不同温度下高温好氧消化工艺的溶氧特性

为探索ATAD(自热式高温好氧消化)污泥系统中ρ(DO)及其对污泥稳定化的影响,分别考察了在不同消化温度下不同成分污泥(初沉泥、二沉泥和混合泥)的E_h(氧化还原电位)、污泥溶胞效果和污泥稳定化效果. 结果表明:在消化的24 d中,尽管曝气充足,但消化前期E_h仍处于0 mV以下,并且随着消化时间的延长,E_h逐渐升至0 mV以上,说明ATAD工艺系统并不是全程好氧状态,消化前期处于兼氧或厌氧状态,后期才呈好氧状态. 65 ℃下容易使细胞破裂发生分解,污泥上清液中ρ(SCOD)(SCOD为可溶性化学需氧量)和ρ(TP)维持较高值,至消化结束时,ρ(SCOD)仍高达13 708 mg/L,ρ(TP)为126.4 mg/L,ρ(PO₄3+-P)为106 mg/L. 尽管消化前期E_h较低,但在15 d时VSS去除率仍超过38%,满足US EPA(美国国家环境保护局)A级污泥VSS去除率的标准. 消化初期的兼氧和厌氧状态没有减缓污泥达到稳定化,因此在合适范围内减少曝气量有利于ATAD工艺的工程化应用.      

反硝化型甲烷厌氧氧化（DAMO）系统温度耦合模型研究

对Anammox-DAMO系统、Nitrite-DAMO系统、Nitrate-DAMO系统进行基质降解动力学研究,建立了3个DAMO系统温度耦合模型,并对建立的温度耦合模型进行拟合分析.结果表明,二级基质降解动力学能更好地描述Anammox-DAMO系统脱氮动力学行为,半级基质降解动力学能更好地描述Nitrite-DAMO系统和Nitrate-DAMO系统脱氮动力学过程.在15~50 ℃条件下,3个系统脱氮效率均在35 ℃时达到最高,对脱氮动力学的评估表明,3个系统反应动力学均符合Arrhenius方程.根据动力学模拟得出,Anammox-DAMO系统受高温影响更明显,而另外两个 系统则受低温影响更明显.     

壬基酚和短链壬基酚聚氧乙烯醚在土壤中的降解研究

研究了壬基酚(NP)类内分泌干扰物在土壤体系和添加污水处理厂剩余污泥的土壤体系中的降解行为.结果表明,NP、壬基酚单氧乙烯醚(NPEO1)、壬基酚二氧乙烯醚(NPEO2)在土壤中的降解遵循一级动力学方程,其降解速率随温度升高而升高.30℃时,初始浓度分别为100、50和100 mg·kg-1的NP、NPEO1和NPEO2可在45 d内完全降解.相同条件下,土壤中NP的降解速率大于NPEO1和NPEO2.体系中添加污泥促进了NPEO1和NPEO2的降解,同时抑制了NP的降解.     

污泥膜覆盖高温好氧发酵的实验研究

膜覆盖高温好氧发酵工艺是一种将微孔功能膜作为脱水污泥好氧发酵处理覆盖物的工艺技术。本实验利用上海奉贤污泥厂的新鲜脱水生活污泥,采用两阶段共24d的膜覆盖高温好氧发酵工艺。实验结果表明:通过调节物料含水率和C/N,经过膜覆盖高温好氧发酵处理,污泥有机质发生降解,含水率不断下降,最终稳定在45%左右;2种不同工况的最高温度均达到70℃以上,并在60℃维持8天以上,有效杀灭病原菌及杂草种子,实现污泥无害化、稳定化和减量化的要求。     

高温厌氧消化污泥的培养试验研究

在试验室半连续装置中培养高温厌氧消化污泥,以中温厌氧污泥作为种泥,中温启动运行一段时间后,再逐步升温,经过100d运行可达到高温厌氧消化运行的良好状态。整个试验过程中无需人为调节碱度,pH值比较稳定。45℃以下,升温对厌氧消化系统的扰动比较小,之后继续升温至48℃,厌氧消化系统不稳定。认为45～48℃可能存在着中温和高温厌氧消化的临界温度,在这一温度下,中温细菌可能会大量死亡,但是不适合高温菌生长或对应着较低的生长速率。     

缺氧活性污泥对17β-雌二醇的吸附与降解研究

试验用缺氧活性污泥降解17a-雌二醇,降解过程中,同时测定17a-雌二醇在水相与泥相上的浓度,考察厂缺氧活性污泥对17a-雌二醇的吸附等温线与降解动力学,并研究了温度和电子受体NO3--N浓度对吸附与降解的影响.结果表明,缺氧活性污泥对17a-雌二醇的降解是在泥中进行,水中不直接降解,泥中物质浓度降低后再吸附水中物质,反应是一个动态的吸附降解平衡过程.17a-雌二醇初始浓度为5～15 ìg/L时,2 h内能完全降解.缺氧降解符合一级反应动力学:降解过程中,17a-雌二醇在缺氧活性污泥上的吸附既符合Freundlich模型又符合线性吸附模型.温度对17a-雌二醇的吸附与降解有很大影响,温度升高反应速率常数增加,但分配系数降低.10、20、30℃条件下.其降解速率常数分别为2.411、3.045、3.527 h-1;分配系数kd分别为540.9、460.4、396.9 L/kg.NO3--N浓度(10～30 mg/L)的变化影响17a-雌二醇的缺氧降解,减少或增加NO3--N浓度.降解速率常数降低的最大变幅约20%.     

膜生物反应器中排泥方式对污泥胞外聚合物的影响

研究了膜生物反应器(MBR)中间歇排泥以及连续排泥条件下污泥停留时间(SRT)与污泥胞外聚合物(EPS)变化的关系。试验结果表明:在间歇排泥方式下的污泥EPS都明显高于连续排泥方式下的。随着SRT的增加,附着型EPS浓度先是稍有减少,之后快速增加,溶解性EPS则增加。     

污泥消化和灭菌研究的新进展

引言污泥在排入农田之前,一般要先进行稳定化处理。英国的污泥稳定化多采用厌氧消化的方法,而在欧洲的其它一些国家和美国,污泥消化则多采用好氧消化的方法。例如,丹麦40％的污泥使用好氧消化方法进行稳定化处理。有些国家的污泥在排入某些农田之前还要求进行消毒和灭菌处理。好氧高温消化可以同时达到污泥的稳定化和灭菌的目的。外部加热污泥到高温消化的温度(50～60℃)被认为是不经济的,污泥中有机物质生物降解所释放出米的热量足以使污泥的温度有明显的提高。只有当污泥至少浓缩至4％DS时及     

高温α-淀粉酶菌的产酶条件、酶性质与环境应用研究

从堆肥中筛选到一株能在55℃生长并分泌高温α-淀粉酶的菌株,经初步鉴定为地衣芽孢杆菌,命名为Bacillus licheniformis ZD-8.在液体筛选培养基的碳源为乳糖、氮源为(NH4)2SO4,通气量为10%、pH值及C/N比分别为8和3/1、65℃的条件下,培养24h的菌株产酶量最高.酶学性质研究表明,该酶最适pH值为8,最适反应温度为95℃;95℃下保温60min后酶活仅损失4.8%;较低浓度Ca2 存在下,该酶即可有很好的稳定性.污泥有机质降解实验表明,培养了22h的菌株对污泥有机质降解能力最强;将高温α-淀粉酶活性增加2倍后(为2×104 U·mL-1),添加到经过不同处理的污泥中,其有机质降解率、脱氢酶增加率和SOUR增加率平均增加17.1%、76.9%、27.3%;在污泥中添加0.1mmol·L-1CaCl2后,其有机质降解率、脱氢酶增加率、SOUR增加率平均增加7.1%、20.4%、3.4%.     

温度对微好氧消化处理高含固厌氧消化污泥的影响

采用微好氧消化对高含固厌氧消化污泥进行后处理,考察了在常温、中温及高温条件下反应器的运行性能以及污泥植物毒性的改善。结果表明:在污泥停留时间为8 d,供气量为2.4 L/min的微氧条件下,高含固厌氧消化污泥VS进一步降解,比耗氧速率降低,挥发性脂肪酸及氨氮等小分子物质浓度显著降低,污泥趋于更加稳定的状态。随着处理温度的提高,污泥VS、比耗氧速率和总氨氮呈逐渐下降趋势。种子发芽实验表明:经微好氧消化处理后,污泥对向日葵、矢车菊、牵牛花等种子发芽的抑制作用均逐渐下降,说明微好氧消化有利于改善高含固厌氧消化污泥的植物毒性。而且随着处理温度的增加,处理后污泥的植物毒性呈增加趋势,这可能与挥发性脂肪酸含量的增加有重要关系。总体看来,与常温和高温条件相比,中温微好氧消化是改善高含固厌氧消化污泥土地利用性能更为可行的工艺。     

不同环境条件下海水中苯系物的挥发过程研究

为研究不同环境条件下海水中苯系物的挥发过程,基于吹扫捕集-气相色谱-质谱联用（PT-GC-MS）法,获取了不同模拟实验条件下海水中苯系物的挥发动力学曲线,并分析讨论了温度、风速等条件的变化对海水中苯系物挥发的影响。结果表明:不同温度、特定风速条件下海水中苯系物的挥发动力学曲线可用指数方程拟合,符合一级反应动力学模型。海水中苯系物各组分挥发随时间的变化规律基本相同,室温25℃下挥发速率明显高于4℃时;相同温度时风速提高海水中苯系物挥发速率加快。海水中苯乙烯、甲苯挥发速率稍高,二甲苯相对较低。不同实验条件下海水中苯系物的挥发速率差异明显,其大小顺序表现为室温25℃+特定风速＞室温25℃+静态挥发＞低温4℃+特定风速＞低温4℃+静态挥发。在低温4℃条件下风速对苯系物挥发的贡献程度更加显著。     

绿化废物低比例补充的市政污泥好氧堆肥可行性分析

为验证绿化废物低比例补充的市政污泥好氧堆肥工艺可行性,以回流污泥堆肥产品替代绿化废物为骨料,采用静态翻堆好氧堆肥工艺处理脱水市政污泥,分析一次发酵过程及产品的主要性质。结果表明:以回流污泥堆肥产品部分替代绿化废物时,堆体的高温期（≥55 ℃）均可持续超过3 d,产品含水率低于40%,挥发性固体含量（VS）超过45%,pH值稳定在6.0~7.0,种子发芽指数（GI）超过70%,满足园林绿化用途要求。其中,脱水市政污泥、绿化废物、回流污泥堆肥产品质量比为5:1.5:1的试验组一次发酵周期可控制为27 d,一次发酵产品总氮、总磷、总钾、腐植酸等营养物质的含量较高,肥效更优,适合于工程规模的园林绿化用途。在回流污泥堆肥产品完全替代绿化废物的试验组中,脱水市政污泥和回流污泥堆肥产品质量比为5:6和5:8的堆体可达到高温要求（≥55 ℃保持至少3 d）,VS、pH、营养物质、蛔虫卵死亡率、粪大肠菌群数等指标均符合园林绿化用泥质和有机肥料的要求,且一次发酵周期可控制在16 d内。当回流污泥堆肥产品与脱水市政污泥质量比≤6/5时,GI超过90%,满足腐熟要求。污泥堆肥产品回流替代绿化废物作为市政污泥堆肥的骨料,可有效调节脱水市政污泥堆体性质,缩短堆肥周期,提高产品肥效。     

含厨余垃圾的混合污水污泥热解性能及逸出气体分析

为解决厨余垃圾进入市政管网导致的污泥处理问题,利用厨余垃圾制备初沉污泥(PS),与污水处理的残余污泥(RS)混合制备了不同厨余垃圾比例的混合污水污泥(MSS)。采用TG-FTIR评估了含厨余垃圾的混合污水污泥的热解性能及逸出气体特性。质量损失可分为3个阶段:初步脱水阶段、主要分解阶段及连续轻微分解阶段。PS含量的增加导致反应速率提高和热解特性参数CPI增加,反应时间缩短,从而提高了污水污泥的热解性能。不同温度下PS和RS之间的相互作用存在差异,低温区(<300℃)基本不存在相互作用,中温区(300~550℃)为相互促进,高温区(550~850℃)为相互抑制。FTIR主要检测出CH₄、CO₂、H₂O、CO、CO、SO₂ 6种气态产物及官能团,表明CO₂是主要的气态产物,且随着PS含量的增加,逸出气体及官能团的产生均增加。相互作用不仅体现在质量损失过程中,也体现在产物演化过程中,PS50RS50呈现最明显的相互促进效果,可认为是最适合的比例。随着温度增加,产物普遍在500~600℃内达到最大值,可认为是最佳的热解温度。     

改性污泥活性炭吸附废水中Cr(Ⅵ)的性能研究

以污水处理厂剩余污泥为原料,1.0 mol/L KOH做活化改性剂,制备污泥活性炭,探讨不同条件下其对废水中Cr(VI)的吸附性能.结果表明,污泥活性炭对Cr(VI)吸附的最佳条件为:pH为2,温度为25℃,污泥活性炭投加量为5 g/L,吸附时间为40 min.此条件下,废水中Cr(VI)的去除率可达99%以上.动力学分析表明,污泥活性炭对Cr(VI)废水的吸附符合准二级动力学方程与Langmuir等温式.     

脱水污泥颗粒等温干燥特性实验研究

采用3种不同类型的脱水污泥(消化污泥、曝气生物滤池污泥和剩余污泥),制成3种粒度的污泥颗粒,并分别在65、85、105和125 ℃条件下进行恒温干燥实验.结果表明,减小污泥颗粒和增大干燥温度均可缩短污泥完全干燥时间,提高污泥的最大干燥速率;消化污泥干燥速率最高,曝气生物滤池污泥次之,剩余污泥的干燥速率最低.通过扫描电镜分析干燥后的污泥可知,消化污泥表面非常粗糙,结构比较松散;剩余污泥表面相对比较光滑,结构密实;而曝气生物滤池污泥表面比较粗糙,结构比较致密.污泥表面的粗糙程度与等温干燥速率有密切关系.     

曝气稳定塘处理农村生活污水曝气控制条件研究

通过试验研究曝气稳定塘处理农村生活污水水力停留时间、曝气过程中塘内溶解氧和污泥浓度分布以及不同曝气周期对处理效果影响等问题,以期获得较好的处理效果和经济的能耗.结果表明,本试验曝气稳定塘条件下,4 d为本曝气稳定塘的最佳水力停留时间,间歇运行中曝气时间应该大于15 min,曝气稳定塘中各点在2～10 min内污泥浓度可逐渐达到平稳,各污染物去除效果最好的曝气周期为0.5 h曝气/1.0 h停气.     

污泥与煤混烧动力学及常规污染物排放分析

采用热重分析法研究了不同污泥掺烧比例及不同加热速率时污泥与煤的热失重特性.探讨了掺烧污泥对煤燃烧特性的影响,分析了掺入污泥对煤的燃烧变化规律,并进行了动力学分析.结果表明,加热速率增加时,样品的失重速率增大,开始失重温度及最终燃尽温度升高.掺烧时的TG曲线在400~600℃时有一个明显的失重阶段.失重速率峰值随着掺烧比的提高而升高,对应的温度降低.掺烧污泥后的混合样品的燃烧温度范围比单一燃煤时少20~100℃.非等温动力学模型分析可得,少量的污泥与煤掺烧时所需的活化能与煤较接近,对煤的正常燃烧影响不大.不同比例掺烧时产生的烟气中NOx、SO2、CO2生成量及减排规律因N、S、C含量不同而各有差异.热重分析及模型分析法可以为不同理化特性的煤与污泥掺烧提供初始理论依据.     

干活性污泥吸附水中染料的试验研究

以城市污水处理厂干活性污泥为吸附剂对染料直接深棕M、酸性媒介棕RH进行了吸附研究,结果表明,吸附过程能很好地用二级速率表达式表示,同时也可用Lagergren一级速率方程描述。其一级吸附速率常数k1分别为0.0204min-1和0.0068min-1,二级吸附速率常数k2分别为0.00592和0.00589gmg-1min-1。两者的吸附特性不同,其吸附等温线前者符合Freundlich方程,后者既符合Freundlich方程也符合Langmuir方程。吸附平衡时间、去除率亦不同,前者明显大于后者,达到吸附平衡的时间分别为120min和240min。两种染料的正辛醇/水分配系数logP计算数值分别为4.65和-0.22,这一顺序与两种染料在干污泥上的吸附行为相符。     

亚热带河口陆基养殖塘底泥甲烷产生动力学研究

河口区陆基围垦养殖塘是重要的温室气体排放源,但其底泥甲烷产生动力学特征目前尚未厘清.本研究对我国东南沿海亚热带闽江河口、木兰溪河口和九龙江河口的6个南美白对虾（Penaeus vannamei）养殖塘底泥进行了为期60 d的室内厌氧培养,并对甲烷累积产量曲线利用一阶动力学模型及改进的岡珀茨模型进行拟合和分析.结果表明,所有河口陆基养殖塘底泥产甲烷过程是一个动态变化过程,可分为延滞、产生和稳定3个阶段.延滞期发生在培养初期1~4 d,产生期主要集中在4~25 d,在培养25 d后,所有养殖塘底泥的甲烷累积产量曲线趋于平衡.盐度和孔隙水DOC浓度均能够影响养殖塘底泥甲烷产生动力学拟合参数.随着养殖塘底泥盐度的增加,甲烷最大产生潜力由5961 ng·g^-1减少至559 ng·g^-1,甲烷最大产生速率由674 ng·g^-1·d^-1减少至84 ng·g^-1·d^-1.研究表明,一阶动力学模型更适合低盐养殖塘底泥甲烷产生动力学过程的拟合,而改进的岡珀茨模型更适合高盐养殖塘底泥甲烷产生动力学过程的拟合.选择近海养殖塘进行南美白对虾养殖及在甲烷产生期来临之前清除底泥可极大程度地减少养殖塘底泥温室气体CH₄的产生潜力.