不同碱剂对污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷的影响

为了使污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷后的沼渣得到有效利用,研究了以Ca(OH)_2代替NaOH作为碱剂调节产氢余物与污泥混合物初始pH进行厌氧发酵产甲烷情况。结果表明,以NaOH和Ca(OH)_2作为碱剂的消化系统厌氧发酵产甲烷的最佳接种量均为50%,且产甲烷率和比产甲烷速率相差不大,分别为60.48mL/(g·DS)、2.16mL/(g·DS·d)和58.68mL/(g·DS)、2.35mL/(g·DS·d),两种消化系统的COD、总糖和总蛋白质的降解率分别为63.0%、25.7%、47.1%和56.7%、23.6%、45.7%。以Ca(OH)_2代替NaOH作为碱剂调节反应物初始pH进行厌氧发酵产甲烷是可行的。     

工程规模下碱类型对污泥预处理效果及发酵产酸的影响

研究了工程规模下3种碱对剩余污泥热碱预处理效果以及厌氧发酵产酸的影响。结果表明,平均进泥浓度为70 g·L~(-1)时,氢氧化钠的预处理效果要优于混碱(Ca(OH)_2:NaOH=4:1)和过氧化钙,处理后污泥中溶解性化学需氧量(SCOD)的平均浓度是预处理前的8.45倍,水解率达到64.26%。但是,使用过氧化钙进行预处理可以有效提高污泥的发酵产酸效果,产酸效率明显优于混碱和氢氧化钠,总挥发性脂肪酸(TVFAs)的平均浓度为7.93 g·L~(-1),产酸率(以COD计)为273.93 mg·g~(-1)VSS,且总酸中乙酸比例达到60.35%;发酵后平均TSS和VSS分别下降了24.42%和47.62%;同时,氨氮(NH_4~+-N)和总磷(TP)浓度最低,其平均浓度分别为286.33 mg·L~(-1)和17.42 mg·L~(-1)。此外,混碱组、过氧化钙组和氢氧化钠组污泥厌氧发酵的净利润分别为229.14、257.37和10.49元·t~(-1)(脱水污泥)。实验结果表明,热混碱和热过氧化钙预处理用于污泥厌氧发酵有望得到广泛的应用。     

联合NaOH和Ca(OH)_2强化剩余污泥厌氧发酵生产挥发性脂肪酸

以剩余污泥为研究对象,在序批式厌氧反应器中探究了Na OH和Ca(OH)_2联合作用对污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFA)的影响。结果表明,相较于Na OH单独发酵,Na OH和Ca(OH)_2的联合作用能够进一步促进VFA的积累,且Na OH和Ca(OH)_2的质量比例为50∶50时,VFA的最大积累量为286 mg COD·g-1VSS。机理研究表明,Na OH和Ca(OH)_2联合作用能够促进污泥溶解过程,并且溶解性COD(SCOD)的最大含量为3 650 mg·L~(-1),同时Na OH和Ca(OH)_2联合作用能够促进胞外聚合物内部有机物向外部的转移。Na OH和Ca(OH)_2联合作用能够进一步遏制产甲烷古菌的活性,甲烷的最大积累量为165 m L,远小于Na OH单独影响下甲烷的积累量。研究结果对指导污泥厌氧发酵回收能源物质具有一定的指导意义。     

红薯渣和城市污泥混合发酵产酸强化污水脱氮除磷

投加红薯渣促进城市污泥厌氧发酵产酸量,并将所得有机酸应用到污水处理外加碳源,强化污水脱氮除磷效果。实验结果表明,红薯渣和城市污泥混合发酵产酸比单一污泥发酵效果更好,有机酸产量可提高3倍左右,且做补充碳源时品质好,发酵液中COD∶TN∶TP约为160∶1∶1.6。将混合发酵所得有机酸应用到污水脱氮除磷外加碳源,结果表明,混合发酵所得有机酸优于污泥热碱预处理碳源和乙酸钠,污水处理出水中平均COD、TN和TP分别为(32.1±1.45)、(4.8±0.52)和(0.7±0.18)mg/L,TN和TP去除率分别达到(87.2±1.20)%和(90.0±0.18)%。因此,红薯渣的投加,可以大大提高城市污泥发酵产酸效果,优化发酵液碳源的品质。     

几种常见离子对粉煤灰合成沸石除磷效果影响研究

研究了几种常见无机离子(SO2-4、HCO-3、NO-3、SiO2-3、Ca2 、Mg2 )对3种阳离子饱和的粉煤灰合成沸石(Ca沸石、Al沸石和Fe沸石)除磷效果的影响.结果表明,与纯水比较,NO-3和SO2-4的存在能提高沸石的磷去除率;HCO-3对沸石除磷起抑制作用;高浓度的SiO2-3显著提高溶液pH,从而促进Ca沸石的除磷,但抑制Al沸石和Fe沸石的除磷作用;Ca2 的存在能够显著提高沸石的磷去除率;Mg2 能促进Al沸石和Fe沸石除磷,但对Ca沸石除磷有一定抑制作用.     

基于RSM模型的碱与超声联合破解污泥工艺优化

运用响应曲面法(RSM)研究碱解和超声联合作用对污泥破解的影响,以加碱量(0~0.16 g NaOH·(g TS)-1)和超声能量(4 000~20 000 k J·(kg TS)-1)为影响因素,分析其对污泥破解度、溶解性蛋白质和多糖浓度的影响规律,建立了二次多项回归模型,并实现了组合工艺的优化和验证。结果表明,加碱量对污泥破解效果的影响高于超声能量,最佳处理工艺条件为加碱量0.1 g Na OH·(g TS-1)和超声能量12 000 k J·(kg TS-1)。最佳工艺条件下,污泥破解响应值为污泥破解度40.13%,溶解性蛋白质1 365.46 mg·L~(-1)和多糖350.11 mg·L~(-1),与预测值吻合度较高,为碱解和超声联合预处理在污泥破解、厌氧消化预处理领域的应用提供了理论支持和数据支撑。     

不同pH条件下剩余污泥厌氧发酵过程中溶出物的释放

对剩余污泥进行厌氧发酵处理可实现污泥中有机质和磷的释放并最终回收利用,而pH是影响厌氧发酵过程的重要因子。为研究pH对厌氧发酵中磷与有机物释放的影响,采用批次实验研究了pH分别为3、5、7、9、10、11时剩余污泥厌氧发酵过程中磷和有机物的释放与转化规律。结果表明,在不同pH下,剩余污泥厌氧发酵过程中发生着有机物与不同形态磷的迁移与转化,酸性和碱性环境下的厌氧发酵液成分的三维荧光结构不同。剩余污泥厌氧发酵过程中,泥相钙结合态磷(AP)在酸性条件下转化为液相磷,有机磷(OP)和大部分铁/铝结合态磷(NAIP)在碱性条件下转化为液相磷;其中, pH为11时,污泥发酵液中磷含量最高。污泥发酵类型为丁酸型发酵,发酵产物以异丁酸为主,其次是正戊酸和乙酸。pH为10时,发酵液中的蛋白质与多糖的总量、挥发性有机酸(VFAs)浓度最高,两者呈现正相关关系;类蛋白和类腐殖酸降解,利于VFAs的积累。     

含化学沉淀物废水污泥的土壤降解

本文比较四种污泥在土壤中的降解,其中三种是脱磷污泥含有Ca(OH)_2、FeCl_3、Al_2(SO_4)_3。所有污泥降解速率很快,降解时释放的CO_2速率<25mg/g,接近于没有处理过的土壤15天的释放量,而较高速率时相当于50天的释放量。每种污泥中都含有生石灰,故每一种添加污泥都使土壤的pH值增加。使pH值升高最多的Ca污泥比Fe、Al、污泥增加和释放的CO_2量大。Ca污泥释放52％的污泥碳,未处理的含铝污泥释放20％,而Fe污泥释放量是5％,土壤加入CaCO_3,增加了Al污泥的降解,但就释放污泥碳的百分率而言,这些污泥之间没有明显的不同。这些污泥的降解作用与pH的关系要比除磷时流出物的化学处理的关系更密切。     

高铁酸钾与碱耦合处理剩余污泥的实验研究

采用高铁酸钾与碱耦合工艺处理剩余污泥,分析其对污泥的减量及溶胞效果的影响。结果表明,高铁酸钾与碱耦合处理时,污泥减量效果较单独高铁酸钾处理明显提高,最佳耦合方式为高铁酸钾与碱同时投加处理,适宜的碱性物质为NaOH;高铁酸钾与碱耦合处理能有效破坏污泥絮体及细胞结构,导致污泥减量,胞外聚合物(EPS)和胞内物质大量溶出。当高铁酸钾投加量为0.24g/g(以污泥中单位质量SS的投加量计,下同),NaOH投加量为6mmol/g时,耦合处理24h后挥发性悬浮固体(VSS)去除率达25.92%,处理后的污泥离心泥饼含固率增加,污泥体积指数(SVI)降低,污泥脱水性能及沉降性能明显提高,显微镜检表明耦合处理后污泥絮体明显解离,说明高铁酸钾与碱耦合工艺具有较好的污泥减量及溶胞作用。     

不同预处理方法对污泥脱水性能的影响

污泥脱水是污泥处理的关键步骤,本文以污泥比阻(SRF)为考察指标,对比分析了污泥经单独酸碱调节、酸碱联合调节、水浴加热、自然冻融以及氧化剂Fenton等预处理方法调节后污泥的脱水效果。结果表明,污泥经氧化剂Fenton试剂处理后,SRF明显减小,污泥脱水性能得到改善;先酸后碱调节的方式比单独酸、碱调节更利于污泥脱水;温度调节对污泥的比阻有影响,低温条件下污泥的比阻较小。     

微生物絮凝剂的制备及其对城市污水厂污泥的脱水

研究利用甘蔗渣作为廉价原材料制备微生物絮凝剂并探讨其对城市污泥的脱水性能。按0.5%最佳接种量接种,并利用发酵罐进行批式发酵培养,培养60 h后的发酵液具有最佳絮凝效果,投加量为5.0 mg/L时较优,污泥脱水率从75.60%提高到84.2%,污泥含水率从95.82%降至76.21%。此时絮凝剂粗产量为1.16 g/L。培养108 h后,发酵液仍具有显著的絮凝效果,能使污泥含水率维持在76.81%左右。补料发酵实验表明,恒pH培养会抑制微生物分泌絮凝剂,最佳絮凝效果为72 h的发酵液,投加量5.0 mg/L,污泥含水率降至76.47%。通过补料以及不控制pH后,发酵液絮凝效果迅速上升,投加不同量的发酵液使污泥的含水率保持在76.22%~75.60%之间。综合来说,补料在能减少原料浪费的同时也可以有效地提高絮凝剂的絮凝效果。     

不同pH控制策略下剩余污泥中NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P、COD溶出研究

污水处理厂的剩余污泥中富含氮、磷、COD,在其水解酸化过程中对pH条件进行控制,使污泥中的氮、磷、COD溶出到上清液中并进行回收利用是可行的。在22～25℃的温度条件下,1#反应器中剩余污泥先调节为酸性(pH=3),在实验第8 d氨氮、磷酸盐溶出量最多后调节为碱性(pH=10);3#反应器中剩余污泥先调节为碱性(pH=10),在实验第8 dCOD溶出量最多后调节为酸性(pH=3);2#反应器为对照实验,pH不进行调节。结果表明:若要以回收污泥中的氨氮、磷酸盐为主,剩余污泥由碱性(pH=10)调节为酸性(pH=3)优于由酸性(pH=3)调节为碱性(pH=10);若要回收污泥上清液中的COD为主,剩余污泥由酸性(pH=3)调节为碱性(pH=10)优于由碱性(pH=10)调节为酸性(pH=3)。     

Ca2+和PAM 对污泥流变性和脱水性能的影响

研究了Ca2+和聚丙烯酰胺(PAM)在污泥调理过程中对污泥流变行为和脱水性能的影响,通过对粘度、毛细吸水时间(CST)、比阻(SRF)等参数的测量,发现Ca2+单独作用时对污泥脱水性能的提高不大,而不同含量的Ca2+和PAM混合后,对污泥的流变行为和脱水性能都有不同程度的影响,发现20 mg/L的PAM连同140%DS的Ca2+对污泥共同进行调理时,体系表观粘度最低,脱水性能最好,同时经济成本也较低.研究表明,还不能肯定地得出可用体系的表观粘度作为调理剂最佳投加量的控制指标.     

污泥生物炭的磷吸附特性

利用脱水污泥为原料在不同温度下热解制备污泥生物炭(sewage sludge biochar,SSBC),研究SSBC的磷吸附特征。700℃下制备的SSBC(B700)具有最好的磷吸附性能(5.93 mg·g~(-1),以P计),且效果优于其他类型的生物炭和活性炭,可以用作一种廉价的磷吸附剂。磷以稳定的形态吸附于SSBC上,SSBC吸附磷的机制主要是其表面的Ca O和Mg O与磷酸根结合形成稳定的磷酸盐沉淀。吸附条件优化表明,吸附温度升高促进SSBC对磷的吸附,SSBC吸附磷的适宜pH为6~8,共存离子CO2-3对磷吸附具有明显的抑制。采用Langmuir方程、Freundlich方程及Langmuir-Freundlich方程均能较好地拟合B700对磷的吸附,表明磷在SSBC表面的吸附可能受多种机制影响。     

酸碱联合调节剩余污泥对有机质的释放和脱水性能的影响

为了研究酸碱联合调节剩余污泥水解酸化过程中溶解性蛋白质(SPN)和溶解性碳水化合物(SPS)的释放规律以及对脱水性能的影响,采用3个反应器,其中,1#为先酸(pH 3.0)后碱(pH 10.0)、3#为先碱(pH 10.0)后酸(pH 3.0)的两段控制方式(每段8 d),同时以2#pH不调作为对比实验。结果表明,3个反应器中SPN和SPS的释放情况是调节为碱性>酸性>空白,在相同的控制阶段,SPN的释放量明显高于SPS的释放量;SPN和SPS的最大释放量出现在1#的碱性阶段(后8 d),SPN在碱性阶段的第2天达到最大释放量(883.618 mg/L),SPS在碱性阶段的第8天达到最大释放量(165.922 mg/L)。1#在实验的整个过程中比阻值较低,说明先酸后碱调节方式更利于污泥脱水;在调节为碱性第4天时污泥比阻(SRF)达到最小值(0.342×1013m/kg),处于中难度脱水范围内。与2#相比,3#中的SRF虽稍有改善,但始终处于难脱水范围内。     

合成条件对粉煤灰合成沸石除磷特性的影响

利用不同钙含量的3种粉煤灰采用碱熔融-水热法合成沸石,研究了不用合成条件对3种粉煤灰合成沸石除磷性能的影响,并分析了除磷机理。3种粉煤灰合成沸石中沸石的种类各不相同,低钙粉煤灰合成沸石主要以Na P1型沸石为主,中钙粉煤灰合成沸石主要以一种无名沸石为主,高钙粉煤灰合成沸石则主要以加藤石为主,沸石含量几乎为零。碱灰比、熔融时间、熔融温度、固液比、结晶时间等合成因素中,对3种粉煤灰合成沸石固磷能力影响相对较大的是碱灰比和熔融时间。3种合成沸石的除磷能力顺序依次为高钙粉煤灰合成沸石中钙粉煤灰合成沸石低钙粉煤灰合成沸石,并且3种沸石的固磷能力与初始原料粉煤灰中的Ca O含量成正比。固磷机理是合成沸石溶于水后向水中释放Ca2+,释放出来的Ca2+即可与磷酸根生成磷酸钙沉淀,从而达到固磷的目的。合成的沸石最大固磷能力为92.24 mg/g。     

Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐改善污泥脱水性能

针对污水处理厂剩余污泥脱水困难的问题,采用Fe~(2+)活化过硫酸钾高级氧化法提高剩余污泥脱水性能,使用污泥含水率和污泥比阻对调理前后污泥脱水效果进行分析;研究了过硫酸钾投加量、Fe~(2+)投加量、pH和反应时间对污泥调理效果的影响;探究了过硫酸盐调理污泥过程中溶解性有机物质和胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)的变化特性。结果表明:过硫酸钾调理的最佳反应条件为pH=7.5,反应时间为20 min,过硫酸钾和Fe~(2+)的最佳投加量分别为15 mmol·L~(-1)和18 mmol·L~(-1),在此条件下,污泥含水率和污泥比阻值分别可达78.89%和0.3×10~(12) m·kg~(-1);污泥含水率和比阻的变化可能与污泥调理后絮体结构形态变化有关;调理污泥后,上清液中溶解性有机物质含量与过硫酸钾投加量呈显著正相关关系,而EPS不同组分中蛋白质和多糖含量在Fe~(2+)投加后均减少,表明Fe~(2+)的投加可以破坏污泥絮体,分解胞内物质;利用Fe~(2+)激活过硫酸钾所生成的硫酸根自由基可极大改善污泥的脱水性能。     

pH对高铁酸盐氧化剩余污泥的影响

针对高铁酸盐在酸、碱性环境下氧化性和稳定性的不同,采用pH调至1、3、5、7、9、11、13的剩余污泥,投加高铁酸盐溶液进行研究,考察污泥脱水性能(污泥比阻)以及减量化效果,包括破解液性质(氨氮NH_4~+-N、总氮TN、正磷酸盐PO43-、总磷TP、总有机碳TOC、溶解性有机物SCOD、胞外聚合物EPS)和污泥性状(混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS、污泥沉降比SV、污泥体积指数SVI、粒径)。结果表明:pH由低到高,破解液中各类污染物浓度总体呈现出两端高中间低的趋势,高铁酸盐在酸性和碱性条件下的氧化效果均优于中性条件。其中,pH达13时减量化效果最佳,氮素和有机物质溶出最多,然而此时的脱水性能最差;pH为1时破解液中磷素最多,达90.6 mg·L~(-1)。当pH为13,每g污泥(干重)的高铁酸盐投加量为15 mg Fe时,1 g MLVSS的污泥SCOD释放量达1.13 g,TN、SCOD、TOC释放量分别为179.3、3 507.9和1 134.3 mg·L~(-1),在达到污泥减量化效果的同时更有利于破解液的后期资源化回收和处理。     

硫酸与H_2O_2快速联合调理对含铁剩余污泥脱水性能的改善

以污泥比阻、污泥含水率为污泥脱水评价指标,研究了硫酸与过氧化氢联合调理含铁污泥对污泥脱水性能的影响。实验结果表明,含铁污泥经硫酸与过氧化氢联合调理后,污泥比阻、污泥含水率显著降低,污泥脱水性能得到明显地改善。进一步研究表明,含铁污泥脱水性能的改善可能与污泥中形成的Fenton/类Fenton反应有关。经过单因素实验,确定了最佳反应条件:5 mol·L~(-1)硫酸溶液投加量1.5 mL,30%双氧水投加量0.25 mL,酸化时间25 min,反应时间2 min。在此条件下,污泥比阻由1.82×10~(13)m·kg~(-1)减少至0.74×10~(11)m·kg~(-1)。脱水污泥含水率由89.15%降低至71.12%。     

超声耦合高铁酸钾对印染污泥脱水性能的影响

分别采用高铁酸钾、超声、超声耦合高铁酸钾对印染污泥的脱水性能进行研究,考察了印染污泥中沉降速率(SV30)、毛细吸水时间(CST)、污泥破解率DDCOD和泥饼含水率等脱水指标的变化情况。结果表明,低声能密度(0.225~0.45 W·m L~(-1))和短超声时间(1~6 min)都能够促进污泥的脱水性能。在声能密度为0.45 W·m L~(-1),超声时间为4 min的最佳超声条件下,SV_(30)和CST分别下降了6.3%和16.35%。同时,高铁酸钾的添加使污泥脱水效果更显著,在最佳添加量(60 mg·g~(-1))下,SV_(30)、CST和泥饼含水率较原污泥减少了18.36%、31%和13.07%。为了促进污泥脱水,最佳污泥破解率DDCOD为2%~5%。扫描电镜结果显示,在最佳条件下处理的污泥较原污泥变化明显,原有颗粒结构被破坏,利于污泥脱水。