不同流态下微波辐射对污水污泥性质的影响研究

通过对不同流态下微波辐射对污水污泥性质的影响进行研究,考察了不同流态下微波辐射作用处理后污泥沉降性能、脱水性能的变化,以及微波辐射作用下流态对污泥挥发性悬浮固体(VSS)溶解率、上清液中COD和污泥微观形态的影响.结果表明,流态对污泥的沉降性能和脱水性能有一定影响,微波辐射功率越高,流态对污泥沉降性能和脱水性能的影响越显著.微波辐射功率较低时,雷诺数Re越大,污泥的沉降比(SV)、比阻和泥饼含水率越小;微波辐射功率较高时,Re为2300的临界流态下污泥的沉降性能和脱水性能最好.随着Re的增大,VSS溶解率和上清液中COD升高,微波辐射功率分别为300、500、700和900W时,Re为3000的紊流流态下上清液中COD分别达到1.1、2.1、3.6和6.7g·L-1.SEM观察结果表明,微波辐射及流态产生的协同剪切应时适宜时,有利于污泥颗粒的絮凝反应,高强度的微波辐射和紊流产生的较大剪切应力导致污泥絮体被打碎.     

城市污水污泥微波热水解特性研究

在80～170 ℃进行1～30 min的城市污水污泥微波热水解,微波频率2 450 MHz,最大输出功率1 kW,考察挥发性悬浮固体(VSS)和悬浮固体(SS)溶解率,污泥上清液COD和TOC浓度、污泥粒径、形态变化和碳氢氮含量等污泥热水解特征,分析污泥离心脱水性能的改善和减量化效果.结果表明,微波加热使污泥有机物水解反应快速发生,水解过程受温度影响显著.热水解5 min时,150℃和170℃的VSS溶解率为15.8%和29.4%;10 min时COD溶解率达到19.07%和25.75%,COD和TOC浓度在170℃分别为9 860.0 mg/L和2 949.70 mg/L.超过5～10 min,VSS和COD水解率增加缓慢.通过扫描电镜(SEM)观察到污泥热水解后菌体细胞破裂.与碳和氢相比,污泥中氮的水解率更高,170℃微波热水解5 min氮的水解率达到67%.150℃和170℃热水解10 min离心脱水污泥含水率降低到73.1%和65.5%,脱水性能改善,相应减量化率为33.9%和51.7%.     

高铁酸钾-微波耦合对印染污泥脱水性能的影响研究

分别采用微波、微波耦合高铁酸钾对印染污泥进行脱水预处理.结果表明,适宜的微波辐射可改善污泥脱水性能.2320、3240、4000 W·L-1对应的最适时间分别是140 s、100 s和80 s.在3240 W·L-1的微波下辐射100 s后,污泥的沉降速率(SV30)、污泥比阻(SRF)和粘度较原污泥分别减少4.00%、18.89%、35.05%.同时,高铁酸钾的加入能更好地提高污泥脱水性能,其最佳投加量为0.1767 g·g-1(以SS计,下同),对应的污泥SV30、毛细吸水时间(CST)、粘度相比原污泥分别降低了13.50%、51.18%、40.79%.泥饼含固率相比原污泥则增加14.58%.微波耦合高铁酸钾能有效破坏污泥絮体结构.随着高铁酸钾投量增加,上清液的蛋白质含量持续增加,多糖含量则先增加后减少.     

微波辐射预处理对污泥结构及脱水性能的影响

将微波辐射用于污水污泥预处理,考察了辐射130s内污泥沉降、过滤脱水性能的变化,并通过粒度分布及污泥胞外聚合物含量变化探讨了相关机理,分析了微波辐射对污泥结构的破坏过程.结果表明,适宜的微波辐射可明显改善污泥结构及脱水性,900W微波辐射50s,SV减少48%,真空抽滤含水率由原泥直接抽滤的85%降为71%.污泥结构破坏是改善污泥脱水性的重要因素,胞外糖含量介于15.8～16.5mg/gMLSS时,污泥脱水性最佳.核酸能较好地指示微波辐射下污泥细胞壁开始破裂的时间,过量的微波辐射因破坏污泥的细胞壁结构、导致胞内物质大量溢出、污泥黏度增加,脱水性恶化.     

高固体污泥微波热水解特性变化

考察浓度7%、9%和13%的高固体污泥微波热水解特性,通过生化产甲烷潜能(BMP)实验,分析热处理污泥厌氧消化性能的变化.结果表明,微波加热升温速度快,污泥中悬浮性挥发固体(VSS)和悬浮固体(SS)溶解,液相COD、TOC、氨氮、TN和TP浓度增大, pH值降低.水解效率受污泥浓度影响显著,浓度13%的污泥VSS和SS溶解率低于7%和9%的污泥.170℃热水解5min,9%污泥的VSS和SS溶解率分别为23%和18%, SCOD浓度为41g/L, TOC和氨氮浓度达到30g/L和1g/L.热水解污泥厌氧消化性能提高,9%污泥的产气量在170℃、5min和10min比未处理污泥增加27%和30.8%.热水解时间对提高消化性能影响不大,热水解由5 min到10min,120℃、150℃和170℃的产气量分别增加4%、3.6%和5.7%.     

微波、碱及其联合技术预水解市政污泥的研究

以SCOD/TCOD(可溶性COD/总COD)、毛细吸水时间(CST)为主要考察指标,研究了微波、碱及其联合技术预水解市政污泥的效果。结果表明,采用不同微波功率单独处理时,相对于原污泥,SCOD/TCOD均有显著提高,在高火档(功率为863 W)下,当处理时间为2 min,可由原污泥的1.40%增加到28.66%,且对应的CST相对原污泥亦有明显下降,即该处理既有利于污泥中不溶性COD转化为SCOD,亦可改善污泥的脱水性能。碱单独预处理污泥可使污泥的SCOD/TCOD从未处理的2.68%提高至25.83%,但毛细吸水时间亦显著增加,增加至原污泥的14倍,碱处理虽然可增加污泥中COD的溶出,但不利于污泥的脱水。而碱-微波(先碱后微波处理)联合预处理可使SCOD/TCOD从原污泥的1.23%增加至34.95%,优于碱或微波单独处理或者微波-碱联合处理效果,但不利于改善污泥的脱水性能。     

腐殖土对污泥沉降和脱水性能的影响及其机理

主要研究了腐殖土对活性污泥脱水和沉降性能的影响机理。结果表明:腐殖土能够改善活性污泥沉降和脱水性能。腐殖土与活性污泥最佳接触时间为3 h。随着接触时间变化,污泥沉降和脱水性能变化与腐殖土析出的一价和二价阳离子M/D比值一致。腐殖土析出阳离子对改善活性污泥沉降和脱水性能起重要作用。二价阳离子Ca~(2+)、Mg~(2+)对于对改善污泥性能起正面促进作用,而污泥沉降性能和脱水性能受一价阳离子K~+、Na~+影响较小。SVI值随腐殖土和等效阳离子投加量增加而显著增加,ZSV也相应增加。而CST值随腐殖土和等效阳离子投加量增加而减少。此外,随着腐殖土投加量增加,污泥索太尔径和体平均径都明显降低,污泥粒径累积分布曲线上各百分比对应的粒径明显降低,污泥絮体结构发生变化,污泥的脱水性能和稳定性能得到改善。     

辐射技术强化污泥沉降与脱水特性的实验研究

主要研究辐射技术对污泥沉降与脱水特性的影响,实验采用某污水处理厂的样品经过微波、超声辐射改性后,对毛细吸水时间(CST)、粘度、污泥沉降比(SV)、含水率、上清液的COD浓度、Zeta电位、形态学特征的变化情况进行了研究。实验结果表明,微波辐射后污泥颗粒的平均粒度由33.551μm降低到28.979μm,分形维数在2.8左右,图像显微分析表明微波调质后污泥有粗大化现象;超声辐射后污泥的粒度由33.551μm降低到9.435μm,分形维数在2.9左右,超声调质后污泥颗粒较小;利用Origin8.0软件对污泥脱水特性与污泥含水率进行分析,建立了污泥脱水特性的模型有助于在线预测污泥含水率。     

丝状真菌调理对柠檬酸污泥脱水性能的影响

利用实验室分离的丝状真菌Aspergillus niger SS5对柠檬酸污泥进行了污泥脱水前的生物调理.结果表明,菌液浓度和调理时间是影响污泥脱水性能的主要因素,调理后污泥的脱水性能、沉降性能均有明显改善,调理后的污泥负电荷减少,粒径显著增大,结合水含量比未投加菌液的空白对照降低了近40%.同时,真菌调理显著降低了上清液COD及污泥各EPS层的蛋白质和多糖含量,EPS中蛋白质的降解与污泥结合水含量、D₅₀和Zeta电位显著相关,是影响柠檬酸污泥脱水性能改善的重要因素,且有机物的降解并未导致污泥pH值的显著变化,这和柠檬酸污泥拥有较大的酸碱缓冲容量有关.采用20mL/g DS的Aspergillus niger SS5调理柠檬酸污泥,调理3d可使泥饼含水率降至71.98%,且调理过程无化学药剂加入,更有利于柠檬酸等食品发酵类工业污泥的后续资源化综合利用.     

阴离子型聚丙烯酰胺相对分子质量和水解度对污泥脱水性能影响的研究

通过对污泥絮凝颗粒粒径分布、污泥比阻、泥饼含固率、上清液体积及其中核酸、蛋白质和总糖浓度的测定,研究了不同剂型和剂量阴离子型聚丙烯酰胺（PAM）对城市污泥沉降性能和脱水性能的影响及机制.结果表明,当PAM相对分子质量相同时,提高水解度能改善污泥的沉降和脱水性能;当PAM水解度相同时,提高相对分子质量亦可改善其沉降和脱水...     

投加无机营养盐对污泥好氧消化的影响

试验研究表明,投加无机营养盐可强化剩余活性污泥好氧消化的效果.无机营养盐不仅提高了消化前期的污泥活性,加快了MLSS的降解速率,而且改善了污泥的沉降性能和过滤性能,并能使上清液COD值下降,硝化作用提前出现.     

利用活性污泥快速富集污水碳源的试验研究

通过小试研究了活性污泥对城市污水中有机物的吸附特征,分析了富碳污泥在静置沉降过程中对有机物的释放过程.结果表明,活性污泥能够快速吸附污水中的碳源,约10 min左右即可完成对不溶性有机物的吸附,对溶解性有机物的吸附过程较慢（约30 min）.富碳污泥在进行静置泥水分离过程中,存在有机物释放过程,在30～100 min的...     

微波与酶联用对印染污泥脱水性能的影响

比较微波、酶、微波与酶联用处理对印染污泥脱水性能的影响,在单因素考察的基础上,以印染污泥中毛细吸水时间(CST)、沉降曲线、扫描电镜(SEM)及EPS的三维荧光光谱等指标,通过正交试验法优选微波与酶联用预处理对破解印染污泥的最佳条件来表征污泥脱水性能,获得联合预处理最佳条件为:酶解温度40 ℃,加酶量0.09 g/g(TSS),酶解时间3 h,微波功率400 W,微波时间150 s。单因素实验结果表明:单独微波(400 W,180 s)和酶(0.09 g/g(TSS),40 ℃,4 h)处理在适当条件下均能促进污泥的破解和胞外聚合物的溶出,多糖和蛋白质的增长率分别为609%和306%,CST分别下降了12.2%和22.0%;而微波与酶联用溶出多糖和蛋白质和的增长率为1353%,CST下降了49.3%,污泥沉降性能最好。扫描电镜结果显示,微波与酶联用使污泥结构变化明显,污泥菌胶团破裂,絮体结构松散,胞内结合水转化为自由水,有利于污泥脱水。     

基于微波辐射研究城市污水污泥脱水特性

选用沈阳市仙女河污水处理厂和北部污水处理厂污水污泥作为微波脱水试验物料,分析物料性质、辐射强度、辐射时间以及添加剂投入量等对污泥脱水率和有机质损失率的影响. 结果表明:污泥中水分含量高的脱水效果最好,经过微波处理后的污泥有机质含量仍较高;辐射时间是最主要的影响因素,在540 W下辐射2～5 min即可达到良好效果;在合适的辐射时间下540～900 W都能达到良好的脱水效果,但在900 W时有机质的损失率较大,达到65.64%;添加剂投入量对污泥脱水基本不起作用,但可改变污泥微波干燥后的性状. 同时,运用灰色关联分析得到决定微波试验运行系统的主次因素,最后建立了影响因素对污泥脱水率和有机质损失率的经验公式.      

微波及其组合工艺强化污泥厌氧消化研究

为提高剩余污泥的厌氧消化效能和脱水性能,考察了微波及其组合污泥预处理工艺的强化污泥厌氧消化效果,同时考察了预处理-厌氧消化过程的污泥理化特征及其脱水性能.结果表明,微波及其组合工艺可以强化污泥厌氧消化产甲烷,其中微波-过氧化氢-碱(0.2)的强化效果最为显著,不仅30 d累计产甲烷量比对照组增加了13.34%,而且产甲烷速率也得到了提升.与单独微波处理相比,过氧化氢、碱的投加显著提高了溶解性COD的释放量,这表明微波、过氧化氢、碱之间的协同作用能有效破碎污泥,进而强化厌氧消化效果;微波-酸预处理后的污泥具有良好的脱水性能,毛细吸水时间(CST)只有9.85 s,污泥脱水性能的改善与其表面电性、粒径分布的变化密切相关;不同预处理条件下的污泥经过厌氧消化后,污泥脱水性能较为接近.     

A2/O流量分配处理低C/N污水性能与微生物结构

针对现有城市污水处理厂进水碳源不足的问题,通过建立多段进水改良A~2/O中试反应器处理低C/N(C/N 5)城市污水,以研究多段进水对其脱氮除磷性能和微生物种群结构变化的影响.结果表明,与传统厌氧段进水的模式相比,多段进水优化了进水碳源在厌氧段和缺氧段中的分布,从而提高了系统的反硝化脱氮和反硝化除磷性能; Q预缺∶Q厌∶Q缺=0. 1∶0. 2∶0. 3(阶段Ⅳ)为系统的最佳工况,此时出水COD、NH4+-N、TN和TP的平均浓度分别为30. 10、1. 85、9. 41和0. 71 mg·L-1,去除率分别为89. 41%、95. 30%、83. 00%和90. 09%;在120d的试验过程中,系统均未出现丝状菌膨胀现象,曝气池活性污泥沉降性能良好,好氧池活性污泥SVI随着缺氧段进水比例的增加而降低,至阶段Ⅴ达到最佳状态,此时的SVI和VSS/TSS分别为112. 09 m L·g-1和0. 84;通过对各阶段好氧区活性污泥16S rRNA基因测序数据的梳理,发现系统较好的脱氮除磷和污泥沉降性能分别与6类异养型菌属、4类反硝化菌属、5类聚磷菌属和2类菌胶团菌属的富集,3类丝状菌的淘汰密切相关.     

过氧化氢-敏化剂强化污泥微波预处理溶胞效果的研究

提高污泥溶胞效率是强化污泥厌氧处理的关键.为加强污泥微波预处理溶胞效果,本研究分别考察了常压、半封闭条件下二氧化钛颗粒、碳质材料作为敏化剂与过氧化氢联合进行微波污泥预处理的效果.结果表明,碳质材料敏化剂对微波、过氧化氢-微波污泥预处理产生了负作用,降低了污泥的溶胞效果,而二氧化钛能有效增加污泥中营养物质的释放.当二氧化钛颗粒投加量为0.12 g·g~(-1)干污泥时,SCOD、PO_4~(3-)-P的浓度比单独微波处理分别增加了11.86%、61%;当二氧化钛颗粒投加量为0.24 g·g~(-1)干污泥时,NH_4~+-N释放比单独微波处理高出27.78%.微波辐射作用下投加二氧化钛颗粒产生了羟基自由基,强化了过氧化氢-微波对污泥细胞的氧化作用.