VSS去除率的标准. 消化初期的兼氧和厌氧状态没有减缓污泥达到稳定化,因此在合适范围内减少曝气量有利于ATAD工艺的工程化应用.      

碱水解法处理脱水污泥的有机物溶出特性

碱水解法是一种有效的脱水污泥减量化方法,但碱水解法处理脱水污泥过程中产生的高浓度有机物溶液性质尚不明确。试验研究了脱水污泥在不同碱浓度处理下所得碱提取液中化学需氧量(TCOD)和溶解性化学需氧量(SCOD)、蛋白质、多糖、核酸的含量,明确了碱提取液中有机物组成,为实现碱水解液的综合利用,消除碱水解法用于污泥减量化过程中的二次污染提供了理论依据。研究结果表明,在碱处理浓度介于0.1¹ mol/L的条件下,提取物中SCOD浓度可达4 196.45 mg/L、SCOD/TCOD为90%、蛋白质浓度可达448.43 mg/L、多糖浓度为92.96 mg/L、核酸浓度为35.91 mg/L,且各指标整体碱浓度增大而增大。碱处理过程中脱水污泥中有机物发生了显著的溶解,污泥中的细菌被水解破碎。碱提取液具有将其作为生物处理设施外加碳源、动物饲料等潜在的利用价值。     

pH对剩余污泥厌氧发酵产生的COD、磷及氨氮的影响

城市污水处理厂产生的污泥按照来源的不同可以分为初沉污泥和剩余污泥,通过采用控制pH值的方法,在20～22℃条件下,研究了剩余污泥在不同pH条件下厌氧发酵的情况.结果表明:将剩余污泥的pH值控制为8.0～10.0,在20d的厌氧发酵时间内,溶出的COD(SCOD)要大于pH为5.0～7.0,特别是pH=10.0和pH=11.0时的SCOD值是pH=6.0时的10倍左右,并且第8d产生的挥发性脂肪酸(VFA)也为碱性条件大于酸性条件;但酸性条件下溶出的磷及氨氮大于碱性条件.     

污泥龄对低氧丝状菌活性污泥微膨胀系统的影响

为了研究污泥龄(SRT)对低氧丝状菌活性污泥微膨胀系统的影响,采用序批式间歇反应器(SBR)进行试验,分别按照厌氧/好氧和单级好氧的方式运行,考察了不同SRT下丝状菌污泥微膨胀系统的沉降性、脱氮除磷过程以及污泥特性的变化.结果表明,在好氧水力停留时间充分的条件下,低氧环境不但不会影响丝状菌微膨胀污泥的硝化进程,而且还有助于同步硝化反硝化(SND)、单级好氧除磷的发生.厌氧/好氧运行时,SRT与活性污泥的比硝化速率、比释磷速率和比吸磷速率成反比,与SND率和污泥的含磷量成正比.单级好氧运行时,减小SRT对硝化过程影响不大,但是有助于改善除磷效果.活性污泥的比耗氧速率(SOUR)、胞外聚合物(EPS)中多糖与蛋白质含量的比值、以及粘度都与SRT成反比.适当地减小SRT可以改善丝状菌微膨胀污泥的沉降性.厌氧/好氧运行时,厌氧段微氧环境易引发过度丝状菌污泥膨胀;单级好氧运行时,SRT过低会造成污泥黏性骤增而引发黏性污泥膨胀.     

游离亚硝酸预处理强化剩余污泥发酵同步反硝化性能

考察了游离亚硝酸(FNA)预处理对污泥解体和剩余污泥发酵同步反硝化性能的影响.结果表明,不同FNA浓度(0,0.68,1.35和2.03mgN/L)处理剩余污泥预处理过程中,SCOD的产量和产生速率均随着FNA浓度的增加而增加,其中SCOD的产生速率依次为0.66, 1.70, 2.13和2.70mg/(gVSS×h).随着预处理过程中FNA浓度的增加,剩余污泥中死菌占总菌的比例由41%上升至80%.FNA预处理可使剩余污泥发酵同步反硝化系统SCOD的产量增加49%和污泥减量提高41%,同时使系统反硝化能力提高40%. 此外, FNA预处理可使该系统中温室气体N2O产量占NO2-还原量的百分比减少58%.