污泥膜覆盖好氧发酵通风调节方法

建立了污泥膜覆盖好氧发酵通风实验装置。结合污泥不同发酵阶段通风量的需求,分别通过风机入口节流调节和变频调节实现实验堆体系统通风量的改变,测取了相应的堆体风压和风机功率;结果表明,2种调节方式均适用于膜覆盖好氧发酵工艺,但变频调节在调节性能上优于节流调节。而且,变频调节的风机能耗远小于节流调节,在小风量通风时相差可达5～6倍。由于功能膜的作用,变频调节的通风量近似为频率的二次函数而非理论上的线性关系。     

污泥膜覆盖好氧发酵堆体流场模拟及应用研究

运用Gambit软件建立了污泥好氧发酵堆体的多孔介质模型,通过自行设计的实验装置获得了堆体的通风粘性阻力系数和惯性阻力系数以及功能膜压差与透气量之间的关系,用Fluent软件分析了堆体不同截面形状及底部通风管数量对堆体通风均匀性的影响,为确定合理的通风管数量及截面几何形状提供理论依据。对上海奉贤区城镇污水厂污泥处理工程发酵仓进行堆体流场模拟,确定堆体采用小拱形截面形状,堆高2 m,宽8 m,底部设置4条通风管,实际运行效果良好。     

污泥膜覆盖好氧发酵堆体流场模拟及应用研究简

运用Gambit软件建立了污泥好氧发酵堆体的多孔介质模型，通过自行设计的实验装置获得了堆体的通风粘性阻力系数和惯性阻力系数以及功能膜压差与透气量之间的关系，用Fluent软件分析了堆体不同截面形状及底部通风管数量对堆体通风均匀性的影响，为确定合理的通风管数量及截面几何形状提供理论依据。对上海奉贤区城镇污水厂污泥处理工程发酵仓进行堆体流场模拟，确定堆体采用小拱形截面形状，堆高2 m，宽8 m，底部设置4条通风管，实际运行效果良好。     

污泥膜覆盖好氧发酵堆乍流场模拟及应用研究

运用Gambit软件建立了污泥好氧发酵堆体的多孔介质模型，通过自行设计的实验装置获得了堆体的通风粘性阻力系数和惯性阻力系数以及功能膜压差与透气量之间的关系，用Fluent软件分析了堆体不同截面形状及底部通风管数量对堆体通风均匀性的影响，为确定合理的通风管数量及截面几何形状提供理论依据。对上海奉贤区城镇污水厂污泥处理工程发酵仓进行堆体流场模拟，确定堆体采用小拱形截面形状，堆高2m，宽8m，底部设置4条通风管，实际运行效果良好。     

环境温度对污泥堆肥过程的影响

在不同的环境温度下,采用强制通风静态污泥堆肥中试实验系统进行了五种调剂的污泥堆肥实验。结果表明：环境温度对污泥堆肥过程的堆体温度有影响。在寒冷的冬季（气温范围为－15－5．0℃,平均气温为－5．1℃）,污泥堆肥的堆体中层温度能顺利达到温度（60℃）,并能保持一段高温期（约9d),堆肥产品达到了无害化国家标准,在污泥堆肥过程,不必对堆料的pH值进行调整。     

筒仓式堆肥反应器不同通风量对堆肥效果的影响

使用筒仓式堆肥反应器,利用含水率为70%的鸡粪作为堆肥原料,分别向堆料中通入12、6和2.4 m~3·min~(-1)3种不同的通风量,研究不同的通风量对堆肥效果的影响。研究表明,合理的通风量对于堆肥的快速发酵非常重要,通风量为12 m~3·min~(-1)时堆肥效果最佳。当通风量为6 m~3·min~(-1)和2.4 m~3·min~(-1)时,堆体的全氮含量最终都有所下降,说明其通风量不能满足堆体快速发酵对氧气的需求,所以堆体内发生了部分厌氧反应。而6 m~3·min~(-1)的通风处理全磷的增加量最大,说明此处理减少了物料中磷的损失,增加了有效磷的含量。当通风量为12 m~3·min~(-1)时,与其他2个处理相比,高温期持续时间更长,有机质降解量更大,氮磷等养分的增加量更大,种子发芽率也更高,这些都说明了通风量为12 m~3·min~(-1)时堆肥效果最佳。     

环境温度对污泥堆肥过程的影响

在不同的环境温度下 ,采用强制通风静态仓污泥堆肥中试实验系统进行了五种调理剂的污泥堆肥实验。结果表明 :环境温度对污泥堆肥过程的堆体温度有影响。在寒冷的冬季 (气温范围为 -1 4～ 5.0℃ ,平均气温为 -5.1℃ ) ,污泥堆肥的堆体中层温度能顺利达到设定温度( 60℃ ) ,并能保持一段高温期 (约 9d) ,堆肥产品达到了无害化国家标准。在污泥堆肥过程 ,不必对堆料的 pH值进行调整。     

调理剂和通风方式对污泥生物干化效果的影响

采用了自主设计的污泥生物干化实验室模拟系统,研究了调理剂、物料配比和通风方式等实验条件对脱水污泥生物干化的影响效果。研究结果表明,与锯末相比,秸秆有利于反应物料温度的上升,含水率下降程度更大;利用秸秆调节污泥初始含水率在60%和65%的实验条件下时,物料的平均含水率分别下降了7%和6%,当初始含水率65%时,生物堆体的温度和含水率没有明显的变化;与连续通风相比较,间歇通风的实验条件有利于生物堆体的温度的升高和干化效果;在该实验中,最佳的生物干化条件是以秸秆为调理剂,初始含水率调至65%以下,以间歇方式进行通风。     

生物表面活性剂在城市污泥静态强制通风好氧堆肥中的作用

采用静态强制通风好氧堆肥模式对城市剩余污泥进行堆肥降解,并研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对堆肥过程的作用。结果表明,堆肥过程中,添加了质量分数为0.015%鼠李糖脂溶液堆制处理和空白对照堆制处理的堆温变化都明显呈现出中温期0～5 d、高温期6～12 d和降温期13～28 d 3个阶段。实验组比空白组的堆体升温快、高温期持续时间长、堆体的含水率高。鼠李糖脂的添加,使实验组的微生物数量高于空白组。添加鼠李糖脂的堆体和空白堆体的种子发芽指数(GI)在堆肥结束时分别为53.70%和50.80%,说明鼠李糖脂促进了堆肥的腐熟,但由于相对浓缩效应,堆肥产品的重金属含量略高于空白堆体。生物表面活性剂的介入促进了堆肥中木质纤维素的初步降解。研究表明,添加鼠李糖脂能够改善堆肥处理的微环境,促进有机质降解和堆肥的腐熟。     

堆肥系统的通风设计

对堆肥系统的两种不同风机选型方法及计算结果进行了比较。根据计划结果,方法二所选风机的风量、风压和功率都大于方法一所选的风机。对于堆肥系统,目前常用的风机选型风机的风量比较适宜。     

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。     

Biohydrogen production in continuous-flow reactor using mixed microbial culture.

The goal of the proposed project was to develop an anaerobic fermentation process that converts negative-value organic wastes into hydrogen-rich gas in a continuous-flow reactor under different operating conditions, such as hydraulic retention time (HRT), heat treatment, pH, and substrates. A series of batch tests were also conducted in parallel to the continuous study to evaluate the hydrogen conversion efficiency of two different organic substrates, namely sucrose and starch. A heat shock (at 90 degrees C for 15 minutes) was applied to the sludge in an external heating chamber known as a sludge activation chamber, as a method to impose a selection pressure to eliminate non-spore-forming, hydrogen-consuming bacteria and to activate spore germination. The experimental results showed that the heat activation of biomass enhanced hydrogen production by selecting for hydrogen-producing, spore-forming bacteria. The batch feeding at a shorter HRT of 20 hours (or higher organic loading rate) favored hydrogen production, whereas, at a longer HRT of 30 hours, methane was detected in the gas phase. The major organic acids of hydrogen fermentation were acetate, butyrate, and propionate. Up to 23.1% of influent chemical oxygen demand was consumed in biomass synthesis. Batch tests showed that the hydrogen-production potential of starch was lower than sucrose, and better conversion efficiency from starch was obtained at a lower pH of 4.5. However, addition of sucrose to starch improved the overall hydrogen-production potential and hydrogen-production rate. This study showed that sustainable biohydrogen production from carbohydrate-rich substrates is possible through heat activation of settled sludge.     

剩余污泥发酵产酸特征及基质释放规律研究

剩余污泥发酵既能实现污泥减量,又能获得污水生物脱氮除磷所需的挥发性脂肪酸VFAs等。采用序批式污泥发酵实验,在(30±1)℃的条件下,研究剩余污泥投配比对序批式污泥发酵系统污泥减量、产酸以及基质释放过程的影响,探索VFAs生成最大化的条件。实验结果表明:投加接种污泥不能明显提高序批式污泥发酵系统剩余污泥的减量效果,但可以改善污泥的产酸特性;当污泥投配比大于50%时,发酵过程中将出现2个VFAs浓度峰,且第二次峰浓度更大;较为理想的序批式污泥发酵投配比是60%~80%、发酵时间为5 d或25 d,前者VFAs表观转化率最大(约24%),后者发酵液中VFAs浓度最高(约600 mg/L);发酵过程中,NH4+-N总体呈上升趋势,磷浓度发酵5 d时达到最大值。     

基于活性污泥的厨余垃圾厌氧发酵产酸研究

以厨余垃圾和活性污泥为原料,考察了不同接种比例对厌氧发酵产物的挥发性脂肪酸产量、pH值和COD去除率的影响.结果表明,当厨余垃圾和活性污泥接种比例为4∶1时,挥发性脂肪酸产量在第3天达到最大值为42.7 g/L,产率提高了40%,COD去除率达到了35.6%,pH值没有发生较大的差异,其变化幅度在4～6之间.     

微波功率、辐射时间及污泥量对污泥微波干燥效能的综合影响研究

通过正交实验探讨了微波功率、辐射时间及污泥量对污泥微波干燥效能的综合影响研究,实验结果表明:在微波功率为140～580 W,辐射时间为5～20 min,污泥量为200～350 g的实验条件下,微波功率、辐射时间及两者之间的交互作用对污泥微波干燥效能影响高度显著,污泥量影响不显著;并得出微波功率、辐射时间对污泥含水率综合影响的定量正交回归方程。     

污泥干化芦苇床中的渗滤液水质变化特征

对3个中试规模的高有机质剩余污泥干化床中污泥渗滤液水质变化特征进行了为期2年的实验研究。Ⅰ单元作为对照床,未种植植物;Ⅱ单元和Ⅲ单元种植芦苇。Ⅰ单元和Ⅱ单元底部充填炉渣,通过穿孔PVC通风管与大气相连通,目的是通过床体填料空隙提供氧气。3个干化床按照如下周期运行:进泥大约半小时,闲置1周,污泥负荷平均为41.3kg TSS/(m2·a)。实验结果表明,污泥干化芦苇床去除污泥渗滤液中的有机物较传统干化床更有效,通风结构有利于有机物的降解;3个床体的污泥渗滤液总磷浓度均高于进泥,但两个芦苇床渗滤液总磷浓度较低,可能的原因是较传统干化床多了植物吸收作用。根据实验数据分析,3个床体中都发生了氨化、硝化和反硝化作用,单元Ⅲ获得了最高的总氮去除率30.38%,Ⅱ单元和Ⅰ单元获得的总氮去除率分别为25.47%和20.59%。高有机质剩余污泥渗滤液仍含有较高的污染物浓度,需回流至污水处理单元进行进一步处理。     

厌氧发酵系统中回流沼液的产甲烷活性研究

为确定两阶段厌氧发酵系统合理的污泥回流时段,对厌氧发酵系统排出沼液产甲烷活性进行了研究。通过对这些沼液在后储罐放置的不同天数(0~5 d)测定其不同的活性,用间歇实验方法测定最大比产甲烷活性(Um ax.CH4)作为厌氧污泥的产甲烷活性指标。结果表明,排出的沼液产甲烷活性在不同的时间段有所不同,经实验得出沼液放置第2 d时的产甲烷活性最高,从而确定该两阶段厌氧发酵系统排出污泥合理的回流时段应该是沼液进入后储罐的第2 d。进而为在线活性污泥与后储罐最佳活性时段污泥混合的污泥回流工艺提供理论依据。     

Study on substrate metabolism process of saline waste sludge and its biological hydrogen production potential

With the increasing of high saline waste sludge production, the treatment and utilization of saline waste sludge attracted more and more attention. In this study, the biological hydrogen production from saline waste sludge after heating pretreatment was studied. The substrate metabolism process at different salinity condition was analyzed by the changes of soluble chemical oxygen demand (SCOD), carbohydrate and protein in extracellular polymeric substances (EPS), and dissolved organic matters (DOM). The excitation-emission matrix (EEM) with fluorescence regional integration (FRI) was also used to investigate the effect of salinity on EPS and DOM composition during hydrogen fermentation. The highest hydrogen yield of 23.6 mL H₂/g VSS and hydrogen content of 77.6% were obtained at 0.0% salinity condition. The salinity could influence the hydrogen production and substrate metabolism of waste sludge.