沉淀池污泥层高度的模拟与控制

为了对沉淀池运行过程中的污泥层高度(SBH)进行准确模拟和有效控制,通过沉淀池分层质量平衡方程导出沉淀池分层弥散模型,并利用实测数据确定稳定可靠的SBH 算法.以COST 624/682 中基准污水厂二沉池为研究对象,利用模型对暴雨天气下恒定回流量和恒定回流比2 种措施控制下沉淀池的运行情况进行了稳态和动态模拟.结果表明,在进水流量负荷变化较大的情况下,控制恒定回流比要比控制恒定回流量能更为有效地将SBH 和底流SS 浓度控制在稳定范围内,进而降低了出水悬浮固体增大的风险.     

二沉池污泥沉降特征参数探讨及泥位动态仿真

二沉池作为污水处理厂的主要单元其优化运行尤为重要,实际中往往缺乏对二沉池的深入认识而导致在运行中经常发生污泥沉降性能变差的情况,基于上述问题探讨了表征污泥沉降性能的经验表征参数污泥容积指数SVI的不足,提出了二沉池水力停留时间内污泥沉降比SV的概念,同时基于固体通量理论和物料守恒建立了二沉池的数学模型,采用虚拟仪器软件开发平台(Lab VIEW)对北京某污水处理厂二沉池泥位层高度和回流污泥浓度进行了动态仿真研究,结果表明:在污泥浓度较低(MLSS4.0 g/L)时,SV_(30)和MLSS之间呈正比例关系,可采用经验SVI值来判断污水厂的污泥沉降性能,但污泥浓度升高时(MLSS4.0 g/L)SV_(30)和MLSS之间的线性关系发生改变,采用经验SVI值衡量污泥的沉降性能会带来较大误差;所开发的仿真模型能够较好地模拟二沉池运行工况并预测未来二沉池泥位的变化趋势,同时指导操作人员动态地改变回流比值,既可以有效地降低污泥膨胀带来的污泥流失风险,又能为污水厂的优化控制提供技术支持。     

基于质量守恒的二沉池一维通量模型

基于质量守恒定律,导出了二沉池的一维通量模型.模型考虑了二沉池表面积的变化,低浓度污泥沉降和区域沉降采用了Takács速率公式,压缩沉降采用了压缩沉降速率公式.结果表明,单元层的污泥质量守恒,模型在进水污泥浓度、进水流量、回流比及其组合的脉冲扰动下仍有较强的稳定性;二沉池出水悬浮物浓度与回流污泥浓度的模拟值分别为16.40mg/L与7.01g/L,和实测值范围15～19mg/L与646～8.32g/L较为吻合;污泥层高度的预测值为0.55m,与实测值0.45m较为一致同时,恰当地选取二沉池分层数和模拟迭代时间可以从根本上避免模拟失真,将二沉池分为30层及其以上可得到理想的模拟结果.     

污泥回流对平流式沉淀池去除率的影响分析

针对目前的沉淀理论没有考虑回流污泥量将影响颗粒去除效率这一问题,在深向混合沉淀理论的基础上,得出了考虑回流比的非理想沉淀模型.根据所得模型分析了在平流沉淀池中吸泥机带走的污泥回流量对颗粒沉降的影响.并以某污水悬浮物的剩余量与沉速关系曲线为例进行分析.结果表明,在不考虑污泥回流的情况下,颗粒的去除率为72.8%;考虑污泥回流时,当回流比由0.5变化到3.0时,颗粒的去除率则由71.1%递减到50.9%,均小于不考虑污泥回流时的去除率,且回流比为3.0时,颗粒的去除率为50.9%,相对于未考虑回流污泥时的去除率降低了30%.由此可见,污泥回流量使悬浮颗粒的去除率小于无回流量时的去除率,且随着回流比的增大颗粒沉降效率将显著减小.     

基于污泥转移的SBR工艺污泥沉降性能研究

具有污泥转移功能的SBR工艺是利用SBR工艺的间歇运行特性,通过污泥回流的方式在并联运行的SBR间实现活性污泥的转移,使各SBR反应器中反应阶段污泥量增加,沉淀撇水阶段减少,从而提高系统除污效能和处理能力。以某低浓度城市污水为水源,进行了中试研究。分析了在不同污泥转移量下系统中污泥的沉降界面、污泥指数等关系,考察了污泥转移对SBR处理能力的影响。试验结果表明:污泥转移可改善污泥沉降性能,30%的污泥回流比下反应器中污泥的SVI值由无污泥转移时的140降低为93左右;采用30%的污泥回流比进行污泥转移可将传统SBR工艺处理能力提高近1/2。     

硝酸铁对不同类型污泥自热高温微好氧消化的强化效果

在污泥自热高温微好氧消化(ATMAD)工艺耦合硝酸铁去酸抑制作用过程中,研究了进料不同配比的初沉池污泥和二沉池污泥对硝酸铁强化污泥消化效果的影响。结果表明:硝酸铁对二沉池污泥的强化效果优于初沉池污泥,进料污泥中二沉池污泥比例越高,消化效果越好。进料污泥中二沉池污泥比例越高,硝酸铁对污泥上清液中VFA、SCOD和氮磷等去除的强化效果也越强,但消化污泥的脱水性能越差,消化污泥CST值随之增长的幅度也越小。     

酸化污泥回流的生物淋滤技术处理制革污泥

采用回流——即在原始污泥中添加淋滤结束的生物酸化污泥继续进行淋滤的方法,研究了回流比、混合污泥起始pH值、酸化污泥pH值对生物淋滤技术去除制革污泥中重金属铬的影响.结果表明,采用回流的方法能够同步完成原污泥的预酸化和接种,当控制回流后混合污泥的起始pH值在4.00左右时,经过3d的淋滤,污泥的pH值下降到1.95以下,污泥中铬的溶出率达到95%以上.     

以污水厂二沉污泥为种泥培养颗粒污泥的研究

在自制生物反应器中,以天津市纪庄子污水处理厂二沉池回流污泥为种泥,通过控制系统的运行条件成功培养出了好氧颗粒污泥,并研究了其除污性能。试验结果表明：该好氧颗粒污泥具有良好的沉降性及生物活性,并具有良好的除污效果和硝化脱氮能力,对COD、NIV—N的去除率可达到90％、80％以上,达到国标GB18918—2002一级排放标准。     

污泥回流比对分段进水A/O 生物脱氮工艺的影响

采用连续流分段进水缺氧/好氧(A/O)中试系统处理生活污水,研究污泥回流比(R)对系统性能的影响.结果表明,当R 值高于1.0 时,尽管第一段缺氧区的硝酸盐氮去除量明显增加,而系统硝化、反硝化效果均明显降低.当R 为0.75 时,系统总氮去除率最高,为92%;而当R 值为1.5 时,总氮去除率最低,为72%. 当系统污泥沉降性能较好时, R 值对二沉池泥泥位和泥水分离效果影响不大;而当污泥沉降性能较差时,二沉池泥位随R 值增大而呈线性增加,此时提高R 值会加剧污泥膨胀.此外,高R 值使得系统各段悬浮固体浓度呈梯度分布的规律变得不再明显,降低系统污泥储量.同时,提高R 值会降低系统固体停留时间,进而影响系统的污泥种群分布.     

强化内源反硝化脱氮及污泥减量化研究

为提高传统污水处理工艺内源反硝化脱氮效率,在系统内部实现污泥减量,设计了水解酸化/缺氧/好氧(H/A/O)生物脱氮及污泥减量化工艺.试验采用连续流处理装置,以实际生活污水为研究对象.结果表明,在进水COD(220～410 mg/L)、NH4 -N(36～58 mg/L)、总水力停留时间为11h、硝化液回流比为300%、无外加碳源和碱度条件下,COD、NH4 -N和TN的平均去除率分别超过90%、95%和75%.在缺氧段碳源充足的条件下,随着硝化液回流比的增加,系统TN平均去除率升高;当碳源不足时,随着硝化液回流比的增加,系统TN平均去除率降低.污水经水解酸化预处理后,反硝化速率大大升高.水解酸化段利用水解酸化作用对回流剩余污泥的减量达到56.2%,污水、污泥经过水解酸化处理,大大提高了系统脱氮效率.以水解酸化作为传统的城市污水及污泥处理工艺,既可有效地改善污水的可生化性,提高系统污染物平均去除率,增强污水处理系统运行的稳定性,又可实现污水、污泥一体化处理.     

热喷处理污泥及其复混肥的养分效率与生物效应

采用室内分析和田间生物试验，研究了热喷处理污泥及其复混肥的养分供应能力及它们在农地上施用对土壤肥力、青菜产量及其品质的影响。结果表明：热喷处理能有效杀灭污泥中病原物，除自，并可使污泥中水溶性有机碳和速效氮含量分别提高87％，19％和35％，施用热喷污泥制成的复混肥不但比等养分的无机复合肥多增产38％，而且青菜体内Vc和水溶性总糖等营养品质也有明显的提高，NO3^-却只有无机复合肥处理的一半左右，污泥经势喷处理有利于提高污泥中养分的生物有效性，特别是热喷污泥制成的复混肥氮磷养分利用率显著高于无机复合肥，施用污泥和污泥复混肥还能提高土壤肥力，比单纯大量施用污泥要安全得多，土地使用年限可延长40倍。     

被遗忘的河涌污泥

广州有河涌231条,全长达913公里.随着城市规模的不断扩大,往日作为城市景观的河涌成为公用排污口,大小河涌也面临着严重的环境挑战.像所有大城市一样,为了改变河涌命运,从20世纪90年代起,广州就开始了河涌整治,与当初河涌整治以灌溉为主不同,现在河涌整治主要解决河涌污染问题.最近五年,广州市政部门通过截污、清淤和引水等工程,与河涌污染速度赛跑.2006横渡珠江,给广州河涌整治提供了一个展示阶段性成果的机会,河涌整治也得到了前所未有的重视.     

污泥预处理对微生物絮凝剂制备及性能的影响

试验研究了不同污泥预处理方法对微生物絮凝剂的制备及其絮凝性能的影响.结果表明,污泥经碱热预处理后释放的有机物质量最大,SCOD/TCOD可达到0.56.以碱热预处理污泥作为基质制备的微生物絮凝剂,其产量为2.3 g·L-1,高于热预处理的1.6 g·L-1,酸热预处理的0.6 g·L-1,以及未接种污泥絮凝剂的18 mg·L-1.采用响应面分析法对碱热预处理污泥制备的微生物絮凝剂与PAM复配改善污泥脱水的过程进行了优化,实验分别拟合了关于污泥比阻(SRF)和干污泥量(DS)的二次模型,决定系数(R2)分别为0.9057和0.9171,表明拟合情况良好.实验中最佳的污泥脱水条件为微生物絮凝剂投加量12.6 g·kg-1,PAM投加量1.0 g·kg-1,Ca Cl2投加量59.7 mg·L-1,p H值6.7,搅拌速度185r·min-1.在此条件下,DS和SRF分别为29.1%和2.2×1012m·kg-1,表明碱热预处理污泥制备的微生物絮凝剂与PAM的联合使用有助于改善污泥脱水性能.     

好氧污泥絮体与厌氧颗粒污泥的剪切稳定性分析

通过标准的剪切实验装置检测了好氧污泥絮体和厌氧颗粒污泥在不同剪切条件下剥离的分散胶体浓度的变化.结果表明,厌氧颗粒污泥的剪切敏感性(KSS)比好氧活性污泥高1个数量级,证明了好氧活性污泥的剪切稳定性更好.好氧活性污泥絮体在剪切下剥离的分散胶体平衡浓度(md,∞)分别随着污泥悬浊液的固体浓度(mT)和剪切强度(G)的增加而增加.AE模型的模拟结果显示,好氧活性污泥絮体样品1在剪切作用下粘附-剥离的平衡常数(Km)比样品2的高,相应的DG0adh/RT值更小,证明其在剪切作用下的粘附过程更易发生.修正AE模型可以更好地模拟不同剪切强度下污泥絮体上分散胶体的剥离过程,其不仅能够给出未施加剪切的稳定状态时因布朗运动而导致的分散胶体浓度,而且能确定与污泥絮体上分散胶体的剥离能量相关的DH/R值.模拟结果表明,好氧活性污泥絮体样品1上分散胶体的剥离需要更多的能量,剪切强度的升高对样品2的影响更加明显.活性污泥剪切稳定性的差异证明了其与污泥结构、性质以及污水处理厂运行效果之间的关系比较复杂.     

Optimisation of zeolite LTA synthesis from alum sludge and the influence of the sludge source

Generation of alum sludge (AS) at drinking water treatment plants represents an environmental liability and adds to the cost of water purification. Consequently, this study explored the feasibility of using low and high carbon containing alum sludge from two water treatment plants to synthesize zeolite LTA. The hypothesis was that zeolite LTA synthesis was dependant upon alum sludge source and that a range of strategies may be required to optimize zeolite crystallinity. Zeolite characteristics such as morphology, phase composition, crystallinity, and particle size distribution were recorded. “One pot” hydrothermal synthesis of precursor gel with molar composition 4.2Na₂O:Al₂O₃:1.2SiO₂:168H₂O at 80°C for 3 hr resulted in 25 and 46 wt.% zeolite LTA from high and low carbonaceous sludge, respectively. Prior to hydrothermal reaction stage it was discovered that ageing of the gel, addition of zeolite LTA seeds, ultrasonic treatment and calcination all promoted zeolite LTA formation. Calcination of the alum sludge at 700°C for 2 hr before hydrothermal synthesis resulted in particle size reduction and the highest amount of crystalline zeolite LTA: 79 wt.% from low carbon sludge and 65 wt.% from high carbon sludge. Notably, the zeolite crystallinity reported in this study was the higher than previous studies on this topic. The outlined approach may allow value adding of alum waste and produce a commodity which could be used locally by the water treatment plant as a water softener.     

污泥热处理及其强化污泥厌氧消化的研究进展

污水生物处理的广泛应用产生了大量剩余污泥,剩余污泥的处理与处置已成为污水处理厂面临的一个重大挑战.厌氧消化是一种常用的污泥处理方法,传统的污泥厌氧消化处理方式存在许多不足,而污泥热处理却能使之改善.本文综述了近几年来污泥热处理的研究进展,从污泥热处理的机理出发,总结了热处理对污泥的作用过程及其对污泥特性的影响,分析了污泥热处理的影响因素.在阐述热处理对污泥厌氧消化的强化作用及其强化机理的基础上,深入分析了影响热处理强化污泥厌氧消化的主要因素.同时,对污泥热处理及其强化污泥厌氧消化存在的不足及其今后的发展方向作了简要的分析和展望.     

污泥龄对膜生物反应器污泥特性及膜污染的影响

研究了污泥龄对胞外聚合物(EPS)总量、紧密粘附胞外聚合物(TB)和松散附着胞外聚合物(LB)含量及其中蛋白质与多糖比例的影响.结果表明,随污泥龄的延长,混合液EPS总量增加,TB和LB中蛋白质与多糖比例发生变化.这种变化改变了细菌表面电荷分布,增大了细菌表面亲水基和疏水基的比例,使细菌的存在状态由不稳定型(R型)向稳定型(S型)转变,降低了混合液Zeta电位,SVI值增大.采用SPSS软件对膜污染的主要因子进行了相关性分析,Zeta电位、上清液悬浮固体浓度、相对疏水性的相关系数分别为-0.818、0.853、0.832.综合考虑膜污染阻力和污泥特性,膜生物反应器的污泥龄应控制在优势菌最小世代时间的120倍以下.     

Sewage sludge disintegration by high-pressure homogenization: A sludge disintegration model

High-pressure homogenization (HPH) technology was applied as a pretreatment to disintegrate sewage sludge. The effects of homogenization pressure, homogenization cycle number, and total solid content on sludge disintegration were investigated. The sludge disintegration degree (DDCOD), protein concentration, and polysaccharide concentration increased with the increase of homogenization pressure and homogenization cycle number, and decreased with the increase of sludge total solid (TS) content. The maximum DDCOD of 43.94% was achieved at 80 MPa with four homogenization cycles for a 9.58 g/L TS sludge sample. A HPH sludge disintegration model of DD_COD= kN^aP^b was established by multivariable linear regression to quantify the effects of homogenization parameters. The homogenization cycle exponent a and homogenization pressure exponent b were 0.4763 and 0.7324 respectively, showing that the effect of homogenization pressure (P) was more significant than that of homogenization cycle number (N). The value of the rate constant k decreased with the increase of sludge total solid content. The specific energy consumption increased with the increment of sludge disintegration efficiency. Lower specific energy consumption was required for higher total solid content sludge.     

水解溶菌酶污泥减量过程中的污泥特性

利用水解溶菌酶对从SBR系统中取出的部分污泥进行水解,然后再回流到SBR系统中,通过与未加水解溶菌酶的相同系统对比,研究了水解溶菌酶对SBR系统中污泥减量与污泥特性等方面的影响.结果表明,在连续50d的运行期间,水解溶菌酶作用下的SBR系统中剩余污泥减量总计达到76.29%,而该系统对COD与氨氮的降解效率与未加酶系统基本持平,分别为88.21%与68.72%,但其TP平均去除率较未加酶系统降低了17.2%;系统中由于水解溶菌酶的添加,污泥的微生物活性得到强化,比氧气吸收速率平均提高35%,ATP的平均值比对比系统提高了3.12nmol/mgMLSS.