不同粒径零价铁（ZVI）对污水污泥H_2S和CH_4释放速率的影响

考察了不同粒径零价铁（ZVI）,包括200目普通铁粉（200m-ZVI）、800目超细铁粉（800m-ZVI）和纳米铁粉（nZVI,粒径=20 nm）,对污水污泥的硫化氢和甲烷释放速率的影响。研究发现：（1）在22 d内,添加0.1%的200m-ZVI使污泥的硫化氢释放速率提高48.0%,而添加0.1%的800-ZVI和nZVI,则使污泥的硫化氢释放速率分别降低33.1%和77.1%;（2）不同粒径ZVI均可以提高污泥沼气中的甲烷浓度,且依次为nZVI〉800m-ZVI〉200m-ZVI;（3）在23 d内,添加0.1%的200m-ZVI和nZVI使污泥的甲烷累计产生量分别提高了15.5%和40.6%,而添加0.1%800m-ZVI则使甲烷产生量降低了12.5%。nZVI可以有效控制污泥的硫化氢释放,并显著提升污泥在厌氧发酵过程的产甲烷速率。     

氢氧化铁用于污水污泥原位恶臭控制的研究

考察了添加不同剂量氢氧化铁对于污水污泥处置过程中的恶臭污染的控制效果。结果表明,在厌氧发酵32d时,添加0.05%、0.10%、0.25%(质量分数,下同)的氢氧化铁分别使污水污泥处理中硫化氢的平均去除率(与未添加氢氧化铁相比)达到81.3%、93.7%、97.5%;氢氧化铁的添加对污水污泥厌氧发酵中氨气的释放量没有明显影响。利用冷扩散连续萃取法考察了厌氧发酵过程中污水污泥中硫的形态分布,发现在氢氧化铁的作用下生成了硫化亚铁、二硫化亚铁、单质硫,从而降低了硫化氢的释放速率,有效控制了污水污泥厌氧发酵中的恶臭。氢氧化铁是一种可以用于污泥处理的高效除臭剂。     

零价铁渗透性反应墙原位修复含砷地下水的柱实验研究

为了解决地下水砷污染问题,设计了3根实验柱,开展了零价铁渗透性反应墙(zero valent iron permeable reactive barrier,ZVI PRB)原位修复5价砷的实验研究,调查了ZVI PRB的长期运行效果,探索了反应介质粒径、进水As浓度、渗流速度和腐殖酸(humic acid,HA)对反应墙除砷性能的影响。结果表明,PRB 1(铁粉,30~32目)的As去除率为76.2%~93.8%,出水As浓度为9.8~41.9μg·L~(-1);PRB 2(铁粉,300~325目)的去除率为84.4%~95.9%,出水As浓度为6.5~9.5μg·L~(-1)。ZVI PRB能有效地去除地下水中砷,且PRB 2比PRB 1的性能更高效更稳定并能保证出水水质满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中As限值要求(10μg·L~(-1))。在现有条件下,ZVI粒径和进水As浓度显著影响ZVI PRB的除砷性能,渗流速度基本未影响除砷性能,而HA显著抑制除砷性能。     

中试规模IC反应器处理大豆蛋白废水的颗粒污泥培养和启动

实验研究了中试规模下,以城市剩余污泥接种IC反应器处理大豆蛋白废水时,厌氧颗粒污泥的驯化和反应器的启动过程。控制反应器内废水的温度在30~38℃、p H在6.8~7.5和挥发性脂肪酸(VFA)不高于600~800 mg/L的条件下,经过98 d运行,IC反应器对COD去除率达到80%~90%,容积负荷达到9.5 kg COD/(m3·d)。成熟厌氧颗粒污泥为黑色,边界清晰,呈椭球形,平均粒径d50为1.5 mm,粒径1 mm的颗粒占92.3%。扫描电镜观察发现,颗粒污泥中产甲烷鬓毛菌(Methanosaetaceae)占优势。     

垃圾填埋场生物覆盖材料筛选及甲烷减排

通过模拟柱实验研究了消化污泥、矿化垃圾和黏土作为垃圾填埋场生物覆盖材料的甲烷氧化能力。3种材料的甲烷日氧化率平均值、总氧化率和氧化速率V(CH4)分别是:消化污泥10.27%、75.82%、1.76 mmol/(kg·d);矿化垃圾11.05%、75.61%、2.04 mmol/(kg·d);黏土9.05%、68.15%、1.33 mmol/(kg·d),消化污泥和矿化垃圾对甲烷的氧化能力均大于黏土。进一步探讨了消化污泥中添加粉煤灰、建筑垃圾和黏土进行改性后对甲烷的氧化能力,考察了改性污泥的渗透系数和抗压强度。结果表明:粉煤灰对消化污泥的改性效果最好,其日氧化率平均值、总氧化率和V(CH4)分别达到17.27%、92.37%和2.35 mmol/(kg·d),粉煤灰与消化污泥以1∶1～1.5∶1混配后可满足填埋场对覆盖材料渗透系数和抗压强度的要求。     

污泥负荷对上流式厌氧污泥床中颗粒污泥快速形成的影响

运行两个相同的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器R1和R2,设定两个反应器的初始污泥负荷(MCOD/(MVSS·d))分别为0.12、0.17 kg /(kg·d),并根据COD去除情况逐步地提高污泥负荷水平,在运行过程中控制R2的污泥负荷始终高于R1 37%～40%,以此来研究污泥负荷对颗粒污泥快速形成的影响.实验结果表明,R2内颗粒污泥的形成速率高于R1,其污泥负荷在达到0.29～0.51 kg /(kg·d)时,开始形成大量的厌氧颗粒污泥.最终R2内形成的颗粒污泥粒径为1.00～4.00 mm的占36.1%,并有6.3%的颗粒污泥粒径在4.00 mm以上;而R1中这两个粒径范围的颗粒污泥仅为11.8%和1.2%.同时R2内较大的污泥负荷也使其产生的颗粒污泥具有相对较高的VSS/TSS.最终得出结论,0.29～0.51 kg /(kg·d)的污泥负荷能加速厌氧颗粒污泥的形成过程,而低于这个污泥负荷则不利于颗粒污泥的形成.     

电弧流溶胞技术促进污泥厌氧消化

为提高污水厂处理污泥时的厌氧消化速率,利用电弧流溶胞技术处理剩余污泥,研究电弧流溶胞技术对污泥破解预处理效果的影响。实验结果表明,与未经预处理的污泥相比,电弧流溶胞处理能够明显提高污泥厌氧消化效率,增加有机物含量和沼气产量。其中,经处理后的污泥TS、VS剩余量分别降低了8.3%和6.3%,COD增加了11.9%。厌氧系统平均产气量平均增加79.76 L/d,增加率45.82%,甲烷含量增加1.03 L/d,增加率102%。由此说明,电弧流溶胞技术可以提高厌氧消化反应中有机物的去除率,有效促进厌氧消化中污泥的水解过程,显著增加甲烷气体的产生量。在综合考虑运行费用和污泥消化效果的前提下,采取适宜的电弧流强化处理措施有一定的积极意义。     

固化/稳定化处理污泥填埋气液转化模式

固化/稳定化污泥进行填埋产生填埋气,产气规律是指导填埋气收集处理系统设计的重要依据。通过构建大型填埋柱模拟填埋实验,研究不同固化材料添加量污泥气液转化规律。实验结果表明,原泥和固化污泥产气规律分为2种类型:前期产气速率呈线性增加,达到最大速率后产气速率呈指数降低。低添加量的固化污泥,产气分3个阶段,分别为产气抑制期、增长期和衰减期。高添加量固化污泥,产气只有一个阶段,产气速率随着时间推移逐渐减小,产气量很小。固化污泥降解过程就是有机质含量降低,气体产量、含水率增加相互转化过程,达到固化材料添加量25%时,水分和气体产生量均很小,降解受到很强抑制,产气150 d左右稳定,产气量很小,无需单独设置气体收集系统。     

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。     

污泥酸化速率影响因子的探讨

采用城市污水厂污泥作为嗜酸微生物菌株来源,通过添加一定量的单质硫,使其中的嗜酸硫杆菌群大量增殖,并使污泥pH大幅降低.取得的培养物可用于废旧干电池中重金属沥滤等的处理.由于培养物对重金属沥滤效率和污泥的酸化速率密切相关,为此进行了不同的污泥种类、加硫量、污泥浓度和曝气强度对污泥酸化速率影响的实验.实验表明,初沉泥、二沉泥和混合浓缩污泥都能迅速利用硫产酸;加硫量(以100 mL污泥计)在0.5、1.0、2.0、4.0 g时,快速酸化的趋势相同.0.5 g的加硫量显示出略微慢的酸化速率,最后达到的最低pH在1.2左右,其他三个都降至1.0以下.污泥质量分数在0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%时,也具有相同的酸化趋势,0.5%质量分数的污泥下降速率最快,这与较低浓度下污泥对pH的缓冲能力较小有关;曝气强度在0.45 L/min和0.3 L/min差别较小,5 d内能迅速降低pH,0.2 L/min的酸化速率较慢,足够长的时间(12 d)也能将pH降至2.5左右,0.1 L/min的曝气强度的酸化速率最慢,不能达到预期的酸化效果.     

金属铁铝对混凝强化初沉污泥中温厌氧消化的影响

选取FeCl3和AlCl2·6H2O作为混凝剂对城市污水进行一级强化混凝处理，降低二级生物处理的进水负荷，减少污水生物处理系统的能量消耗。主要研究混凝过程投加的金属盐对一级强化混凝产生的初沉污泥中温厌氧消化的影响。和剩余污泥相比，初沉污泥更适合厌氧消化处理，污泥降解性能和产气性能更高。当采用城市污水一级强化混凝处理时，污泥中的金属和金属盐水解引起的pH降低，使混凝强化初沉污泥的厌氧消化受到一定抑制。随着污泥中铝含量的降低和铁含量的增加，厌氧消化的COD降解率和挥发性固体（Vs）降解率逐渐升高，生物气产量逐渐增大，产气速率加快。当混凝强化初沉污泥只含有铁时（铁含量为10．16mg／L），混凝强化初沉污泥厌氧消化效果最好，产气稳定，而且产气速率高，生物气产量为237mL，生物气甲烷含量为55．5％，降解单位Vs产气量为0．80L／g，均高于其他含铝的混凝强化初沉污泥。污泥中的铁对初沉污泥厌氧消化的抑制作用远远小于铝的作用，说明铁盐适合用于城市污水的一级强化混凝处理。     

金属铁铝对混凝强化初沉污泥中温厌氧消化的影响简

选取FeCl₃和AlCl₃·6H₂O作为混凝剂对城市污水进行一级强化混凝处理，降低二级生物处理的进水负荷，减少污水生物处理系统的能量消耗。主要研究混凝过程投加的金属盐对一级强化混凝产生的初沉污泥中温厌氧消化的影响。和剩余污泥相比，初沉污泥更适合厌氧消化处理，污泥降解性能和产气性能更高。当采用城市污水一级强化混凝处理时，污泥中的金属和金属盐水解引起的pH降低，使混凝强化初沉污泥的厌氧消化受到一定抑制。随着污泥中铝含量的降低和铁含量的增加，厌氧消化的COD降解率和挥发性固体（VS）降解率逐渐升高，生物气产量逐渐增大，产气速率加快。当混凝强化初沉污泥只含有铁时（铁含量为10.16 mg/L），混凝强化初沉污泥厌氧消化效果最好，产气稳定，而且产气速率高，生物气产量为237 mL，生物气甲烷含量为55.5%，降解单位VS产气量为0.80 L/g，均高于其他含铝的混凝强化初沉污泥。污泥中的铁对初沉污泥厌氧消化的抑制作用远远小于铝的作用，说明铁盐适合用于城市污水的一级强化混凝处理。     

臭氧预处理—厌氧消化工艺促进剩余污泥减量化的研究

主要研究了臭氧氧化对剩余污泥的破解效果及污泥厌氧消化效率的影响.结果表明,随着臭氧投加量的增加,悬浮物(SS)、可挥发性悬浮物(VSS)逐步减少,而剩余污泥上清液中的溶解性COD(SCOD)、总有机碳(TOC)、蛋白质和多糖则明显增加.经臭氧预处理(臭氧投加量为0.050 g(以每克SS计))后,剩余污泥中温(35℃)厌氧消化效率明显提高,经65d稳定运行后,总挥发性固体(TVS)去除率为67.58％,与未经臭氧预处理的剩余污泥相比提高50.61％;甲烷平均产率为0.303 L(以每克TVS计),与未经臭氧预处理的剩余污泥相比提高54.59％.可见,臭氧预处理能有效促进污泥厌氧消化,从而达到污泥减量的目的.     

零价铁与厌氧微生物协同还原地下水中的硝基苯

通过间歇式实验,考察了零价铁与厌氧微生物协同还原地下水中硝基苯的效果。实验结果表明,由零价铁腐蚀为厌氧微生物提供H2电子供体还原硝基苯的效果明显优于零价铁和微生物单独作用,硝基苯去除率分别提高21.8%和57.0%。弱酸性条件有利于协同反应进行,当初始pH为5.0和6.0时,4 d后硝基苯去除率比初始pH为7.0时的提高74.4%和35.2%。增加零价铁投加量可提高协同还原的效果,零价铁最佳投加量为250 mg/L。零价铁腐蚀产生的Fe2+无法作为电子供体被微生物利用,但可作为无机营养元素促进协同过程。由于零价铁产H2速率受表面覆盖物影响不明显,在地下水修复过程中可保证协同效果并延长零价铁的使用寿命。     

超声与次氯酸钠耦合预处理剩余污泥的中温厌氧消化效果

以某城市污水处理厂剩余污泥为对象,通过实验研究了超声与次氯酸钠预处理对污泥的溶胞效果,以及对后续厌氧消化的影响。结果表明,超声与次氯酸钠耦合作用最优操作条件为超声声能密度1.0 W/mL,作用时间50 min。在此条件下,次氯酸钠投加量为4.023 mg/g SS时,对污泥厌氧消化改善效果最明显,剩余污泥产气率及甲烷含量较对照组分别提高了69.73%和10%。同时污泥VSS去除率由11.11%提高到21.24%,在一定程度上实现了污泥减量。     

Influence of particle size distribution on anaerobic degradation of phenol and analysis of methanogenic microbial community

Sludge morphology considerably affects the mechanism underlying microbial anaerobic degradation of phenol. Here, we assessed the phenol degradation rate, specific methanogenic activity, electron transport activity, coenzyme F420 concentration, and microbial community structure of five phenol-degrading sludge of varying particle sizes (i.e., < 20, 20–50, 50–100, 100–200, and > 200 μm). The results indicated an increase in phenol degradation rate and microbial community structure that distinctly correlated with an increase in sludge particle size. Although the sludge with the smallest particle size (< 20 μm) showed the lowest phenol degradation rate (9.3 mg COD·gVSS−1 day−1), its methanogenic activity with propionic acid, butyric acid, and H2/CO2 as substrates was the best, and the concentration of coenzyme F420 was the highest. The small particle size sludge did not contain abundant syntrophic bacteria or hydrogenotrophic methanogens, but contained abundant acetoclastic methanogens. Moreover, the floc sizes of the different sludge varied in important phenol-degrading bacteria and archaea, which may dominate the synergistic mechanism. This study provides a new perspective on the role of sludge floc size on the anaerobic digestion of phenol.     

Biogas upgrading to methane and removal of volatile organic compounds in a system of zero-valent iron and anaerobic granular sludge

Environmental Science and Pollution Research - The current study presented a novel process of biogas upgrading to biomethane (higher than 97%) based on anaerobic sludge and zero-valent iron (ZVI)...     

Effectiveness of zerovalent iron and nickel catalysts for degrading chlorinated solvents and n-nitrosodimethylamine in natural groundwater.

Laboratory batch experiments were performed to evaluate the effectiveness of nickel catalysts, nanoscale zerovalent iron (nZVI) doped with palladium, and microscale ZVI for treatment of tetrachloroethene, trichloroethene, and n-nitrosodimethylamine (NDMA) in soil-groundwater slurries. Results indicated that the presence of NDMA inhibited degradation of chlorinated solvents. Although both the nickel catalyst and nZVI were able to degrade NDMA in deionized water, neither of these metals was effective at degrading NDMA in the soil-groundwater system evaluated in this study. The effectiveness of the nickel catalyst and nZVI, with respect to treatment of the chlorinated solvents, also appeared to be highly dependent on the groundwater geochemical conditions. Overall results of this study suggest that the degradation mechanisms involving nickel catalysts and nZVI in natural soil/groundwater systems are not well-understood, and addition of metal catalysts to ZVI may not necessarily enhance observed degradation rates in natural systems.     

耐酸厌氧消化污泥处理餐厨垃圾

采用耐酸驯化的厌氧消化污泥处理餐厨垃圾，在酸性条件下（pH=4．5），对实验装置容积负荷从1．0kgVS／（m3·d）分9次逐级增加到5．0kgVS／（m3·d）的过程进行了跟踪监测，并较深入地研究了驯化污泥代谢活性和处理效果。实验结果表明，pH4．5的耐酸厌氧消化污泥，最佳投加负荷约为4．5kgVS／（m3·d），此负荷下容积产气率，CH4含量平均值均达最大，分别为1．68m3／（m3·d），75．0％。耐酸厌氧消化装置持续增料运行46d，产甲烷菌仍能保持较高的活性，其COD去除率范围为40．4％-75．0％，仍能保持pH7．2时处理效果的65．0％-91．8％，表明在低pH、低碱度下实现稳定的产甲烷过程是可行的。