温度对热水解预处理高含固污泥特性的影响

以含固率为10%的污泥为对象,研究不同温度和时间条件下热水解过程中有机物转化规律对污泥特性的影响。结果表明:随着热水解时间的延长和温度的升高,污泥中挥发性悬浮固体(VSS)的水解率逐渐升高。在热水解时间为20 min时,温度由150℃升高到180℃,VSS水解率由22.9%增至38.4%,污泥中VSS由46.28 g/L降低到40.63 g/L。水解液组分分析表明,溶解性化学需氧量(SCOD)主要组成为蛋白质(50%)、碳水化合物(15%~20%)、可挥发性脂肪酸(15%~20%)。水解液中氮主要以有机氮的形式存在。在热水解条件达到165℃、50 min时,氨氮浓度为1.16 g/L,之后,随着温度的升高和时间的延长,氨氮浓度基本不变。     

脉冲弧光放电等离子体水解活性污泥

活性污泥水解对提高污泥的稳定性、缩短厌氧消化时间和增大甲烷产率具有重要意义。研究了脉冲弧光放电等离子体(PADP)水解活性污泥方法,考察水解效果、影响因素和水解后的污泥性状。结果表明:随着峰值电压、频率和电导率的增加,污泥上清液营养物质含量呈增长趋势,溶胞率(R)升高;随着放电时间的增加,R增加,氨氮物质(NH_4~+-N)先增加后降低,可证明NH_4~+-N降解率逐渐上升且最终高于其释放率;污泥在14kV、25 Hz、1600μS·cm~(-1)条件下放电150min,R增加到51.3%,NH_4~+-N、蛋白质和多糖等有机物大量释放;经过PADP处理,污泥沉降性降低,絮凝体结构改变,含固量和颗粒尺寸降低,污泥生物大量死亡,水解污泥生物由光滑、完整的表面结构变得粗糙、破裂,细胞壁(膜)受损明显,污泥发生水解。     

γ-射线辐照法改善城市污水厂剩余污泥厌氧消化特性的研究

采用γ-射线辐照法对城市污水厂剩余污泥进行预处理,从固体组分、可溶性组分及厌氧产气量等角度来探讨γ-射线辐照法改善城市污水厂剩余污泥厌氧消化特性的可行性.结果表明,经γ-射线辐照处理后,污泥的平均粒径减小,在辐照剂量为6.51～30.75 kGy范围内,粒径的减小率达30%～50%;可溶性有机组分随着辐照剂量升高而增加,当辐照剂量为19.4 kGy时,SCOD增加率达552.5%;与未辐照相比,污泥经2.48、6.51、11.24 kGy辐照处理后,厌氧消化累计产气量分别增加8.89%、19.74%和35.81%.γ-射线辐照法是一种有效的改善污泥厌氧消化特性的方法,11.24 kGy左右的剂量可作为污泥预处理的最佳剂量.     

热碱-EDTA耦合法强化污泥破解及效果分析

采用热碱-EDTA耦合法进一步提升热碱法破解污泥的效果,以期减少碱量和热能的消耗。选用影响污泥破解效果的pH、温度和EDTA投加量等因素设计L_(16)(4~5)的正交实验,在得出最佳污泥破解条件下,对比考察了热碱法和热碱-EDTA耦合法破解污泥的效果。结果表明,热碱-EDTA耦合法相比热碱破解法,破解后SCOD、TN、TP、多糖和蛋白质溶出量分别提高了14.7%、5.6%、9.9%、3.6%和25.9%,污泥残渣中VS的含量(21.93%)也小于热碱破解法(29.68%),破解液中分子质量小于400 Da的小分子物质占比(40.68%)大于热碱破解的对应结果 (32.34%)。通过污泥粒径测定和SEM观察发现,热碱-EDTA耦合法破解的污泥粒径分布峰值响应小于热碱破解,污泥固体分散性优于热碱破解。通过分析可知,热碱-EDTA耦合法可以提高中低温条件下热碱破解的有机物溶出率和有机物水解性能,降低污泥残渣中VS的相对含量,热碱-EDTA耦合法相比热碱法强化了污泥的破解效果。     

温度对超磁分离初沉污泥水解酸化的影响

以超磁分离后初沉污泥作为研究对象,在维持初始pH在7.4～7.8的条件下,分别控制温度在20、25、30和35℃,探究温度对超磁分离初沉污泥厌氧水解酸化产物及产率的影响。结果表明,温度的升高加速了超磁分离初沉污泥的水解酸化。35℃时,SCOD在第3天即达到峰值970.32 mg·L~(-1),VFAs也达到峰值295.9 mg·L~(-1),此时,VFAs中含量最高的为乙酸217.1 mg·L~(-1),乙酸占比为73.3%;而25℃时,其占比为68%。超磁分离初沉污泥水解酸化获取内碳源的同时还伴随着N元素的释放,且温度越高,TN和NH_4~+-N的释放越明显。由于系统中聚合氯化铝((Al_2(OH)_nCl_(6-n))_m,PAC)的存在,所以并没有P元素的释放。在30℃的反应温度下,超磁分离初沉污泥水解酸化即可以获取更多的碳源,又可以避免产生过高的N、P负荷。     

低温真空蒸发处理垃圾渗滤液膜浓缩液

采用纳滤(NF)和反渗透(RO)工艺处理垃圾渗滤液会产生污染物浓度极高的膜浓缩液。膜浓缩液是一种有毒有害的高浓度有机废水,可生化性差、极难处理,需要选择一种经济有效的浓缩液处理技术。采用低温真空蒸发方法,对膜浓缩液进行蒸发处理。在膜浓缩液水质特征分析的基础上,通过改变膜浓缩液的pH、蒸发温度和蒸发率,分析冷凝液中的COD、NH_3-N、TDS和pH的变化规律。结果表明:1)膜浓缩液初始pH对冷凝液中COD和NH_3-N有较大影响。酸性条件下,冷凝液中COD的浓度相对较高,而NH_3-N的含量很低;碱性条件下,冷凝液中COD的浓度很低,而NH_3-N的含量较高;2)随着蒸发温度的升高,冷凝液的pH、TDS和NH_3-N增加,在70℃达到最大值,继而下降。冷凝液中UV254随着蒸发温度的升高而增加,COD随着蒸发温度的升高而减少;3)在蒸发初期,冷凝液中TDS与NH_3-N含量较高,进一步提高蒸发率,TDS与NH_3-N含量有所降低,至蒸发后期,两者含量略有上升;4)冷凝液中TDS主要来自蒸发进入冷凝液的NH_3-N,冷凝液的TDS浓度与NH_3-N浓度密切相关。本研究有利于拓宽浓缩液处理的途径,为实际应用蒸发处理技术提供有益指导。     

MBR污泥热水解强化厌氧消化中试研究

针对MBR污泥开展热水解强化厌氧消化中试研究,考察了热水解对污泥性质、厌氧消化效率和污泥脱水性能的影响。结果表明,热水解后污泥中总固体(TS)、挥发性固体(VS)的含量基本不变,但污泥的溶解性总固体(s TS)和溶解性挥发性固体(s VS)含量提高至原泥的10倍左右,总固体解离度(TSDD)和挥发性固体解离度(VSDD)分别为31.7%和51.9%,同时污泥的黏度由927.8 m Pa·s降低至550.4 m Pa·s,污泥流动性显著增强。热水解处理可有效提高污泥厌氧消化反应效率,沼气产量和有机分解率均提高1倍,化学需氧量(COD)消减率由33%上升至44%,但热水解厌氧消化后污泥NH+4-N浓度为传统厌氧消化的2倍。此外热水解能有效改善污泥脱水性能,不添加任何药剂时,热水解污泥经板框压滤机脱水后含水率可降至33.29%。     

添加餐厨油脂对高含固污泥热水解及厌氧消化的影响

针对高含固污泥热水解传热差的问题,通过向剩余污泥中添加餐厨油脂协同污泥热水解以达到加速热水解过程的目的,探究了热水解时间和油脂添加量对污泥有机物水解及中温(35±1)℃厌氧消化性能的影响。结果表明:油脂与污泥协同热水解可有效促进污泥中不溶态有机物的水解,当热水解温度为165℃、水解时间为90 min时,油脂与污泥的质量比为0.4∶1时,有机物水解效果最佳;添加油脂能提高热水解速率,当油脂与污泥的质量比分别为0.2∶1、 0.4∶1、 0.6∶1时,污泥中不溶态有机物的水解速率分别提高了23.30%、 43.63%和62.98%;油脂的添加可提高甲烷产量和产甲烷速率,但会延长延滞期,综合考虑热水解与厌氧消化的性能,建议预处理时间为90 min、油脂与污泥的质量比为0.2∶1为最佳条件。添加餐厨油脂可加速高含固污泥的热水解过程,有助于实现污泥的高效处理。     

脱水污泥热调质的特性

热调质方法是污泥深度脱水的有效办法之一。研究结果表明,污泥热调质过程中反应温度和反应时间对污泥热调质效果影响较大,搅拌速度影响较小。当反应温度从160℃升至180℃,反应时间从30 min增至60 min时,污泥溶液中挥发性悬浮固体(VSS)急剧溶解,释放出细胞里的结合水,表明污泥细胞破壁的温度条件为160～180℃,时间条件为45～60 min。热调质后污泥的比阻变化较大。随着反应温度的不断提高,比阻不断减小,污泥的脱水性能越来越好。实验确定了污泥热调质的最佳反应条件为:反应温度180℃,反应时间60 min,搅拌转速30 r/min。在此条件下,压滤后泥饼含水率约50%,滤液中COD浓度可达19 000 mg/L,有利于后续污泥的消化。     

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。     

热水解预处理对剩余污泥可生物降解性的影响

针对剩余污泥可生物降解性差的问题,以热水解作为预处理手段,研究了其对剩余污泥可生化性的提高作用。热水解在175℃,0.6~0.8 MPa条件下进行30 min。结果表明,剩余污泥经热水解后,水解率可达48%,挥发性脂肪酸浓度提高7~8倍,COD当量平均7 800 mg·L~(-1),生化产甲烷潜力提高43%左右。厌氧消化实验中,组合有热水解预处理的温度两相工艺和中温单相工艺容积产甲烷率为0.760和0.719 L·(L·d)-1,甲烷产率为0.288 L·g-1和0.255 L·g-1,均显著高于传统中温单相工艺的0.376 L·(L·d)-1和0.138 L·g-1。组合工艺的挥发性有机物去除率为48.64%和46.51%,比传统工艺高8%~11%。比甲烷产率提高约50%,表明这些被转化的有机物较传统工艺中被转化者产能更多。工艺对比发现,虽然热水解联合温度两相工艺效率最高,但热水解联合中温单相工艺几乎同样高效且工艺更简单实用。     

污泥性质对污泥水解酸化效果的影响

采用3组构造一致的完全混合流态水解酸化反应器,分别以同等浓度的絮凝污泥、初沉污泥和剩余污泥作为底物污泥,在温度35℃,初始p H=10的反应条件下,研究污泥性质的差异对污泥水解酸化产物及产率的影响。实验结果表明:与初沉污泥、剩余污泥相比,絮凝污泥更易水解产酸发酵,至第9天水解产SCOD达到最大值2 713.2 mg/L,第7天酸化产VFAs达到峰值1 392.7 mg/L。3种污泥酸化产VFAs的主要组分均为乙酸和丙酸,但絮凝污泥VFAs组分中乙酸、丙酸这种优势更加明显,其所占比例分别高达48.9%和27.2%。此外,3种污泥水解酸化产碳源的同时均伴随着氮、磷元素的释放,整体而言,絮凝污泥产酸发酵中氮、磷元素的释放量及释放率均较低。     

城市有机垃圾热解过程中NH_3、H_2S和HCl的析出特性

为了对城市有机垃圾热解过程中NH_3、H_2S和HCl的析出特性进行研究,采用箱式气氛炉在500~800℃热解终温下进行热解实验。热解过程中产生的NH3、H2S和HCl分别用硼酸溶液、乙酸锌-乙酸钠溶液以及Na OH溶液吸收,并分别采用分光光度法和滴定法进行量化。实验结果表明:NH3-N、H2S-S和HCl-Cl的析出率随着温度的升高而增加,热解终温为500、600、700和800℃时,NH3-N的析出率分别为39%、40%、30%和44%,H_2S-S的析出率分别为18%、22%、25%和26%,HCl-Cl的析出率分别为68%、71%、76%和85%;热解终温控制在700℃有利于减少NH3-N的析出,低温热解(500℃)有利于减少H2S和HCl的析出;热解炭中S和Cl的残留率随着热解终温的升高而降低,终温800℃时的残留率分别为41%和5%。     

高铁酸盐氧化-A/O工艺污泥减量及强化脱氮

为了减少传统生物处理工艺剩余污泥排放量及强化脱氮效果,设计了高铁酸盐氧化-A/O工艺。以模拟生活污水为处理对象,研究对比了破解后不同回流比对高铁酸盐氧化-A/O工艺的污泥减量和强化脱氮效果的影响,并对出水水质和污泥性能进行了综合评价。实验结果表明:剩余污泥破解回流比r为50%时,污泥产率系数YOBS为0.05 g·g~(-1),剩余污泥量减少最多,为46%;高铁酸盐氧化-A/O工艺对TN和NH_4~+-N去除率分别达到71.7%和88.8%,CFS污泥破解液具有较好的可生化性,可被反硝化菌有效利用,脱氮效果明显提高;该运行工况下,污泥浓度、污泥活性均有所提高,污泥沉降性得到改善。此外,污泥破解液引入系统的Fe~(3+)可在一定程度上提高了TP的去除率。高铁酸盐氧化-A/O工艺能够提高污染物去除率,实现污泥减量同步强化脱氮的目的。     

初沉污泥球磨破解后水解酸化研究

采用球磨机对污水处理厂初沉池的污泥进行球磨破解以控制初沉污泥粒径,然后在不同条件下(污泥粒径、系统pH、污泥投配率)考察初沉污泥的水解酸化效果(以溶解性COD(SCOD)变化显示),以确定初沉污泥水解酸化的最佳条件。结果表明,初沉污泥的最佳水解酸化条件为:污泥粒径25μm、系统pH 11、污泥投配率10%、水解酸化时间5d,此时反应后系统SCOD为8 256mg/L,污泥水解转化效率为32.0%。通过球磨破解、水解酸化的方式回收初沉污泥中的碳源具有一定的可行性和较好的开发利用前景。采用球磨机作为污水处理厂初沉污泥预处理的装置,与其他方法如超声波法、热处理法等相比较,具有适应力强、操作可靠、运行简单等优点。     

超声波联合厌氧消化处理制药污泥

以制药废水处理厂污泥为研究对象,采用超声波技术研究了污泥破解过程中污泥溶解性、沉降性、温度p H和粒径分布等变化情况,以及超声预处理对污泥后续厌氧消化的影响。研究结果表明,超声波能强化污泥的溶解性,在超声比能耗0到250 000 k J/kg TS范围内,污泥上清液的SCOD、TOC、TN和TP值均大幅增加,当比能耗相同时,高能短时的超声条件更利于污泥破解;污泥经超声波处理后,温度上升至40~52℃,p H值在6.9±0.2范围内有所波动,体积平均粒径削减58.75%~72.81%,污泥沉降比SV30由35%急剧升高至95%左右,使脱水性能变差。经ES 250 000 k J/kg TS的超声预处理,污泥厌氧消化的甲烷产量提高了36.81%,VS去除率由33.89%提高到53.11%,TCOD去除率由16.65%提高到89.23%,促进了污泥厌氧消化的产气效率和减量化效果。     

新型生物强化A2/O系统在苯胺废水处理中的应用

针对常规A~2/O系统中污泥菌群泥龄不平衡、易受有毒物质毒害而难以有效处理苯胺类废水的问题,采用经驯化并固定的包埋菌对A~2/O系统进行强化。考察了常规A~2/O系统和生物强化A~2/O系统对氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)的去除效能,且研究了强化前后系统微生物的响应情况。结果表明:随着常规A~2/O系统随进水中苯胺组分的提高,脱氮能力明显下降,TN去除率由76.46%下降到34.28%,NH_4~+-N去除率由97.63%下降到31.82%;在包埋菌强化后,A~2/O系统TN和NH_4~+-N去除率分别恢复至73.09%和93.30%,同时能有效处理60 mg·L~(-1)苯胺。污泥微生物响应结果显示,生物强化A~2/O系统中活性污泥的比好氧呼吸速率(SOUR)和胞外聚合物(EPS)含量明显上升,说明污泥活性增强,抵御有毒物质能力提高。污泥微生物在属水平上,Zoogloea(动胶菌属)、Flavobacterium(黄杆菌属)和Brevundimonas(短波单胞菌属)等具有硝化和反硝化功能的菌属在强化后的相对丰度增加,这表明系统脱氮能力得到增强。生物强化A~2/O系统实现了苯胺类工业废水的有效处理,可为工程应用提供参考。     

剩余活性污泥和厨余垃圾续批式混合中温消化试验研究

将加碱水解和未水解剩余活性污泥与厨余垃圾混合后进行序批式中温厌氧消化,对生化产甲烷势(BMP)进行了测定.剩余活性污泥的水解通过添加NaOH进行,合理的NaOH投量为40 mmol/L,在25 ℃和35 ℃下经过6 h的水解后SCOD水解率分别提高27.4%和31.1%.厨余垃圾、25℃和35℃下水解污泥的最终甲烷产量分别为607、284、312 mL/g(VS),两种水解污泥比未水解污泥分别高出43%、57.6%,水解污泥和厨余垃圾混合消化的可降解能力要优于未水解污泥和厨余垃圾的混合进料.     

厌氧污泥性质对超声破解效率的影响

超声破解是污泥溶胞-隐性生长处理的一种重要前处理手段,破解效果受到超声条件及污泥性质的影响。以厌氧污泥破解后溶解性化学需氧量的增加值和污泥溶出破解率为评价指标,通过不同性质的厌氧污泥超声破解实验,探讨不同的污泥性质对厌氧污泥破解效果的影响,为厌氧污泥的下一步隐性生长处理提供良好条件。控制在超声频率为20kHz,超声声能密度1.2 W/mL,超声辐照时间20 min的条件下进行破解实验,实验结果表明,污泥的初始温度、pH值和污泥浓度等参数对厌氧污泥破解效率影响较大。     

广西城镇污泥掺烧利用组分特性的分析

对广西城镇污水处理厂污泥进行元素分析、组分分析、工业分析和热重分析,探讨污泥掺烧应用特性,为广西的污泥资源化利用提供数据。结果表明,污泥的元素组成与煤差别较大,如污泥中的氮元素含量为4.627%,高于煤的1.628%;污泥焚烧灰含有高达15%的Si O2;污泥的挥发分为34.6377%比煤的25.089%略高;污泥的焚烧可分为3个阶段,分别为水分析出阶段(室温~160℃)、挥发分析出燃烧阶段(160~500℃)、固定碳及剩余可燃物燃烧阶段(510~950℃),升温速率升高,挥发分析出阶段提前了约50℃,粒径对析出温度影响不大,但粒径小更利于干污泥燃烧。因此,广西污泥是一种低热值,燃烧剧烈的燃料,可以用于掺烧,焚烧灰分具有较高的建材价值。