城市污泥特性及真空抽滤浓缩实验研究

对某城市6座污水处理厂污泥做真空抽滤浓缩,并对污泥特性进行了研究.结果发现,污泥中每g固体(TS)相当于1 g化学需氧量(COD);每g挥发性固体(VS)相当于1.5 g COD,其线性回归R2分别为0.931 4和0.922 8.污泥中携带的COD占污水去除COD总量的60%.污泥有机物组成表现为高蛋白质低脂肪特征.调查发现传统重力浓缩污泥浓度普遍低于3.3%,浓缩效率低.在真空度-34.7 kPa下的真空抽滤实验表明,浓缩速率受污泥种类、浓度、PAM分子量以及添加量的影响.其中,污泥种类对浓缩速率影响较大,初沉污泥干固体抽滤速率为31 ks/(m2·h),剩余污泥速度低于15 kg,(m2·h),重力浓缩污泥的抽滤浓缩速度达到43 kg/(m2·h).抽滤液悬浮固体浓度普遍低于1.5 g/L.     

含煤污泥浓缩脱水性能研究

为了更好地评价含煤生活污泥的浓缩脱水性能,研究了不同矿区含煤生活污泥的比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、含固率(DS)等指标及其相互关系。结果表明,聚丙烯酰胺(PAM)调理前与调理后含煤生活污泥的SRF、CST与DS之间存在正相关性,SRF与CST之间存在显著的正相关性(R2≥0.9),CST可以作为评价矿区含煤生活污水污泥浓缩脱水性能的指标,污泥干重0.8%的PAM调理即可取得较好效果;采用含煤生活污泥的回归曲线,通过CST对煤矿矿井水污泥和城镇生活污水污泥的SRF进行预测检验,偏离度均大于20%,说明含煤污泥与其他污泥浓缩脱水性能存在较大不同。     

一体化全程自养脱氮(CANON)工艺的效能及污泥特性

在氨氮浓度梯度升高的条件下,通过控制DO等方式在一体化CSTR反应器中实现了一体化全程自养脱氮(CANON—completely autotrophic nitrogen removal over nitrite).结果表明随进水氨氮浓度(76.05~583.93mg/L)的升高,系统的氨氮和总氮去除负荷逐渐提高,试验期间无亚硝态氮的积累,反应器后期在高氨氮进水下最高氨氮去除率84.4%,最高去除负荷0.42kg/(m3·d);最高总氮去除率72.0%,最高去除负荷0.35kg/(m3·d).污泥氧消耗速率实验得出好氧氨氧化菌的耗氧速率为169.46 mgO2/(gVSS·h)、硝酸化细菌的好氧速率为39.63 mgO2/(gVSS·h).采用总氮去除量和硝态氮产生量的比值(△TN /△NO3-)表征硝酸化反应对出水氨氮浓度的影响.试验进一步研究了反应器内污泥形态的变化,得出第102d的污泥粒径(86.36μm)比第30d(54.09μm)增加60%,污泥的SEM分析得出实验后期相对于前期污泥表面丝状菌减少,胞外聚合物增多.以上结果表明该反应器具备良好的造粒功能,有利于自养脱氮工艺的启动与稳定.     

一体化全程自养脱氮(CANON)工艺的效能及污泥特性

在氨氮浓度梯度升高的条件下,通过控制DO等方式在一体化CSTR反应器中实现了一体化全程自养脱氮(CANON—completely autotrophic nitrogen removal over nitrite).结果表明随进水氨氮浓度(76.05~583.93mg/L)的升高,系统的氨氮和总氮去除负荷逐渐提高,试验期间无亚硝态氮的积累,反应器后期在高氨氮进水下最高氨氮去除率84.4%,最高去除负荷0.42kg/(m3·d);最高总氮去除率72.0%,最高去除负荷0.35kg/(m3·d).污泥氧消耗速率实验得出好氧氨氧化菌的耗氧速率为169.46 mgO2/(gVSS·h)、硝酸化细菌的好氧速率为39.63 mgO2/(gVSS·h).采用总氮去除量和硝态氮产生量的比值(△TN/△NO3-)表征硝酸化反应对出水氨氮浓度的影响.试验进一步研究了反应器内污泥形态的变化,得出第102d的污泥粒径(86.36μm)比第30d(54.09μm)增加60%,污泥的SEM分析得出实验后期相对于前期污泥表面丝状菌减少,胞外聚合物增多.以上结果表明该反应器具备良好的造粒功能,有利于自养脱氮工艺的启动与稳定.     

开放式空气CO2增高条件下稻田磷化氢气体的释放研究

磷化氢(PH3)已被证实是大气中普遍存在的痕量气体.采用FACE(free air carbon dioxide enrichment)平台,研究了不同氮施肥水平(常氮250 kg/hm2和低氮125 kg/hm2)下,CO2浓度升高对水稻田磷化氢释放通量的影响.结果表明,水稻生长旺盛期(分蘖,拔节)磷化氢通量和浓度高于生长缓慢期,FACE圈常氮区分蘖期磷化氢释放通量最大,为(155.2±22.71)ng/(m2.h).整个水稻生长期磷化氢平均释放通量最大值在FACE圈常氮区观察到,为(41.72±7.06)ng/(m2.h),最小值(-1.485±6.229)ng/(m2.h)出现在对照圈低氮区.FACE处理显著促进磷化氢的排放,不同氮素水平对磷化氢释放影响差异不显著.磷化氢的净通量和浓度与温度均呈显著正相关.对水稻成熟期全天释放通量及浓度测试表明,光照是影响白天磷化氢浓度的主要因素.     

污泥减容的关键技术—剩余活性污泥的气浮浓缩法

研究了溶气气浮法用于浓缩城市污水处理厂剩余活性污泥的工艺设计参数,并将它与传统的重力浓缩法相比较。通过小试及中试研究结果表明,在相同的进泥条件下（进泥浓度为2～4g/L）,采用气浮浓缩法获得的污泥含固率为3.5％～3.9％,而重力浓缩法仅为1.2％～2.5％;并且气浮浓缩法的水力负荷、固体负荷高达150～200m3/m2·d、350～450kg/m2·d,而重力浓缩法仅为10～15m3/m2·d、20～50ks/m2·d。研究结果还表明：剩余活性污泥的气浮浓缩法相比于重力浓缩法具有浓缩效果好、运行效率高等优点,另外对两种方法的经济技术分析也表明,气浮浓缩法更具有优越性。     

膜蒸馏去除水中Cr(Ⅵ)研究

构建PVDF中空纤维疏水膜为膜组件的膜蒸馏装置对100 mg/L的实验室Cr(VI)废水进行处理。研究了不同温差条件下膜通量变化情况、膜通量及产水电导率随时间变化情况、进出水Cr(VI)浓度变化情况及长周期运行条件下的膜通量变化情况。实验结果表明:随着温差的增大,膜通量保持增长趋势,当冷热侧温差达35℃以上时,膜通量增长速率放缓,兼顾经济与效率计,冷热侧温差以35℃为宜;在实验周期内,膜通量在8.21~8.36 kg/(m2·h)变化,电导率维持在3.8~3.9μS/cm;产水的六价铬浓度12 h之内稳定在0.026~0.03 mg/L,随着膜蒸馏实验的进行,产水浓度开始增大,但均在0.5 mg/L排放标准以下;168 h的长周期实验过程膜通量维持在8.1~8.35 kg/(m2·h),产水电导率维持在3.7~4.3μS/cm,说明以PVDF中空纤维疏水膜为核心的膜蒸馏技术对Cr(VI)具有稳定的去除效果。     

简易生活垃圾填埋场温室气体的排放研究

采用静态箱/气相色谱法对一座典型简易生活垃圾填埋场的CH4、N2O和CO2释放通量进行了为期1a的监测,讨论了相关影响因素和通量的季节变化。研究发现:该填埋场CH4、N2O和CO2年平均释放通量分别为(43.93±129.99)mgC/(m2·h)、(622.68±1215.54)μgN/(m2·h)和(132.57±158.90)mgC/(m2·h),即19.64kgCO2-eq/(m2·a)。CH4和N2O占温室气体年排放总量的比例分别为65.31%和13.01%,而在夏季和秋季N2O可占到当季温室气体排放量的20.23%和27.30%。统计分析显示:CO2释放通量与CH4(p0.01)和N2O释放通量(p0.05)显著正相关;N2O释放通量与气温显著正相关(p0.05);CH4和CO2释放通量呈现一定的季节差异,而N2O释放通量四季无显著差异。     

SBR系统中好氧颗粒污泥的培养及脱氮除硫研究

采用SBR反应器进行了好氧颗粒污泥的培养和脱氮除硫研究.结果表明,以厌氧颗粒污泥为种泥,通过控制运行条件,在30d内可培养出好氧颗粒污泥.好氧颗粒污泥粒径以1~2mm为主, SVI为30~40mL/g,微生物组成以短杆菌为主,外部包裹大量丝状菌.当COD和NH4+-N负荷分别保持在1.65kg/(m3·d)和0.17kg/(m3·d),硫化物负荷从0.15kg/(m3·d)逐步提高到0.90kg/(m3·d)时,好氧颗粒污泥对硫化物、COD和NH4+-N的去除率分别>99%、>80%和>98%.在高硫化物浓度下,反应器仍然表现出良好的脱氮效果,可能是由好氧颗粒污泥的层状结构和硫化物能先于NH4+-N快速氧化的特点决定的.     

PES/PAN膜在MBR中膜污染机理及抗污染性能

采用液-固相转化法,以聚醚砜(PES)、氯化锂(LiCl)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为原料制备PES膜,并在体系中添加聚丙烯腈(PAN)制备PES/PAN膜。在操作温度25℃,操作压力90KPa条件下制得的PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜分别为222L/(m·2h)左右,130L/(m·2h)左右,82L/(m·2h)左右。通过膜生物反应器中膜阻力的测定,表明膜污染主要由沉积层引起的,另一方面长期运行膜孔堵塞也是阻力增大的原因。在MBR中运行时,PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜膜通量的衰减速率分别为0.2559L/(m·2h·min)、0.3366L/(m·2h·min)、0.3539L/(m·2h·min),PES/PAN膜通量衰减最慢;在MBR中运行15d后,经过化学清洗,PES/PAN膜、自制PES膜和商品PES超滤膜纯水通量恢复率分别为83.75%、63.58%、61.32%,PES/PAN膜通量恢复率最大,抗污染性优于PES膜。     

蚀刻液废水厌氧氨氧化脱氮性能研究

采用上流式生物膜反应器接种厌氧氨氧化污泥,研究了印制电路板行业蚀刻液废水厌氧氨氧化脱氮可行性.结果表明,蚀刻液废水作为NH4+-N源时,其所携带的物质对厌氧氨氧化污泥活性具有毒性作用.当蚀刻液废水稀释到NH4+-N浓度150mg/L进入反应器14d后,厌氧氨氧化氮去除速率从3.2kg/(m3·d)下降到1.2kg/(m3·d).但是通过驯化培养可以很好地缓解蚀刻液对厌氧氨氧化污泥的毒性影响.经过110d的驯化,蚀刻液废水稀释到NH4+-N浓度300mg/L进入反应器后并未出现明显的抑制现象.厌氧氨氧化氮去除速率从1.6kg/(m3·d)上升到6.0kg/(m3·d).说明通过驯化培养后,厌氧氨氧化工艺能够很好的运用到PCB行业高NH4+-N废水的处理.     

太湖水-气界面CO2交换通量观测研究

基于2003-01～2005-06利用静态箱法对太湖水-气界面CO2交换通量的观测,对太湖水-气界面交换通量的变化特征进行了分析研究.结果表明:太湖水-气界面CO2交换通量存在明显的日变化,春、夏、秋、冬4季日平均通量分别为-0.79 mg/(m2·h)、-4.89 mg/(m2·h)、-4.06 mg/(m2·h)和-2.56 mg/(m2·h),太湖均是CO2的汇.一般污染越重的区域,CO2通量值越大.藻型湖区水-气界面CO2交换通量季节变化不明显,草型湖区水-气界面CO2交换通量季节变化很明显,夏秋季高,冬春季低.CO2通量变化的可能相关因子还有天气情况、太阳辐射、风速及水温、pH、TA、Chla、TC、TN和TP等.     

厌氧水解酸化-好氧氧化A1/A2/O工艺剩余污泥减量对系统运行效果的影响

在碱减量印染废水A1/A2/O生物处理系统中,利用污泥回流可以实现对剩余污泥的有效减量.剩余污泥回流到A1段,增加了A1段中污泥的有机负荷,却提高了系统对COD的去除率.在A1段COD容积负荷2.54 kg/(m3·d)、水力停留时间为9.45 h和7.56 h条件下,A1段COD的去除率分别由15.9%提升至23.9%,12.3%提升至22.8%.在进水COD浓度1 000 mg/L、A1段COD容积负荷2.54 kg/(m3·d)、进水色度450倍、系统温度30℃条件下,A1段出水色度有污泥回流时较无污泥回流下降30%以上,系统出水的色度比无污泥回流时降低30%左右.回流剩余污泥使A1段出水pH略低于无污泥回流的情况,但对A2段和0段pH值影响不大.在有剩余污泥回流的系统中,系统各段出水的SS浓度均比无回流系统大.长期污泥回流会造成系统内难生物降解物质的积累,必须适时地进行排泥、气水冲刷等恢复系统污泥活性的措施.     

机械清洗膜组件对膜通量影响的初步研究

试验设计了强化机械清洗膜组件M1和机械清洗膜组件M2,通过正交试验考察了污泥浓度、曝气量、运行膜通量和抽吸时间:间歇时间对2组膜组件的膜过滤特性的影响.结果表明,M1膜组件可以弱化不利条件如高污泥浓度(MLSS)、高运行膜通量和低曝气强度的影响;曝气量和运行膜通量是影响膜比通量的主要因素;并得到一组较佳的操作条件组合:污泥浓度6g/L、曝气量0.5m³/h、抽吸时间和间歇时间的比为12:1.在此条件下长期运行试验表明,M1和M2膜通量均可以维持在40L/(h·m²).通过测定2组膜组件的阻力分布,表明机械清洗可以大大减弱膜面泥饼层污染.     

A~2/O型氧化沟工艺中硝化速率的变化特征分析

在A2/O型氧化沟工艺中用于反映污泥硝化能力及硝化活性的一个重要指标是硝化速率。而硝化速率会受到很多因素、条件的影响,因此本文通过利用静态试验测定手段,帮助确定不同温度条件下A2/O型氧化沟设备中污泥硝化速率的改变情况。试验证实,该工艺中在泥龄一定的环境下,影响工艺中污泥硝化能力以及硝化速率的重要因素是温度,并且硝化速率会随着温度下降而减弱。试验表明在温度为20³0oC时,污泥硝化速率测定实质值为4 mgNO3—N/(gVSS·h)30oC时,污泥硝化速率测定实质值为4 mgNO3—N/(gVSS·h)⁶mgNO3—N/(gVSS·h),如果温度介于106mgNO3—N/(gVSS·h),如果温度介于10¹6℃时,测定硝化速率值为2 mgNO3—N/(gVSS·h)16℃时,测定硝化速率值为2 mgNO3—N/(gVSS·h)³mgNO3—N/(gVSS·h)。     

一体式膜-生物反应器降低能耗的中试试验

基于气升式内循环反应器原理,对一体式膜-生物反应器结构进行了优化设计,构建了处理量为15.6m³/d的中试装置.通过水动力学特性的考察,得到中试装置的经济曝气强度为96m³/(m²·h);通过经济曝气强度条件下的临界通量试验,得到污泥浓度小于13g/L时的膜临界通量区域为30～35L/(m²·h).由此确定了中试装置连续运行的操作参数,实现了次临界通量[30L/(m²·h)]条件下处理城市污水的稳定运行.能耗分析显示,该中试反应器的气水比为21:1,有效单位产水能耗为0.42kW·h/m³.     

低温下PABR反应器处理生活污水的中试研究

为探索周期性厌氧折流板反应器(PABR)处理生活污水的实际运行效果,研究了PABR反应器的启动,考察了反应器在启动过程中的处理效果及厌氧污泥特征。结果表明,在低温(3~18℃)条件下,进水COD浓度180~350 mg/L时,通过逐步缩短水力停留时间(HRT)(20 h-12 h-12 h)来提高有机负荷,最后固定HRT为12 h,完成PABR的启动。启动完成后,COD平均去除率为75%,出水COD浓度在60~90 mg/L,容积负荷为0.7 kg COD/(m3·d),出水pH在7.3左右,挥发性脂肪酸(VFA)的浓度为160 mg/L左右,碱度在280 mg/L左右,反应器每日处理量约为2.1 m3。PABR反应器前端的1#、2#隔室对COD的去除分别占总去除率的53%和40%;1#、2#隔室污泥的污泥浓度、可沉降性、污泥活性等均优于后端3#、4#隔室。PABR反应器处理生活污水在低温下可以成功启动并稳定运行。     

聚砜-聚酰胺正渗透复合膜的制备及性能优化

采用相转化的方法制备聚砜支撑层,在其表面进行界面聚合得到聚砜-聚酰胺正渗透复合膜。系统研究了聚砜浓度、溶剂比例、支撑层厚度对膜性能的影响,并且优化了测试条件(如:膜面流速、错流方向、原料液温度以及驱动液浓度)。结果表明,在聚砜含量为w=12%、NMP与DMF质量比为3∶1、刮膜厚度为150μm、膜面流速为2.47 cm/s、反向错流方式下,聚砜-聚酰胺正渗透膜性能为:FO模式下,水通量为12.69 L/(m~2·h),反向盐通量为5.55 g/(m~2·h);PRO模式下,水通量为21.48 L/(m~2·h),反向盐通量为9.18 g/(m~2·h)。此外,原料液温度升高和驱动液浓度增加有利于提高膜的性能。正渗透复合膜的形貌和表面粗糙度通过SEM和AFM进行表征。     

发酵床养猪过程中甲烷的排放及其影响因素

为研究发酵床养猪甲烷排放情况,对南京六合猪场发酵床猪舍内CO2和CH4浓度进行测定,通过二氧化碳平衡法,估算了猪场甲烷排放通量,并分析垫料含水率、p H、温度和有机质的变化,探讨其对CH4排放的影响。结果表明:试验期间舍内CH4和CO2浓度总体上呈升高趋势,CO2平均浓度为894.81 mg/m3,明显低于猪舍环境质量标准推荐的CO2浓度标准(1 500 mg/m3);CH4平均浓度为1.59mg/m3,单只育肥猪平均CH4排放通量变化范围为122.48~162.09 mg/(h·头)或每标准动物单位排放量711.27~1 199.75 mg/(h·AU)。在不同影响因素中,垫料有机质含量是影响舍内甲烷排放量变化的最重要因素(r=0.949,P0.05),有机质含量越高,其甲烷排放潜力越大。     

通风强度对市政污泥生物干化中试效果的影响

将污泥与树皮按照一定比例混合,利用自主研制的滚筒式污泥生物干化中试系统进行实验,通过对温度、含水率、O2和CO2浓度、挥发性固体(VS)、p H等参数的检测,研究了通风强度对市政污泥生物干化效果的影响.结果表明,通风强度对污泥生物干化有较大影响,通风强度(以VS计)为120 L·(h·kg)-1时,最高温度达到66℃,55℃以上高温可以维持40 h以上,111 h后污泥最终含水率可以降低至56%;生物干化过程中p H始终保持在6.5~8.5之间,不会影响微生物生命活动;滚筒式污泥生物干化反应器能够使反应器内基质均一性良好,对利用滚筒式反应器实现污泥连续流处理提供参考.