超声波对剩余污泥化学调理的影响

以污泥脱水性能与沉降性能为指标,研究了超声波预处理对剩余污泥经阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）进行化学调理时污泥减量效果的影响。试验结果表明,单独采用CPAM对剩余污泥进行化学调理时的ρ（最佳添加量）为120 mg.L-1,污泥滤饼含水率为81.2%;单独采用超声波处理剩余污泥时的最佳声能密度为0.04 W.mL-1,此时的滤饼含水率为80.4%。而当在采用CPAM对剩余污泥进行化学调理前先进行超声波预处理后,污泥滤饼含水率降至72.2%。试验结果表明这种联合处理方式不仅使剩余污泥的脱水性能大为改善,并且最佳CPAM投加量降低至60 mg.L-1,最佳超声声能密度降至0.03 W.mL-1,这表明联合处理方法降低了污泥处理成本。     

化学前处理——改善城市污水污泥厌氧消化处理的有效途径

城市污水污泥在厌氧消化时，时间长，且产气量较低，利用化学试剂ＮａｏＨ或Ｃａ（ＯＨ２）对污泥进行前处理，可以促进污泥水解，使之易于消化，从而提高污泥的消化效率，本文介绍了化学前处理方法的基本原理，分析了化学前处理对产气率、甲烷产率、ｐＨ值，基质去除率等方面的有益影响以及化学药剂的投加量。     

污泥林地处理氮素负荷的研究

通过污泥要地小区试验及示范工程，以树木生长所需的营养元素“氮素”为设计参数，计算污泥负荷量。探讨污泥作为商品肥料补充的可行性方案。既为污泥找到了最佳出路，达到了处理污泥的目的，又可以废物利用，并同时做到保护环境不造成二次污染，为污泥的处理提供了有利的技术保障。     

超声预处理对剩余污泥微生物燃料电池性能的影响

为了实现剩余污泥资源化,本实验采用了超声波破壁的预处理方式,构建了以剩余污泥破壁处理混合液为阳极液和以KMn O4溶液为阴极液的序批式双室微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFC).将MFC的输出功率密度和COD去除速率作为电池性能的考察指标,研究了超声预处理和投加污泥量对MFC性能的影响.结果表明,随着对投加污泥预处理比(超声预处理污泥量占投加污泥量的比例)和投加污泥浓度的上升,MFC的输出功率密度和COD去除速率也随之上升,在100%污泥预处理比下输出功率密度峰值为296 m W·m-2(Rext=1000Ω);平均COD去除速率为90 mg·L-1·d-1.在投加污泥浓度为8000 mg·L-1时,输出功率密度峰值为476 m W·m-2(Rext=1000Ω);平均COD去除速率为100 mg·L-1·d-1.由实验结果分析,采用超声波破壁预处理高浓度的剩余污泥作为燃料搭建MFC,可提高微生物燃料电池的产电性能和COD去除速率.     

污泥中水分布形式划分及脱水性能研究

为解决污泥脱水难问题,考虑有机质膜对污泥脱水的影响,重新对水分布形式进行了划分,将其分为重力水、封闭水、包裹水和结合水4种类型。通过自重沉降、离心脱水和盐溶液渗析试验,测定以上4种水分含量,计算污泥中各形式水分占总水分的比例;并与前人研究数据进行对比分析,对污水处理厂处理污泥的方法和技术提出改进建议。研究结果表明,(1)重力水、封闭水、包裹水、结合水占总水分的比例分别为47.6%、31.7%、17.5%和3.2%。(2)自重脱水试验得到的污泥含水率为90%左右,而国内污水处理厂经重力浓缩后污泥含水率仍旧高达98%,说明污水厂在进行浓缩处理后污泥仍保留相当多一部分水分,可以通过自重沉降的方式脱除,因此建议在今后的重力浓缩过程中,适当延长沉降时间,有利于提高排水量,减轻后续脱水处理的机械工作量和能耗。(3)盐溶液渗析法利用渗透压差值,能够脱除污泥中的大量水分。当溶液渗透压超过0.1 MPa,含水率可降低至60%以下,实现污泥深度脱水。利用盐溶液渗析的方式处理污泥,可以免去污泥预处理过程,避免环境的二次污染;稀释后的盐溶液可以浓缩后循环使用,利于降低污泥脱水处理总成本和能耗。该研究解决了现有水分定量手段无法与水分布理论结合的问题,可为今后污泥的脱水研究提供新的方法和思路。     

城市污泥不同处理处置方式的成本和效益分析--以北京市为例

以北京市为例,估算不同电价及运输距离下填埋、焚烧及堆肥等方式的城市污泥处理处置成本,在此基础上讨论各种处理处置方案的前景,展望北京市污泥处理处置出路。污泥填埋在一定时期内还将是主要处理处置方式,但所占比例将逐渐下降;堆肥是经济上较为可行的处理处置方式,适合大力推广;随着经济实力与技术水平提高,焚烧法可以适用于个别特殊地点。同时,分析了政府补贴对污泥处理处置效益的影响。     

城市污水处理厂污泥处理处置的政策分析

简要介绍了城市污水处理厂污泥处理处置技术，提出污泥产业发展政策的建议，指出土地利用是符合我国国情的污泥处置的方向之一：污泥处理技术主要有减量化、浓缩、脱水、消化、堆肥等；污泥处置技术主要有焚烧、填埋、土地利用、建材利用等。污泥处理处置应按照减量化、稳定化、无害化原则，鼓励污泥资源化综合利用。合理确定污水处理厂污泥处理处置设施的布局和设计规模；鼓励对污泥处理处置给与税、费优惠政策，明确将污泥处理处置的运营费用列入污水排污收费范围，建立科学的价格补偿机制；政府在污泥产业发展中起着较为重要的作用，主要体现为服务与监督，包括承诺、保障和协调三个方面。     

膜生物反应器处理回用生活污水的实验研究

针对当前社会对污染物减排和中水回用的需求,采用一体式膜生物反应器(SMBR)对生活污水进行处理,研究了处理效果和工艺条件.结果表明:SMBR是生活污水处理回用的简单高效的工艺方法,SMBR膜出水COD<20 mg·L-1,BOD5<1 mg·L-1,NH4 -N<1 mg·L-1,出水无悬浮物,可以达到城市杂用水回用标准.同时,SMBR对总氮、总磷具有一定的去除效果,污泥沉降性能良好,污泥指数稳定在78~115,污泥龄可达40-60 d,保证了系统内污泥质量浓度;通过控制合适的气水比25∶1~60∶1、采用间歇出水方式等工艺操作条件可以保持良好的污泥特性并可延缓膜污染,延长膜的使用寿命,提高SMBR对污水处理的效率.     

可循环利用污泥专用处置场建设的探讨

着重论述了国内外城市污水处理厂污泥的各种处置方法及处置现状，提出污泥土地利用是目前国内外污泥处理中的主体和重点发展的方式。根据上海市具体市情和污泥处置状况，提出在上海市建没污泥专用处置场，以解决污泥大量处置和最终用于土地利用的思路。比较详细地探讨了国外污泥专用处置场运行的现状，指出污泥专用处置场比污泥有效利用场能更大量地处置污泥且可循环反复处置，它占地面积小，在土地紧缺的上海更具利用优势。在此基础上，提出了适合上海市情的污泥专用处置场工艺流程设计、综合运行框架和具体的技术要求，以保证污泥能安全有效地处置利用，经过分析，指出在上海兴建污泥专用处置场处置污泥能获得较好的经济效益和环境效益。     

污水处理中的污泥减量新技术

污水好氧处理会产生大量污泥，剩余污泥的处理成本高昂，减少污泥产量势在必行。文章介绍了代谢解偶联、增加维持能量消耗、隐性生长、微型动物捕食、高溶解氧工艺和膜生物反应器等污泥减量技术，比较了各种技术的优缺点，指出了不同技术结合将成为污泥减量技术的发展方向。     

污泥超声破解效应及厌氧消化性能研究

针对超声破解污泥的可行性进行了实验研究,重点考察了超声频率、比能耗、作用时间等因素对破解效应的影响,探讨了破解污泥的厌氧消化性能。结果表明,超声作用的施加可使污泥固体有效破解,污泥细胞内的活性有机物被释放至水相并形成溶解性有机物,表现为SCODCr的显著增加;采用低频、高比能耗及延长作用时间有利于获取高的SCODCr增加值;污泥在频率25kHz、比能耗2.0W/mL、作用时间30min条件下破解,其厌氧消化累计产气量可从破解前的268mL提高到473mL,相应TCODCr去除率、VS去除率分别从39.1%、33.5%提高至54.3%、61.7%。研究结果表明采用超声破解技术提高污泥的厌氧消化性是可行的。     

Low intensity ultrasound stimulates biological activity of aerobic activated sludge

This work aims to explore a procedure to improve biological wastewater treatment efficiency using low intensity ultrasound. The aerobic activated sludge from a municipal wastewater treatment plant was used as the experimental material. Oxygen uptake rate (OUR) of the activated sludge (AS) was determined to indicate the changes of AS activity stimulated by ultrasound at 35 kHz for 0–40 min with ultrasonic intensities of 0–1.2 W/cm². The highest OUR was observed at the ultrasonic intensity of 0.3 W/cm² and an irradiation period of 10 min; more than 15% increase was achieved immediately after sonication. More significantly, the AS activity stimulated by ultrasound could last 24 h after sonication, and the AS activity achieved its peak value within 8 h after sonication, or nearly 100% higher than the initial level after sonication. Therefore, to improve the wastewater treatment efficiency of bioreactors, ultrasound with an intensity of 0.3 W/cm² could be employed to irradiate a part of the AS in the bioreactor for 10 min every 8 h.     

Enhancement of sludge gravitational thickening with weak ultrasound

Gravitational thickening is the prevailing method to reduce sludge volume but the process is slow and usually requires addition of polyelectrolyte(s). This paper investigated the potential benefits of sonication on enhancing the sludge gravitational thickening with very low energy dose, so called “weak ultrasound”. Results showed that weak sonication significantly changed the sludge settlability and the main mechanism was release of the loosely bounded extracellular polymeric substances. The changes in sludge behaviors by sonication were strongly influenced by power density and sonication duration. Lower sound frequency was slightly better than higher frequency. Weak sonication (<680 kJ·kg^-1 DS) improved the sludge gravitational thickening while high ultrasonic energy deteriorated the process. Considering both the sludge thickening efficiency and energy consumption, the optimum conditions were 0.15 W·mL^-1, 7 s, and 25 kHz. Under such conditions, the energy dose was only 155 kJ·kg^-1 DS, much lower than literature reports, and the sludge settling time was shortened from 24 h to 12?h. Weak sonication could substitute expensive polyelectrolyte coagulant for sludge thickening. Combination of weak sonication and polyelectrolyte could further reduce the settling time to 6 h. The final water content of the thickened sludge was not changed after sonication or polyelectrolyte addition.     

The impact of ultrasonic treatment on activity of ammonia-oxidizing bacteria and nitrite-oxidizing bacteria in activated sludge

Conditions for ultrasonic treatment to achieve partial nitritation are optimized. Ultrasound reduces metabolic activity and releases intracellular metabolites. Mechanical shearing is essential to inhibit nitrite oxidation. The ultrasonic treatment of sludge has been considered as an effective method to facilitate the partial nitritation of municipal sewage. This study aims to reveal the effects of ultrasound on ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and nitrite-oxidizing bacteria (NOB). The impact factors including ultrasonic irradiation time and intensity, sludge concentration, thermal effect and released free radicals were studied. The maximized difference between the changes in AOB and NOB activities were obtained with 10 g mixed liquor suspended solids (MLSS)/L, using 0.9 kJ/mL ultrasonic energy density and 12 h interval time. The increased ultrasonic intensity destroyed the floc structure of activated sludge, increased the microbial death, and decreased the cellular ATP level. Further, the mechanism exploration indicated that the mechanical shearing could be a critical factor in achieving the nitritation with inhibitory effect on nitrite oxidation.     

Combined ultrasound with Fenton treatment for the degradation of carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons in textile dying sludge

To develop an effective method to remove the toxic and carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons (CPAHs) from textile dyeing sludge, five CPAHs were selected to investigate the degradation efficiencies using ultrasound combined with Fenton process (US/Fenton). The results showed that the synergistic effect of the US/Fenton process on the degradation of CPAHs in textile dyeing sludge was significant with the synergy degree of 30.4. During the US/Fenton process, low ultrasonic density showed significant advantage in degrading the CPAHs in textile dyeing sludge. Key reaction parameters on CPAHs degradation were optimized by the central composite design as followed: H₂O₂ concentration of 152 mmol/L, ultrasonic density of 408 W/L, pH value of 3.7, the molar ratio of H₂O₂ to Fe²⁺ of 1.3 and reaction time of 43 min. Under the optimal conditions of the US/Fenton process, the degradation efficiencies of five CPAHs were obtained as 81.23% (benzo[a]pyrene) to 84.98% (benz[a]anthracene), and the benzo[a]pyrene equivalent (BaP_eq) concentrations of five CPAHs declined by 81.22–85.19%, which indicated the high potency of US/Fenton process for removing toxic CPAHs from textile dyeing sludge.     

施用城市污泥对土壤生态系统影响的研究进展

城市污泥的合理处置已成为目前环境科学研究领域中的重要课题。因污泥富含有机质和有效营养成分,对土壤改良有积极的促进作用,所以污泥的土地利用普遍被认为是一种积极、有效的处置方式。鉴于此,本文就国内外施用城市污泥对土壤生态系统的．影响及相关的过程和机理进行了综述。结果显示,施用污泥可改善土壤理化性质,提高土壤有机质和氮、磷等养分元素的含量,其改良作用因污泥类型而异。污泥对土壤重金属的积累有所影响,特别是在酸雨频发地区或者长期施用污泥,可能会带来重金属Gu污染的环境风险。污泥普遍有利于提高土壤酶活性,譬如土壤淀粉酶、脲酶和蔗糖酶活性,但污泥施用过量或时间延长,则会抑制多酚氧化酶和磷酸酶的活性,而污泥对过氧化氢酶的影响则不大。污泥对土壤微生物特性短期内有积极的影响,但长期则有负面作用。施用污泥可导致土壤动物活性的增加,但也会对一些土壤动物产生毒性,譬如异壳介虫属和弹尾目昆虫,而且污泥毒性不仅取决于污泥用量,土壤类型也起着重要作用。基于上述分析和评述,提出了未来研究展望如下：（1）针对污泥施用后土壤生态系统生物、物理和化学过程和机理进行系统、综合的基础研究;（2）对污泥土地利用进行长期的系统定位试验和环境监测,并对之进行环境风险评价;（3）对污泥稳定化处理技术的创新及其应用研究。     

改性污泥用作填埋场中间覆盖层的适用性探讨

为研究改性污泥作填埋场中间覆盖材料的长期性能,通过无侧限压缩试验和渗透试验,研究温度和渗滤液对污泥强度和渗透性能的影响。结果表明,温度升高,污泥的无侧限抗压强度下降,渗透系数增大;在自来水中浸泡一个月后,二者的渗透系数分别减小了14.3%和53.4%,污泥的无侧限抗压强度下降了14.3%,而在渗滤液中浸泡一个月后,污泥的无侧限抗压强度反而提高了91.1%。该改性污泥的强度和渗透性均满足作填埋场中间覆盖层的要求。     

富磷污泥生物炭去除水中Pb(Ⅱ)的特性研究

以城市污水厂富磷剩余污泥为研究对象,考察高温热解制备生物炭吸附剂对水中Pb(Ⅱ)的去除效果.研究表明,随着热解温度升高,制备的生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力增强;在相同热解温度下,生污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力比消化污泥生物炭大.采用700℃热解1 h制备生污泥生物炭以研究对Pb(Ⅱ)吸附的影响因素,结果显示:吸附180 min达到吸附平衡;富磷污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的去除率随pH增加而升高;生物炭投加量增加,对Pb(Ⅱ)去除率上升,而单位吸附容量迅速减小.污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级反应动力学,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地拟合等温吸附线.在pH 5.0、吸附时间3 h、生物炭投加量20 g.L-1条件下,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量为34.5 mg.g-1,表明富磷污泥生物炭可以作为一种廉价的吸附剂.     

污泥土地利用对土壤中重金属形态的影响

土地利用是资源化利用城市污水厂污泥的有效途径，随污泥中的营养成分一起进入土壤中的还有其中的重金属元素，它们有可能成为一种环境安全的隐患。本实验所用的土壤为污泥经过无害化及稳定化处理后，与上海潮滩沙土按不同比例(干污泥质量比)混配而成。种植前后分别对沙土、污泥及混配土的重金属含量及形态进行测试。选择几种花卉植物，如菊花(Calendula officinalis）等进行植物种植试验，一个生长季后对植物中的重金属含量及形态进行测试。应用Tessler连续提取法，对污泥中的重金属进入土壤后，土壤中重金属的含量、赋存状态等方面的规律进行研究，发现污泥的土地利用会明显增加土壤中的重金属含量，而且重金属的形态也有明显的变化，可交换态和碳酸盐结合态的重金属含量有明显的增加；如长期使用，则必须采取相应的措施，以消除有害的影响。