剩余活性污泥好氧消化优势菌株筛选及污泥稳定化效果分析

为了促进污水处理厂剩余污泥好氧消化效率,缩短污泥稳定化时间,筛选得到R3、R16、R19等3株对污泥好氧消化促进效果较为明显的优势菌种,通过16S rRNA基因序列分析表明,R3、R16、R19分别属于Bacillus sp.、Pseudomonas sp.和Bacillus sp.。研究结果表明:投加R3、R16、R19菌株,分别于第9天、第10天、第9天污泥达到消化稳定化状态,TOC降解率达到40%,比对照组分别提前了4、3、4 d,与对照组稳定化完成时的SVI相比,SVI值较对照组分别降低了14.1%、9.0%和11.1%。当消化反应进行到第13天时,投加R3、R16、R19菌株,MLSS降解率较对照组分别提高了7.1%、3.3%和8.2%。此外,投加优势菌株不同程度地加快了TOC、硝酸盐氮和氨氮在消化液中的积累,并且有利于磷的溶出。     

膜生物反应器工艺中基于生物捕食作用的污泥减量效果研究

采用序批式投加剩余污泥方式,连续34d考察了膜生物反应器(MBR)工艺的污泥减量效果,研究了MBR中微型动物种类与数量的变化规律以及生物捕食作用对污泥减量效果的贡献.研究发现,MBR中出现密度较高的原生动物和后生动物共13种,其中以红斑顠体虫平均密度最高,达到了338.5个/mL；MBR在运行过程中,MBR内的微型动物呈现出“纤毛虫—轮虫—红斑顠体虫”的演替变化规律；MBR内的污泥减量效果与微型动物的种类和数量有关,在试验初始阶段,MBR内污泥质量保持相对稳定,之后随着MBR内红斑顠体虫的快速增殖,开始大量生物捕食其他原生动物和轮虫,MBR内微型动物总量降低,导致试验后期(运行约20 d后)MBR内的污泥质量迅速增加,可见保持MBR内原生动物和后生动物种类与数量的相对稳定是MBR工艺能够长期实现污泥减量的关键.整个试验期间,向MBR中投加的待处理污泥总量为126.9 g,污泥累积减少量为100.2 g,污泥总减量率为78.96％,其中生物捕食作用引起的污泥累积减少量占总的污泥累积减少量的73.9％,是MBR工艺实现污泥减量的主要贡献者.     

好氧颗粒污泥对膜生物反应器污泥性能的影响

采用膜生物反应器进行含酚废水的处理,探讨投加好氧颗粒污泥对反应器中污泥性能的影响。结果表明,在膜生物反应器中投加好氧颗粒污泥能有效改善污泥性能,提高处理效果。从采用絮状污泥到逐渐增加好氧颗粒污泥投加量为100%的过程中,反应器中污泥浓度明显提高,MLSS由5 582 mg/L增加到8 168 mg/L;沉降性能得到改善,SVI由135.85 mL/g下降到29.36 mL/g;疏水性增强,Zeta电位由-20.302 mV升高到-4.325 mV;对含酚废水中COD、NH3-N的降解能力明显提高,COD、NH3-N、NO3-N去除率分别由87.3%、83.2%、55.3%增加到99.2%、94.9%、66.3%。改善了膜污染现象,膜通量衰减率由63.3%降低到42.8%。用二元多项式三维回归分析,得到污染物去除率关于好氧颗粒污泥投加量和反应器运行时间的二元方程,对指导好氧颗粒污泥膜生物反应器的连续运行具有重要意义。     

水解酸化应用于剩余污泥减量的试验研究

碱减量印染废水生物处理剩余污泥接种培养成熟的水解酸化菌,通过它们的新陈代谢作用,可以实现系统内生命物质的更新和减量,同时降解了污泥吸附的有机物等,达到对剩余污泥减量的目的.在系统污泥减量初期,水解酸化作用对微生物的"液化"、内容物释放和对有机物的生物降解作用是污泥减量的主要原因;随着中间代谢产物的积累,微生物活性受到抑制,试验后期剩余污泥减量主要是微生物内源呼吸的结果.试验条件下,接种了成熟水解酸化细菌的 2 组剩余污泥 MLSS 浓度分别为 7.765 和 11.250 g/L,MLVSS 浓度分别为 4.466和 6.360 g/L,经过 513 h后 MLSS、MLVSS 浓度较开始时分别下降了 40.31%、45.73%和 54.85%、63.18%.一定污泥浓度范围,污泥减量效果与污泥浓度正相关.     

AB法A段污泥减量试验研究

针对AB法A段剩余污泥量大的问题,采用臭氧和超声波对A段污泥减量效能进行了对比试验研究.结果表明:(1)将相当于传统A段剩余污泥量的污泥,进行2 h臭氧接触氧化后,再回流至A段反应器,其平均污泥产率系数为0.0328 kg MLSS/kg COD·d;(2)采用超声波对A段进水作用0.5 h,其平均污泥产率系数为0.0246 kg MLSS/kg COD·d.A段采用上述2种方法减量后几乎无剩余污泥产生,同时对A段反应器中的污泥活性和出水水质的影响较小,从经济上考虑臭氧法具有优势.     

剩余污泥发酵产酸特征及基质释放规律研究

剩余污泥发酵既能实现污泥减量,又能获得污水生物脱氮除磷所需的挥发性脂肪酸VFAs等。采用序批式污泥发酵实验,在(30±1)℃的条件下,研究剩余污泥投配比对序批式污泥发酵系统污泥减量、产酸以及基质释放过程的影响,探索VFAs生成最大化的条件。实验结果表明:投加接种污泥不能明显提高序批式污泥发酵系统剩余污泥的减量效果,但可以改善污泥的产酸特性;当污泥投配比大于50%时,发酵过程中将出现2个VFAs浓度峰,且第二次峰浓度更大;较为理想的序批式污泥发酵投配比是60%~80%、发酵时间为5 d或25 d,前者VFAs表观转化率最大(约24%),后者发酵液中VFAs浓度最高(约600 mg/L);发酵过程中,NH4+-N总体呈上升趋势,磷浓度发酵5 d时达到最大值。     

旁路微氧池污泥停留时间对污泥减量化的影响

研究了新型工艺——侧流式旁路微氧污泥减量工艺在不同微氧污泥停留时间下的污泥减量效果,监测了COD去除率、污泥产率和污泥性能的变化,并探索了微氧污泥回流后曝气池内兼性菌溶胞过程。结果表明,新工艺COD去除率高于传统工艺,但随停留时间延长而降低,微氧污泥停留3 d时高达93.59%,11 d时降至89.25%;新工艺表观污泥产率(MLSS/COD)低于传统工艺,其降幅随停留时间延长而增大,停留时间由3 d延长到11 d,降幅由50.14%升到58.59%;回流后第4小时,曝气池内COD骤然上升,MLSS和MLVSS都大幅度增加,推断此时为曝气池内兼性菌大量溶胞时间点;新工艺SVI值低于传统工艺,MLVSS/MLSS值高于传统工艺,改善了污泥沉降性能,提高了污泥活性。综合考虑COD去除率和污泥产率等方面后,确定新工艺微氧池的最佳污泥停留时间为3 d。     

混凝强化形成好氧颗粒污泥

为了缩短好氧颗粒污泥形成的时间,通过在颗粒污泥形成初期投加混凝剂的方式,研究强化造粒条件下颗粒污泥的形成过程及其特性。结果发现,投加混凝剂后,反应器在第8天出现了颗粒污泥,并在第25天时实现完全颗粒化,比未加混凝剂反应器颗粒形成的时间缩短了2 d,完全颗粒化时间缩短了10 d。强化造粒条件下形成的颗粒污泥,颗粒强度、比重分别为99.03%和1.1892,分别比对照高出3.28%和0.1539。可以看出,在混凝强化造粒条件下培养出的颗粒污泥,与常规方法相比具有颗粒化进程快,颗粒强度大,比重大等优点。     

硝酸盐对富磷剩余污泥厌氧消化的影响试验

以某采用 A/O 生物除磷工艺水质净化厂排出的富磷剩余污泥为研究对象,利用棕色消化瓶设计了 4 组厌氧消化试验,通过向其中投加NaNO3,考察硝酸盐对污泥消化过程的影响.结果表明,硝酸盐的存在导致 VSS 平均变化速率比空白样快 28.09 mg/(L·d),并且对污泥消化过程中的产甲烷阶段有一定的抑制作用;当硝酸盐存在时,厌氧氨氧化作用的发生导致上清液中的 N-NH4 变化速率减慢,硝酸盐对污泥消化过程中磷的释放有明显的抑制作用,当硝酸盐浓度高于 60 mg/L时,抑制作用明显.     

超声波预处理提高污泥好氧消化性能研究

为评价超声波预处理对提高污泥生物消化的作用,采用超声波预处理与好氧消化衔接,测试了污泥消化的溶解性有机物(SCOD)、TSS及蛋白酶变化过程.结果表明,污泥超声波预处理效果较好的能量密度与时间分别为12 kW/L和10 min,此时有机物释放与能量输入之比较优;在此条件下,经预处理后的污泥好氧消化性能明显比未处理的高.消化时间为10.5 d时,经超声波预处理的污泥TSS减量42.7%,而未处理的污泥仅减量20.9%.经超声波预处理后,污泥中的蛋白酶活性明显提高;同时,超声波预处理释放出较多的可溶性物质.因此,增加的可溶性物质与蛋白酶活性使得污泥迅速降解,提高了污泥好氧消化效率,缩短了污泥好氧消化时间.     

臭氧预处理—厌氧消化工艺促进剩余污泥减量化的研究

主要研究了臭氧氧化对剩余污泥的破解效果及污泥厌氧消化效率的影响.结果表明,随着臭氧投加量的增加,悬浮物(SS)、可挥发性悬浮物(VSS)逐步减少,而剩余污泥上清液中的溶解性COD(SCOD)、总有机碳(TOC)、蛋白质和多糖则明显增加.经臭氧预处理(臭氧投加量为0.050 g(以每克SS计))后,剩余污泥中温(35℃)厌氧消化效率明显提高,经65d稳定运行后,总挥发性固体(TVS)去除率为67.58％,与未经臭氧预处理的剩余污泥相比提高50.61％;甲烷平均产率为0.303 L(以每克TVS计),与未经臭氧预处理的剩余污泥相比提高54.59％.可见,臭氧预处理能有效促进污泥厌氧消化,从而达到污泥减量的目的.     

原位臭氧氧化污泥减量工艺的运行效能

采用ASBR/SBR原位臭氧污泥减量工艺,重点研究了原位臭氧氧化对SBR段污泥产率和出水水质的影响。两个相同的ASBR/SBR组合工艺同时运行,每隔3个周期向臭氧投加组SBR的曝气阶段原位间歇投加臭氧,臭氧投加量为0.027 g O3/g MLSS,连续运行40 d;对照组不投加臭氧作为对比。结果表明,原位臭氧氧化实现污泥减量约43.9%,臭氧投加组SBR段平均污泥产率系数为0.1447 g SS/g SCOD,而对照组为0.2580 g SS/g SCOD,投加组没有惰性污泥的累积,并且污泥沉淀性能得到改善。原位臭氧氧化对出水水质影响不大,投加组与对照组相比,臭氧投加3周期后的出水COD、NH4+-N、TN和TP平均值分别为47.8、0.76、14.1和6.4 mg/L,去除率分别下降了4%、2%、3%和7.7%,其中COD、NH4+-N和TN均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。     

投加阳离子聚合物加速UASB反应器中颗粒污泥形成

运行2个UASB反应器，研究常温低浓度进水条件下，投加阳离子季胺盐絮凝剂对厌氧颗粒污泥形成的影响。一个反应器中投加阳离子季胺盐絮凝剂（称A反应器），另一个反应器作为对照不投加絮凝剂（称B反应器）。经过196 d的运行，2个反应器中均形成了活性较高、沉降性能良好的颗粒污泥。A反应器中的污泥颗粒更多、粒径更大，粒径＞0.5 mm的污泥颗粒的百分比比B反应器的多16%～19.3%。研究结果表明，投加阳离子聚合物加速了颗粒污泥的形成，提高了颗粒污泥的产甲烷活性和沉降性能。     

调节好氧消化pH值提高污泥沉降和脱水性能

为考察调节pH值对剩余污泥好氧消化效果的影响,采用2个反应器,在不调节pH值与加入NaHC03调节pH≈7两种条件下进行好氧消化对比试验.监测消化过程中污泥TSS、TVSS、SOUR、沉降性及比阻的变化情况,结果表明:在两种条件下污泥均能达到稳定,消化30 d TVSS去除率分别为47.1%和49.2%.消化过程中调节pH≈7,TSS、TVSS去除率略有提高,上清液的浊度和COD降低,并且污泥的沉降、脱水性能改善,因而更有利于后续的处理.     

热水解对缺氧/好氧膜生物反应器同步处理污水及污泥减量的影响研究

研究了剩余污泥热水解后的回流对缺氧/好氧膜生物反应器(AOMBR)同步处理污水及污泥减量的影响。试验通过与常规AOMBR工艺对比,考察了污泥热水解回流量对系统污泥浓度、污泥产率、出水水质的影响。试验结果表明,当热水解污泥回流量分别为剩余污泥量的100%、75%、50%时,热水解会一定程度提高系统的污泥浓度,但污泥总量却分别削减了20.2%、21.2%和13.1%,系统污泥产率分别下降了46%、54%和33%,剩余污泥排放量分别削减了100%、75%、50%。两套工艺的平均出水COD、NH+4-N、TN分别在40、3、5mg/L以下,均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A排放标准。因此,热水解污泥的回流并不会对系统的出水水质产生明显影响,同时能够显著削减污泥总量。     

原位臭氧氧化对活性污泥系统硝化和反硝化作用的影响研究

将厌氧序批式间歇反应器(ASBR)和序批式间歇反应器(SBR)串联组成污泥减量新工艺,着重探讨了对SBR段进行原位臭氧投加时,臭氧氧化作用对系统硝化和反硝化能力的影响,并以不投加作为对照。结果表明,将臭氧原位投加到ASBR—SBR组合工艺的SBR段,臭氧投加量为0.027g(以每克MLSS计),每隔3个周期再次投加、连续运行40d,试验组SBR段臭氧投加当期出水COD去除率为86%,比对照组下降了9百分点,但臭氧氧化细胞内大量有机物进入混合液中,为反硝化作用提供了外加碳源,对污泥反硝化能力的提高起到了一定的促进作用;试验组部分硝化细菌由于臭氧的强氧化作用而失去活性,但是随着剩余污泥量的减少,系统的污泥龄延长,有利于硝化细菌的生长,使得系统的硝化能力基本未受影响;试验组臭氧投加当期SBR段出水NO2--N平均浓度比对照组的高18.9%,但经过3个周期的运行后,其SBR段出水NO2--N平均质量浓度降低至7.57mg/L,基本与对照组持平;试验组臭氧投加当期SBR段出水NO3--N的平均浓度高于对照组,但经过3个周期的运行后,试验组出水NO3--N平均浓度低于对照组;试验组臭氧投加当期SBR段出水TN和对照组的出水TN平均去除率分别为65%和75%,但试验组再经过3个周期的运行后,出水TN平均去除率可以达到72%。可见,原位投加臭氧并未对SBR段的硝化和反硝化能力产生明显的影响。     

超声与次氯酸钠耦合预处理剩余污泥的中温厌氧消化效果

以某城市污水处理厂剩余污泥为对象,通过实验研究了超声与次氯酸钠预处理对污泥的溶胞效果,以及对后续厌氧消化的影响。结果表明,超声与次氯酸钠耦合作用最优操作条件为超声声能密度1.0 W/mL,作用时间50 min。在此条件下,次氯酸钠投加量为4.023 mg/g SS时,对污泥厌氧消化改善效果最明显,剩余污泥产气率及甲烷含量较对照组分别提高了69.73%和10%。同时污泥VSS去除率由11.11%提高到21.24%,在一定程度上实现了污泥减量。     

红斑顠体虫的污泥减量效果

为了实现红斑顠体虫捕食污泥减量化,对不同条件下红斑顠体虫的污泥减量效果进行实验研究。实验结果表明：红斑顠体虫的污泥减量速率随初始MLSS及温度的增大而增大,初始MLSS越高,污泥减量速率越大。污泥减量速率随红斑顠体虫密度变化率的增大而逐渐增大,当红斑顠体虫的密度增长率出现下降时,污泥减量速率也呈下降趋势。采用间歇曝气（12 h曝气,12 h停曝）方式,红斑顠体虫的污泥减量速率会显著下降。在污泥好氧消化时,红斑顠体虫能捕食污泥中的有机碎片和细菌,达到污泥稳定化的指标要求。     

红斑体虫的污泥减量效果

为了实现红斑顠体虫捕食污泥减量化,对不同条件下红斑顠体虫的污泥减量效果进行实验研究。实验结果表明:红斑顠体虫的污泥减量速率随初始MLSS及温度的增大而增大,初始MLSS越高,污泥减量速率越大。污泥减量速率随红斑顠体虫密度变化率的增大而逐渐增大,当红斑顠体虫的密度增长率出现下降时,污泥减量速率也呈下降趋势。采用间歇曝气(12 h曝气,12 h停曝)方式,红斑顠体虫的污泥减量速率会显著下降。在污泥好氧消化时,红斑顠体虫能捕食污泥中的有机碎片和细菌,达到污泥稳定化的指标要求。     

电化学预处理提高剩余污泥好氧消化性能研究

采用电化学方法对好氧消化处理前的剩余污泥(以下简称污泥)进行预处理,考察了不同预处理条件对污泥有机物(以MLVSS来表征)的去除效果,探讨了电化学预处理对污泥好氧消化效率的影响。结果表明,以网状钛涂钌电极板为电极,在pH为11.00,极板间距为2.0cm,工作电压为15V,气体搅拌作用下电解30min后,污泥(初始质量浓度为20.04g/L)的MLVSS去除率达9.7%。污泥经过电化学预处理后,在自然温度(10～15℃)下进行好氧消化处理,14d后MLVSS去除率达40.1%,而同期未经预处理的污泥MLVSS去除率为33.2%,并于20d后达40.2%。经电化学预处理后污泥的好氧消化效率显著提高,大大缩短了污泥好氧消化的时间。