酶法水解提取剩余活性污泥蛋白质条件实验

以凯式定氮法为测试方法,对6种蛋白酶在各自最优条件下水解剩余活性污泥蛋白质,进行污泥提蛋白实验。实验结果表明,碱性蛋白酶水解效果最好,最佳水解条件是:pH值为8.0,温度55℃,加酶量为2%,反应时间4 h,液固比4:1。最佳工作条件下,污泥蛋白质提取率为52.5%。污泥蛋白提取液中重金属及有害金属含量低于国家饲料卫生标准。     

含油污泥超声处理脱油研究

采用槽式超声清洗器辐照含油污泥,辅以气浮浮选,以脱除污油.用w(油)为0.130g/g的含油污泥,对比经28 kHz超声底部向上辐照和未经超声辐照的含油污泥气浮脱油效果.结果表明:在40 ℃水浴下,28 kHz超声辐照脱油后,污泥w(油)达到最小,为0.055 g/g,比未经超声辐照对照组的w(油)(为0.124 g/g)下降约55.6%;28 kHz超声底部辐照方式脱油效果优于40 kHz超声侧面辐照;当28和40 kHz超声辐照的声压辐值分别为0.085和0.120 MPa时,脱油后污泥w(油)最小;添加硅酸钠则降低含油污泥的超声脱油效果.      

盐酸法提取污泥中蛋白质过程的研究

为了探索剩余污泥中蛋白质的提取方法,采用盐酸和氢氧化钠对污泥中蛋白质进行了提取,并对提取液进行了紫外光谱分析。结果证明盐酸提取法更有利于污泥中蛋白质的提取操作,并可以保证蛋白质质量。随后,实验考察了温度、污泥浓度、盐酸浓度以及操作时间对提取液中蛋白质浓度的影响情况。结果表明:蛋白质浓缩随温度呈先慢后快的增加趋势,随污泥浓度呈线性增加趋势,随盐酸浓度呈先快后慢增加趋势,适当延长时间有利于提升提取液中的蛋白质浓度。     

热反硝化地芽孢杆菌水解催化剩余污泥提取蛋白质

为实现剩余污泥无害化处理以及资源化利用,采用从高温堆肥基质中筛选出的可产蛋白酶、淀粉酶等胞外酶的嗜热菌—热反硝化地芽孢杆菌对污泥氮源进行提取,分析反应时间、污泥含固率以及嗜热菌粗酶液接种量对蛋白质提取的影响,并确定最佳反应条件.结果表明：水解过程中各因素对蛋白质回收率作用大小为：接种量>时间>含固率,得出最优工艺条件为：pH=7、T=60℃、t=8h、污泥含固率为4%以及嗜热菌接种量为20%,在此条件下污泥蛋白质提取率达到32.05%,氨基酸含量为359.6mg/L,多肽含量为1060.1mg/L,且污泥上清液粒径随着反应的进行逐渐减小.     

超声对污泥流变性及絮凝脱水性的影响

采用旋转粘度法研究了活性污泥体系的流变特性,考察和比较了超声处理前后污泥粘度及过滤比阻的变化,并就超声处理污泥的絮凝脱水性能进行了相关测试和分析.结果表明,随剪切速率的增大,污泥表观粘度降低,流动性增大,表现出流体变稀;污泥的流变特性反映出其胶状网络结构具有相对稳定性,污泥对水的结合能力强,因此,其过滤比阻高、脱水性能差;在固定频率25 kHz条件下,低声能密度(0.10～0.15W·mL-1)、短时间(2～3 min)超声处理可有效降低污泥表观粘度及过滤比阻;在絮凝剂(PDMDAAC)投量为污泥干固体质量(TS的)0.5%时,超声处理污泥的过滤比阻与滤饼含水率可分别降低至最小值0.18×109s2·g-1和65.7%.实验结果表明,将超声与絮凝剂结合用于污泥调理是可行的.     

Studies on the use of power ultrasound in solid–liquid myrobalan extraction process

Focus on eco-friendly processing techniques makes vegetable tanning a viable option in leather processing and establishes the subsequent need for the more efficient methods of extraction in tannin manufacture. Application of ultrasound has been tried in the extraction of tannins from myrobalan nuts in order to improve the extraction efficiency, to perform the extraction under milder process conditions and to reduce the process time. The influence of process parameters such as ultrasonic output power, time and temperature has been studied. Scale-up trials and the use of ultrasound in pulse mode have also been attempted. The results show that a three- to fivefold improvement is possible with ultrasonic output from 20 to 100 W. Extraction efficiency has been calculated from the maximum extractable materials from myrobalan nuts. Extraction efficiency is found to be 90% for ultrasound, 100 W without external heating as compared to 77% for control process at 70 °C for 4 h. Therefore, ultrasound could be employed even dispensing with provision for temperature controls. The use of ultrasound in pulse mode offered 70% extraction efficiency of continuous mode. Scale-up trials indicate that there exists an optimum ultrasonic output power depending on the amount of nuts used, to achieve better extraction efficiency. The effectiveness of ultrasonically extracted tannin solution has also been tested in the tanning process for its applicability. The degree of tanning efficacy has been assessed by shrinkage temperature measurement. The results indicate that ultrasonically extracted tannin solution is suitable for tanning process. Therefore, application of ultrasound in tannin extract manufacture is a viable option with added advantages.     

低强度超声波改善污泥活性

采用城市污水处理厂的好氧活性污泥为试验材料,以好氧呼吸速率(OxygenUptakeRate,OUR)为指标,研究活性污泥在超声波强度0～1.2W/cm²、辐照时间0～40min处理后活性的变化.发现当采用超声波强度0.3W/cm²,辐照时间10min,对提高污泥活性的效果最为显著,不适当的处理时间与处理强度则不利于污泥活性的提高.因此,利用超声波激励污泥活性存在最佳的超声波强度和辐照持续时间.另外,研究了强度0.3W/cm²,辐照时间10min超声波辐射处理后0～48h中污泥活性的变化规律,发现超声辐照8h后污泥活性达到最大值,为辐射处理后初始活性的2倍,24h后超声波的强化作用基本消失.因此,可采用强度0.3W/cm²超声波每隔8h取反应器中的部分活性污泥辐照10min后再返回反应器,来提高生物反应器的处理效率.本文还对低强度的超声波改善污泥活性的可能机制进行了假说性解释.     

酸水解法提取剩余污泥蛋白质的条件优化

为充分提取污水污泥中的细胞蛋白,实现污泥的增值利用,以青岛市李村河污水处理厂剩余污泥为材料,采用酸水解法提取剩余污泥中的蛋白质. 经正交试验综合考察了水解温度、水解时间、反应体系pH和固液比(污泥样品质量(g)/加水体积(mL))等因素对剩余污泥蛋白质提取率的影响. 结果表明:水解温度和反应体系pH对蛋白质提取率的影响较大;通过试验获得的提取污泥蛋白质的最优工艺条件是水解温度为121 ℃,水解时间为5 h,反应体系pH为1.25,固液比为1∶3.0.在上述条件下,剩余污泥蛋白质提取率可达62.71%,水解后的剩余残渣经干燥后测定可知,其质量相对于原污泥样品质量(干重)削减率达到30.49%. 试验证明,选用该法不仅可以达到破解剩余污泥细胞并释放蛋白质的目的,还可以使污泥减量.      

不同工况的低强度超声波处理对活性污泥活性的影响

采用好氧活性污泥为试验材料,以污泥的比好氧呼吸速率(SOUR)、混合液悬浮固体浓度(MLSS)、COD去除率及污泥产率系数λ(ΔMLSS/ΔCOD)为指标,通过对超声频率、声强和作用时间3个参数设计的均匀试验,研究不同参数组合的超声处理对活性污泥的活性和代谢过程的影响.结果表明,采用28　kHz、20　W/L、2　min这一参数组合的超声处理可以有效增强活性污泥的活性,提高COD去除效果,并减少污泥产量.同时还研究了污泥浓度MLSS对超声处理效果的影响.通过单因素多水平试验,确定了适合于最佳超声参数组合的MLSS值.对于本次试验所用污泥,MLSS为3?000　mg/L时,超声处理达到了理想效果.根据试验结果,还对低强度超声波影响活性污泥活性和代谢过程的机理提出了假说性解释.     

低强度超声波强化污水生物处理中超声辐照污泥比例的优化选择

通过超声波的SBR反应器与对照反应器处理人工配制生活污水的对比试验,研究了利用低强度超声波强化污水生物处理的另一个重要工艺参数———超声处理污泥比例(即超声处理污泥量占反应器内总污泥量的百分比).设置超声波反应器采用频率35kHz、声强0.3W/cm²超声波每隔8h取反应器中一定比例的活性污泥辐照10min后再返回反应器.结果表明,超声处理污泥比例为10%时,其COD和NH₃-N去除率可分别提高5%和0.5%左右,以好氧呼吸速率(Oxygen Uptake Rate,OUR)表示的污泥活性可提高12%以上.通过对污泥增长率的研究表明,当超声污泥比例为10%,超声波反应器内污泥的增长率比对照反应器降低了11%左右,减轻了后续污泥处理工序的负荷.随着超声处理污泥比例的增加,污泥体积指数SVI持续增大,但是超声污泥比例不超过10%对污泥沉降性能影响不大.因此,在超声强化污水生物处理工艺中,可采用强度0.3W/cm²超声波每隔8h取反应器中的10%的活性污泥辐照10min后再返回反应器,来提高反应器的生物处理效率.     

活性污泥胞外聚合物提取动力学模型

为研究活性污泥胞外聚合物(EPS)提取过程中各参数间的基本关系及优化EPS提取过程,建立了EPS提取过程中浓度随时间变化的动力学模型,并通过前人研究数据和本次试验数据对模型进行验证.结果表明,模型对一些经典文献中的数据拟合效果较好,拟合系数(R2)均大于0.94.对MLSS为(1064.47±298.70)mg/L,MLVSS为(822±147)mg/L的活性污泥进行EPS提取, TOC和蛋白质的拟合效果较好,但多糖和DNA的拟合效果不理想.该模型可以大致估算试验中EPS的最大提取量及任一时间的EPS产量.     

活性污泥胞外多聚物提取方法的比较

活性污泥污水处理系统中胞外多聚物(extracellular polymeric substances,EPS)对污染物的去除及污泥的絮凝、沉降和脱水性能都有着重要作用,影响活性污泥工艺的运行稳定性,然而不同的提取方法可能导致EPS组分、数量有显著差异,直接影响相关实验结果.本文采用离心法提取溶解型和疏松型EPS后,采用文献经常报道的8种物理、化学方法提取紧密型EPS(tightly bound EPS,TB-EPS),研究TB-EPS数量及多糖、蛋白质、核酸等成分含量并进一步分析TB-EPS的基团组成,也分析了TB-EPS中15种元素含量.结果表明,8种方法中,加热法提取TB-EPS组分数量较多,对污泥微生物细胞破坏程度低,且在EPS提取过程不引入外源物质,是一种较为合适的EPS提取方法.阳离子树脂法对TB-EPS中芳香族蛋白质和腐殖酸类物质有较好的提取效果,Na OH法对富里酸类物质提取效果较好.物理法对TB-EPS红外光谱的官能团种类无明显影响,但化学法对TB-EPS官能团种类影响较显著,TB-EPS具有不同的特征吸附峰.总体上,化学法提取的TB-EPS中元素含量高于物理法.研究者应根据实验目的,选取适宜的EPS提取方法;或者建立EPS提取的标准方法,有助于实验结果间的比较.     

超声辅助分散液液微萃取-气相色谱检测污泥中氯苯

采用超声辅助分散液液微萃取结合气相色谱(UAE-DLLME-GC-ECD)检测了污泥中6种氯苯化合物.用丙酮作为萃取污泥样品中氯苯的萃取剂,通过改变萃取剂类型和用量、超声时间以及离子强度等影响因子的实验,确定了最优条件的关键性控制参数.结果表明,6种氯苯的相关系数r2=0.9993~0.9999,相对标准偏差RSD=3.2%~4.4%,检测限LOD为0.001~0.2μg/kg,对造纸、印染和市政3种污泥样品检测的回收率分别为89.2%~103.8%, 94.5%~112.1%和89.1%~104.3%.该方法检测污泥中的氯苯不仅具有快速、灵敏和重复性好的特点,而且相对于传统方法,可以节省大量对人体有毒害作用的有机溶剂和分析时间.     

Recovery of phosphorus as struvite from sewage sludge ash

Phosphorus (P) is an element vital for all living organisms, yet the world's reserves of phosphate rock are becoming depleted. This study investigated an effective P recovery method from sludge ash via struvite precipitation. Results showed that more than 95% of the total P content was extracted from sludge ash by applying 0.5 mol/L HCl at a liquid/solid ratio of 50 mL/g. Although heavy metal leaching also occurred during P extraction, cation exchange resin efficiently removed the heavy metals from the P-rich solution. Orthogonal tests showed that the optimal parameters for P precipitation as struvite would be a Mg:N:P molar ratio of 1.6:1.6:1 at pH 10.0. X-ray diffraction analysis validated the formation of struvite. Further investigations revealed that the harvested precipitate had a high struvite content (97%), high P bioavailability (94%), and low heavy metal content, which could be considered a high quality fertilizer.     

表面活性剂促进剩余污泥酶水解的研究

为了提高污泥酶水解的效率,研究向污泥中投加表面活性剂十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate,SDS）强化污泥酶水解的效果.结果表明,SDS极大促进了剩余污泥酶水解,且复合酶的处理效果优于单酶.复合酶的投加量为0.06 g/g时,SCOD溶出率随SDS投加量成正比增加.SDS为0.20 g/g时,S...     

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. Translated from Environmental Science, 2005, 26(4): 124–128 [译自: 环境科学]     

胞外多聚物对酶催化污泥厌氧水解的影响研究

研究了胞外多聚物对酶催化污泥溶解效果和催化过程中污泥化学组分变化的影响.向原污泥及去除胞外多聚物的剩余污泥外加酶,并与未加酶组水解效果进行对比.结果表明,酶浓度〈20 mg/g时仅水解污泥胞外物质,加大酶量能显著引起污泥破解.溶菌酶用于原污泥水解效果较好,SCOD/TCOD最高可达28.14%,投加量60 mg/g,反...     

外加酶强化剩余污泥微生物燃料电池产电特性的研究

以剩余污泥作为接种液和基质,探讨了外加酶(中性蛋白酶、α-淀粉酶)强化单室型剩余污泥微生物燃料电池产电效率的可行性,研究了酶投加量对微生物燃料电池的产电特性及剩余污泥减量的影响.结果表明,在相同条件下,实验组产生的最大功率密度远远高于对照组;当酶的总投加量为10 mg.g-1时,最大输出功率密度及污泥水解效率达到最大,即中性蛋白酶组的最大功率密度、库仑效率、TCOD去除率、TSS去除率、VSS去除率分别为507 mW.m-2、3.98%、88.31%、83.18%、89.03%,而α-淀粉酶组则分别为700 mW.m-2、5.11%、94.09%、98.02%、98.80%.本实验采用向剩余污泥中投加酶的方法,成功增强了微生物燃料电池的产电效率,同时对剩余污泥有效地进行了处理,为微生物燃料电池的实际应用提供了新途径.     

城市污水污泥超声波预处理的研究

文章通过分析污泥耗氧率(SOUR)和破解率(DDCOD)的变化,研究了浓度为9.5g/L的生活污泥在频率为28kHz的超声波下,不同超声波声能密度和超声时间作用对污泥预处理效果的影响。试验结果表明,在适当的声能密度和超声时间下,超声波预处理可以明显提高污泥破解率,同时提高污泥的生物活性,试验结果为超声波预处理与污泥处理工艺联用以提高污泥减量化效率提供了依据。     

冻融处理对不同阴极构型MFC产电及有机物降解的影响

为了研究不同阴极构型的微生物燃料电池(MFC)处理剩余污泥时的产电以及有机物降解情况,构建了铁氰化钾双室MFC以及生物阴极双室MFC两套系统,分析了两套系统处理剩余污泥时电压、功率密度以及有机物变化及降解情况.结果表明,处理冻融污泥时,铁氰化钾双室MFC8h达到稳定电压0.726V,运行6d时SCOD达到峰值3771.4mg/L,此时最大功率密度最高为10.3W/m3,周期结束(20d)TCOD去除率为70.3%;生物阴极双室MFC运行3d达到稳定电压0.76V并持续22d后下降,15~20d时SCOD达到峰值4538.0mg/L,并获得最高的最大功率密度13.7W/m3,周期结束(30d)去除80.6%的TCOD.相对于铁氰化钾双室MFC,生物阴极双室MFC能够更为彻底的促进污泥有机物溶出并利用其产电,对溶解性碳水化合物利用以及有机物的降解得更为彻底,同时更利于MFC系统的长期稳定运行.