基于剩余污泥的超声法提取微生物絮凝剂

通过超声系列实验,对超声法从剩余污泥中提取微生物絮凝剂(MBF)进行了系统研究。从剩余污泥中提取的MBF在碱性条件下表现出较好的絮凝活性。提高污泥浓度有利于提取出较高絮凝活性的MBF。由于超声波的破解作用,超声频率或功率过高均不利于MBF的提取。在20 kHz的超声频率下,连续超声比脉冲为1、4或8 s超声时的提取效果均要好。经过工艺优化,采用20 kHz、120 W的超声波对剩余污泥(19.4 g/L)连续超声30 s,所提取的MBF对高岭土悬浊液的絮凝率接近70%。结果表明,超声法可用于从剩余污泥中直接提取MBF,在降低MBF生产成本的同时实现污泥的资源化利用。     

剩余污泥氮磷营养盐提取方法研究

为提取污泥中的氮磷营养盐,以实现污泥的资源化和减量化,分别采用热碱法、超声波法和加碱超声波法对剩余污泥进行处理.在优化提取工艺条件的基础上,比较了3种方法对污泥中无机氮(IN)和磷酸盐(PO34--P)的提取效果以及污泥减量效果.结果表明,热碱法的适宜提取条件为pH=13、T=100℃、t=9 h;超声波法的适宜提取条...     

超声预处理对剩余污泥酶活性的影响

为了研究不同工况下超声波预处理对剩余污泥酶活性变化的影响,对剩余污泥进行不同输入能量、频率的超声预处理,测定了预处理后污泥蛋白酶和脱氢酶的变化规律。结果表明:1)超声预处理在低能量输入条件下对污泥蛋白酶和脱氢酶活性存在促进作用,而随着超声能量的进一步增加,酶活性逐渐降低直至出现抑制现象;2)超声频率对污泥酶活性影响较为显著,其中20 k Hz超声频率对蛋白酶和脱氢酶活性的促进效果最高,其次分别为25和33 k Hz;3)当输入能量高于8000 k J·(kg TS)~(-1)后,25和33 k Hz频率超声预处理对污泥蛋白酶和脱氢酶活性存在抑制效应,引起该现象的原因分析可能是高频超声空化现象及伴随的热化学效应引起的生物酶失活导致的。     

蚯蚓与微生物协同处理对剩余污泥腐殖化特征的影响

对污水生物处理产生的剩余污泥分别采用碱提取法和Adani法(有机溶剂加酸水解)提取腐殖酸,通过元素分析、红外光谱和三维荧光光谱比较,确定Adani法提取的腐殖酸非腐殖质成分含量较低,可以较好地表征剩余污泥中腐殖酸特性。进而采用Adani法提取蚯蚓生物滤池处理剩余污泥的原泥和出泥中的腐殖酸,研究蚯蚓与微生物协同处理对剩余污泥腐殖化特征的影响。元素分析、E4/E6及三维荧光光谱分析结果表明:与原泥腐殖酸相比,出泥腐殖酸中蛋白质等有机物得到有效降解,腐殖物质明显增多,其腐殖酸分子量、芳香化和缩聚程度均较高;蚯蚓生物滤池出泥腐殖化程度明显提高。     

基于污泥蛋白质溶出的酶-热碱联合水解中试研究

为探究剩余污泥酶-热碱联合水解生产蛋白质工艺工业化利用的可能性,建立了1 m3·d-1的剩余污泥(含水率80%)的中试水解系统。通过对酶解时间、复合添加量及碱解温度等关键工艺因素优化,获得了中试规模污泥联合水解的最佳工艺条件;通过酶和热碱水解动力学研究,明确了联合水解过程的限速步骤。结果表明:在日处理量为1 m3剩余污泥(含水80%)的中试水解过程中,酶解时间为1.5 h、复合酶投加量为1%、污泥浓度为30 g·L-1、碱解时间1.5 h、碱解温度80℃时,蛋白质溶出效果最佳,上清液中蛋白质浓度为2 160 mg·L-1;污泥酶解过程符合米氏方程,碱解过程符合零级动力学方程,二者的水解速率分别为0.709 mg·(L·min)-1和11.046mg·(L·min)-1;与碱解相比,酶解是剩余污泥联合水解的限速步骤。研究结果可为污泥联合水解工艺产蛋白质的产业化应用提供必要的技术参数。     

超声破解对剩余污泥内含营养物及粒径的影响

利用超声技术破解剩余污泥,不仅能有效降低污泥含水率,提高污泥稳定性,还能在上清液中释放C、N和P等有机物,为污泥资源化利用提供条件。通过考察超声时间、功率及频率等因素,分析超声空化对污泥稳定化程度和污泥内含营养物质释放的影响规律,形成超声破解污泥的最优实验方案。综合考虑超声效果与节能,选择超声频率22 k Hz,超声功率800 W,超声时间15 min为优化的工艺条件,其上清液中的COD浓度高达954.33 mg·L~(-1),总氮含量为153.16 mg·L~(-1),总磷含量为72.65 mg·L~(-1),污泥颗粒粒径显著减小,d50从原泥的34.82μm减小至2.99μm,并形成少量纳米级颗粒,探讨了纳米颗粒对污泥活性的影响,有利于后续污泥稳定化和减量化。     

复合式膜生物反应器中胞外聚合物提取方法综合评价

采用高速离心法、超声法、阳离子交换树脂法(CER)、加热法4种方法提取复合式膜生物反应器(HMBR)中污泥胞外聚合物(EPS),利用化学分析方法结合三维荧光光谱法(EEM)和凝胶渗透色谱法(GPC)对4种方法进行评价.结果表明,采用60℃,30 min加热提取效果最好,而且对细胞破坏小.通过三维荧光光谱图表明4种方法对于类富里酸均有较好的提取效果;对于类腐植酸和类蛋白质,热提取法优于其他3种方法.凝胶渗透色谱法分析表明4种方法提取的EPS分子量(MW)分布变化差别不大,分子量分布范围为100～1 000 000,主要集中在100 ～ 10 000之间.     

剩余污泥超声预处理后水解酸化特性

为探讨剩余污泥超声预处理后的水解酸化特性,考察了0.6 W/mL、5 min和1 W/mL、5 min 2种超声预处理条件下污泥水解酸化过程有机质、氮、磷的释放情况。实验结果表明,2种超声预处理均可促进污泥水解酸化,并且0.6 W/mL比1 W/mL的超声预处理更有利于SCOD的释放、VFAs的产生以及氮和磷的释放;水解酸化初期,超声预处理比未经超声预处理的污泥在有机质、氮、磷释放率上差异非常明显,随着水解酸化的进行,有机质和氮释放率差异仍很明显,而磷释放程度逐渐接近;经0.6 W/mL超声预处理,污泥水解酸化3 d后,SCOD释放率、VFAs浓度、TN释放率和NH4+-N释放率分别是未经处理污泥的1.85、2.63、1.85和1.41倍,而TP和PO43--P释放率较未经处理污泥仅分别多2.44和1.23个百分点。研究表明,控制适宜的声能密度、超声时间和水解酸化进程是超声预处理强化剩余污泥水解酸化效果的关键。     

高效代谢解偶联剂的筛选及对SBR系统综合运行效能的影响

活性污泥法是最常用的污水处理技术,但它同时会产生大量的剩余污泥,需要进行额外的处理和处置.活性污泥的解偶联代谢能有效地减少剩余污泥的产量.比较了5种代谢解偶联剂,即2,4-二硝基苯酚(DNP)、邻氨基苯酚(AP)、2,4,6-三氯苯酚(TCP)、3,3',4,5-四氯水杨酰苯胺(TCS)、丙二酸的污泥减量效果和对COD去除能力的影响.结果表明,当它们在各自的最佳质量浓度20、1 5、4、1.2、15 mg/L时,污泥的表观增长系数分别降低了62.39%、63.75%、59.40%、34.58%和53.75%,而COD去除率仅有轻微下降.重点研究了15 mg/L的丙二酸和4 mg/L的TCP对SBR系统运行效能和污泥沉降性能的影响.发现在长期运行过程中,两者都能有效降低系统的污泥产量,而对COD去除率的影响较低,但使用丙二酸6 d后极大地影响了污泥的沉降性能,而TCP对污泥的沉降性能影响很小.     

超磁分离污泥与剩余污泥协同水解酸化

以超磁分离污泥作为研究对象,用2种不同的剩余污泥作为接种污泥,维持温度在30℃,探究了剩余污泥对超磁分离污泥厌氧水解酸化产物及产率的影响。结果表明:随着剩余污泥接种量的增加,混合污泥SCOD的析出量也逐渐增加;接种剩余污泥量的增加促进了混合污泥VFAs的生成;各种污泥产VFAs中,乙酸均具有明显优势,并会促进丙酸的累积;混合污泥较之于超磁分离和剩余污泥具有快速、高效的产酸优势,且随着剩余污泥接种量的增加,加快了水解酸化的速率并且加深了酸化的程度,但会延长其达到最大值的时间。污泥产酸发酵获得内碳源的同时,还存在着N元素的释放,且随着剩余污泥接种量的增加,这种伴随现象更明显。对比2种剩余污泥(W1、W2)发现,W1作为接种污泥时,并没有明显的P元素的释放;当W2作为接种污泥时,伴随着比较明显的P元素的释放。综合考虑剩余污泥对于超磁分离污泥水解酸化效果的影响发现,当剩余污泥接种量W1为12.2%,W2为13.6%时,既可以为系统提供更多的SCOD,又可以避免过高的氮负荷。     

活性污泥胞外聚合物提取方法优化

试验对比了不同离子交换树脂(CER)含量和pH条件下胞外聚合物(EPS)的提取效果差异。结果表明,EPS各组分提取浓度均随离子交换树脂用量增加而增加,但各组分趋势不同。TOC的最佳树脂剂量为100 g CER/g VSS,而蛋白质、多糖和DNA的最佳树脂剂量约为70 g CER/g VSS。pH值对TOC、DNA和多糖的提取浓度影响较小,但对蛋白质影响比较大。各提取条件下,EPS各组分提取浓度随时间的变化过程可以分为平稳增长期、快速增长期及稳定期。     

超声波对污泥水解的促进作用

以超声波预处理城市污水处理厂剩余污泥,考察不同功能密度下的超声波对污泥水解释放碳源过程的影响。结果表明,污泥经超声波预处理,可缩短污泥水解时间,促进VFA释放,且声能密度越大,促进作用越显著;当声能密度为0.138 W/mL、作用时间为1 min时,污泥水解4~5 d后,释放VFA达到800 mg/L,VFA/TN由初始的1.98提升至4.15,VFA/TP由初始的24.78提升至42.35。同时,超声波不仅破坏污泥絮体结构,而且提高了微生物中蛋白酶和辅酶F420的活性,更有利于污泥水解。     

超声波处理回流剩余污泥对SBR工艺的污泥减量效能

在SBR中试系统中,采用较高声能密度较短时间的超声波处理剩余污泥后回流至系统连续运行20 d的方式进行污泥减量,通过分析测定系统MLSS、累计排泥量以及系统出水水质指标,考察了系统污泥减量效果及污泥回流对系统污水处理效果的影响。结果表明,对SBR系统2/3的剩余污泥用声能密度为1 W/mL的超声波预处理6 min后回流至SBR系统。SBR系统最终需处置的污泥量减少了45.64%,获得了理想的污泥减量效果。污泥回流后SBR系统对SS、COD、TN以及NH4+-N的去除效果均无明显变化,仅出水TP含量略高于对照的SBR,出水水质仍能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。     

污泥中重金属的去除及回收试验

论述了利用离子交换技术循环使用柠檬酸去除污泥中重金属,并置换回收重金属的适宜工艺条件.经柠檬酸处理后,污泥中90%以上的重金属被去除;柠檬酸处理液中的重金属用离子交换法回收,考察了树脂种类、流速、操作方式等因素对离子交换、再生效果的影响;在适宜工艺条件下,重金属的交换率均为100%,而洗脱率均接近90%;柠檬酸及离子交换树脂循环使用,重金属也得到回收,降低了处理成本.     

应用于PCR-DGGE分析的活性污泥微生物总DNA提取方法比较

探讨适用于PCR-DGGE分析研究的活性污泥细菌和真菌的DNA提取方法。采用5种方法提取活性污泥微生物基因组DNA,以DNA纯度、含量、片段大小及DGGE条带多样性作为考察指标评价提取方法的优劣,以确定最佳实验方案。紫外吸收法和琼脂糖凝胶电泳结果显示,试剂盒法提取的DNA含量最低,其余4种方法获得的DNA含量无显著差异,就DNA纯度而言,试剂盒法最优;除高温裂解法对真菌细胞壁裂解效果较差外,其他4种方法均能不同程度地裂解细菌和真菌细胞;DGGE结果表明,高温裂解法获得的细菌条带最多,基于SDS的细胞裂解法得到的真菌条带最多。综合分析,高温裂解法更适合于活性污泥中细菌的PCR-DGGE分析,基于SDS的细胞裂解法则更适合于污泥中真菌的PCR-DGGE分析。     

超声萃取法处理含油污泥

应用超声强化技术,对以汽油为萃取剂的超声萃取法处理含油污泥的工艺进行了研究,筛选了调整剂、絮凝剂、破乳剂,探讨了萃取温度、萃取时间、超声频率、超声功率等对处理效果的影响。结果表明:在调整剂为采油废水、物料配比为v(萃取剂)∶v(调整剂)∶v(油污泥)=4∶4∶1的条件下,萃取工艺为萃取温度40℃、萃取时间15 min、超声频率40kHz、超声功率150 W时,可回收含油污泥中83.7%的油品。     

An ultrasonic assisted extraction method to release heavy metals from untreated sewage sludge samples

A rapid ultrasound accelerated sequential extraction procedure has been used to develop sequential extraction proposed by BCR protocol (the community Bureau of Reference now the European Union "Measurement and Testing Programme"). The effects of the ultrasonic treatment on the extraction of Cu, Cd, Cr, Pb, Ni and Zn from untreated sewage sludge collected from industrial site of Hyderabad city (Pakistan) were compared with those obtained from conventional sequentional extraction procedure of modified BCR protocol. In BCR method, each extraction steps takes 10h, where as with the use of compromise sonication conditions in ultrasonic bath, steps 1-3 of the sequential extraction (excluding the hydrogen peroxide digestion in step 3, which was not performed with sonication) could be completed in 30, 30 and 30 min, respectively. Extractable Cd, Cr, Pb and Ni contents were obtained by both comparable methodologies were measured by electrothermal atomic absorption spectrometry (ETAAS), while for Cu and Zn Flame atomic absorption spectrometry (FAAS) was used. The validations of both methods were compared by the analysis of certified reference material of soil amended with sewage sludge (BCR 483). According to statistical evaluation of the results, the proposed accelerated extraction method is valid alternative to conventional shaking with much shorter extraction time with p value <0.05. The overall metal recoveries in steps 1-3 (excluding residual step) were 95-100% of those obtained with the conventional BCR protocol, except for Cu extracted (91.6%) as related to indicative values of Cu in BCR 483 obtained in 1-3 steps. The results of the partitioning study of untreated industrial waste water sewage sludge, indicate that more easily mobilized forms (acid exchangeable) were predominant for Cd and Zn, in contrast, the largest amount of Pb and Cr was associated with the iron/manganese oxide and organic matter/sulphide fractions.     

阳离子树脂法提取活性污泥胞外聚合物的研究

考察了树脂法提取活性污泥中胞外聚合物（extracellular polymeric substance,EPS）的影响因素,确定了最佳的提取条件.试验结果表明,树脂量60g/g VSS,振摇频率200r/min下处理4 h,EPS的提取量达到111.20 mg/L,DNA占提取量的12.13%.该方法的重现性试验结果还表明,EPS及其各成分的相对标准偏差在2.21%～6.07%之间,能较好地满足试验要求,是一种可靠的EPS提取方法.