同时回收氮磷提高碱性发酵污泥脱水性能的机制研究

同时回收氮磷可以显著提高碱性发酵污泥的脱水性能,但是目前对其机制尚不清楚.通过批式试验,研究了ζ电位、二价离子、胞外聚合物、溶解性聚合物以及鸟粪石对碱性发酵污泥脱水性能的影响.结果表明,在最佳回收条件下(pH=10.0,n(P)/n(N)=1.3 mol.mol-1,n(Mg)/n(N)=1.9 mol.mol-1),镁离子不仅能使|ζ|电位减小到14 mV以下,而且使一价阳离子与二价阳离子比例降低到9 mol.mol-1以下;同时回收氮磷可以显著降低溶解性多聚物和胞外聚合物的含量,尤其是溶解性蛋白质和松散型胞外聚合物的含量;这些变化都促进了碱性发酵污泥的脱水.此外,鸟粪石的形成也有助于提高脱水效果.     

不同预处理方法对污泥厌氧发酵产酸效果的影响

预处理污泥厌氧发酵不仅可有效处理污泥,而且可产生挥发性脂肪酸(VFAs),实现污泥资源化利用.通过批式试验,探究酸(pH为3、4)、碱(pH为10、11)和低温(70,90℃)预处理条件下污泥厌氧发酵产酸效能.研究发现,在不同预处理污泥厌氧发酵过程中,VFAs的积累主要发生在发酵前24h,产酸效果表现为pH=11>90...     

自生动态膜分离厌氧产酸污泥效果与特征研究

采用自生生物动态膜(SFDM)分离高浓度发酵产酸污泥(非牛顿流体),研究了自生动态膜对发酵污泥中发酵底物的截留及挥发性脂肪酸(VFAs)的选择透过性效果,考察了自生生物动态膜阻力构成和膜污染层成分.结果表明:自生动态膜在运行3d后,出水悬浮性固体(SS)基本保持在1.5g/L以下,多糖截留率为40%,蛋白质截留率为75%;运行5d时,溶解性化学需氧量(SCOD)截留率稳定在45%左右,可以稳定截留分子量较大的物质;VFAs的截留率仅维持在3%左右,可以选择性透过动态膜.自生动态膜运行阻力主要来自动态膜层,粘附在膜面的胞外蛋白质是主要膜污染贡献物质.     

投碱种类和氨吹脱对污泥碱性发酵产酸的影响

采用完全混合式厌氧反应器,比较了NaOH和Ca(OH)2 2种碱试剂对污泥厌氧发酵产酸的作用效果,结合氨吹脱作用考察了NH4+浓度的降低对各有机物水解酸化程度的影响.结果表明在pH值为10的条件下,以NaOH调节的体系中各种有机物尤其是挥发性脂肪酸(VFAs)的量明显高于以Ca(OH)2调节的体系.Ca(OH)2调节的体系中释放出的蛋白质有部分沉淀,磷酸盐含量也较低,小于40mg/L;氨吹脱的体系发酵液中氨氮含量减少了43%,增大了VFAs的积累量;在NaOH和氨吹脱的组合条件下,污泥水解酸化程度最好,SCOD为6732mg/L,蛋白质为2029mg/L,碳水化合物374mg/L,VFAs总量2545mg/L,且氨氮含量低于200mg/L;分析认为氨吹脱作用增大VFAs积累量的原因主要是NH4+浓度的减小,促进了产酸菌对于碳水化合物的发酵.     

氢氧化镁对剩余污泥碱性发酵及脱水性能的影响

剩余污泥厌氧发酵可产出短链脂肪酸(SCFAs)发酵液用作碳源时,可改善污水脱氮除磷效果,但发酵液中的氮磷会增加污水厂的氮磷负荷.此研究分别采用Mg(OH)2和NaOH调节剩余污泥厌氧发酵时的pH值,考察Mg(OH)2能否促进剩余污泥碱性发酵同时去除发酵液中的氨氮和磷,及其对发酵后污泥脱水性能的影响.结果表明:Mg(OH)2可促进剩余污泥碱性发酵,发酵液最大SCFAs含量为2336.3mgCOD/L,同时Mg(OH)2能去除发酵液中的磷,在发酵的第4d,其磷含量接近0;Mg(OH)2调节碱性发酵后的剩余污泥脱水性能优于NaOH调节的,前者剩余污泥毛细吸水时间(CST)较后者短42.3s.     

游离亚硝酸偶联生物表面活性剂强化污泥厌氧发酵产酸

在中温环境下以剩余污泥为研究对象,在序批式厌氧反应器中探究了游离亚硝酸(FNA)偶联生物表面活性剂鼠李糖脂(RL)对污泥厌氧发酵产酸的影响。实验结果表明:FNA偶联RL能显著提高污泥的水解,当RL的投加量由0.2 g/g提高至0.4 g/g时,溶解性COD(SCOD)的最大含量由451 mg/L提高至512 mg/L,溶解性蛋白质的含量由185 mg/L增加至210 mg/L,进一步提高RL的投加量对SCOD和溶解性蛋白质的增加影响不显著。此外,FNA偶联RL可促进短链脂肪酸(SCFA)的积累,并且当RL的投加量由0增加至0.4 g/g时,SCFA的最大浓度由361 mg/L增加至405 mg/L。FNA偶联RL对SCFA的组分影响不显著,丙酸含量最大,占35%～42%,其次为乙酸,占20%～26%。微生物活性分析表FNA偶联RL能促进水解和酸化酶的活性,而抑制产甲烷酶F420的活性。     

盐度强化剩余污泥碱性发酵产酸

短链脂肪酸(SCFAs)是生物脱氮除磷的优质碳源,为提高剩余污泥碱性发酵SCFAs的产量,分别在20℃和35℃条件下,考察了不同盐度(0~25g/L)对剩余污泥碱性(pH=10)发酵的影响.结果表明:在20℃和35℃条件下,投加适量的氯化钠均可提高SCFAs产量,且氯化钠投加量为15g/L时SCFAs产量最大,较不投加时分别提高了42.3%和15.0%.进一步的研究表明,适量的投加氯化钠促进了生成SCFAs所需底物(蛋白质和多糖)的释放,同时提高了发酵系统的C/N(SCFAs/NH4+-N).因此,盐度联合碱性pH值可强化剩余污泥发酵产生SCFAs,同时达到剩余污泥减量的效果.     

利用剩余污泥水解酸化液合成聚羟基脂肪酸酯的研究

以城市污水处理厂剩余污泥水解酸化产物为原料,研究了罗氏真养菌(Ralstonia eutropha)H16在水解酸化液中的生长规律和聚羟基脂肪酸酯(PHAs)积累特性,同时分析了H16对水解酸化液中各种有机酸组分的利用规律. 结果表明,以剩余污泥52℃中温水解酸化48h的水解酸化液为培养基,在HAc水解酸化液(C/N/P=100/10/1, TOC＝2881mg/L,乙酸占总有机酸含量36.1%)中,H16最先利用乙酸和正丁酸来进行自身的生长和PHAs的合成,合成的主要产物是聚羟基丁酸酯(PHB);随后开始利用丙酸和正戊酸,在此过程中聚羟基戊酸酯(PHV)的含量也逐步上升,菌体量同步增长, H16在40h左右处于平稳期,并且达到最大积累率为12.51%(占菌体干重);最后利用的是异丁酸和异戊酸,但是此时H16已经进入衰亡期,菌体量和PHAs合成率都在下降.当以HVa水解酸化液(C/N/P=100/10/1, TOC＝2358mg/L,异戊酸占总有机酸含量29.0%)为培养基时, H16在18h达到生长的峰值,24h达到PHAs合成率的最大值为32.14%(占菌体干重),PHV为PHAs的主要形式.     

超声波污泥水解酸化的研究

在室温条件下,将城市污水处理厂产生的部分剩余污泥进行超声波处理后,与原剩余污泥按一定的比例混合,置于水解罐中进行水解酸化反应,考察超声波泥投配率及水解时间对水解酸化开发碳源的影响.结果表明:超声波处理泥投配率越大,溶解性COD(SCOD)的增加量就越大,但是将全部剩余污泥进行超声波处理的水解酸化效果不及部分污泥进行超声波处理的效果好.SCOD随SRT的增加而增加,0～6 h之间的增加率较高,达20%.刺余污泥中磷和氨氮值较高,本试验对磷和氨氮在水解酸化过程中的变化情况也进行了监测,便于为后期的回收利用提供依据.     

碱性消毒剂耦合低温热处理消毒医疗污泥

为填补医疗污泥清掏后的处理技术空白,以枯草芽孢杆菌黑色变种芽孢为指示菌,评价了碱性消毒剂耦合低温热处理对医疗污泥的消毒效果。结果表明:医疗污泥CaO消毒最适投加量为5%,热处理温度不宜低于70 ℃,在80 ℃条件下处理2 h,或70 ℃条件下处理4 h均可满足医疗污泥消毒要求(生物指示菌杀灭对数值≥4)。与单独使用5% CaO相比,加入1% NaOH可以使80,70 ℃下的热处理时间分别缩短至1,3 h。医疗污泥经碱性消毒后,脱水性能有效改善。该研究结果可为形成医疗污泥集中消毒处理技术提供理论依据和数据支撑。     

城镇污水厂剩余污泥厌氧发酵产酸工程示范研究

鉴于污泥厌氧发酵产酸技术的生产规模性研究较少,为深入了解城镇剩余污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸（VFAs）工程的长期运行特征,基于0.3 t/d规模的生产线平台进行了为期240 d的稳定运行研究,考察了长期运行条件下的污泥预处理效果、产酸水平、VFAs回收和经济可行性.结果表明:污泥经热-混碱预处理后溶解性有机物浓度〔ρ（SCOD）,以溶解性COD计〕比原污泥提高了29倍,水解率达到56%.当ρ（TSS）（TSS为总悬浮固体）分别为30和70 g/L时,污泥预处理水解率分别为56%和59%;厌氧发酵产酸率〔以每g污泥有机物生产多少mg VFAs计,R_VFAs〕分别为277和256 mg/g;ρ（TVFAs）（TVFAs为总挥发性脂肪酸）最高可达9.1 g/L,其中乙酸占61.6%.采用聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）联合调理能够有效提高发酵污泥的脱水性能,与对照组相比,泥饼的含水率由84.8%降至64.0%,发酵液的回收率由33.7%升至75.7%.经济效益分析表明,设置处理规模为100 t/d时,运行成本为346.6元/t,收益为451.4元/t.研究显示,城镇污水厂剩余污泥厌氧发酵产酸生产线运行稳定,能够实现较好的有机物生物转化与资源化效果,经济可行,具有显著的应用前景.      

酸碱性调节对初沉污泥氮磷和有机质释放的影响

在调节pH值分别为3.0和10.0的条件下,与pH值保持原状相对比,研究了15～20℃下初沉污泥水解酸化过程中氨氮、磷酸盐和溶解性COD(SCOD)、碳水化合物、蛋白质和挥发性脂肪酸(VFAs)等有机质组分的释放。结果表明,强酸条件,特别是强碱会抑制氨氮的释放,试验周期结束时,碱性条件氨氮的释放量为1.28 mg/g TS,远小于对比试验(6.97 mg/g TS);磷酸盐的释放量表现为酸性>碱性>对比试验,反应至第4天时各条件下的释放量即趋于稳定,分别为2.47 mg/g TS、1.23 mg/g TS和1.18 mg/g TS;碱性条件下,各有机质组分的释放量大于其他条件,其中总VFAs波动较大,在第8天左右的产生量接近最大值,为201.59 mg COD/g VS,且以乙酸为主,其余组分在较短的时间里接近或达到最大值后保持相对稳定。     

微氧水解酸化工艺处理高浓度抗生素废水

试验研究了高浓度难生物降解抗生素废水微氧水解酸化效果.结果表明,微氧环境提高了兼性水解酸化菌的生理代谢功能,曝气搅拌改善了水力条件,在最短HRT为10h ,最大OLR为20kg/(m³·d)条件下,酸化率为58.64%,出水VFA为4825mg/L ,极大地改善了废水的生物降解性能,BOD₅/COD升高了17%左右,为后续好氧生物处理提供了良好的基质准备.在进水水质波动较大的情况下,出水水质相对稳定,出水COD和SS浓度分别为7000～8000mg/L和150～300mg/L ,COD和SS去除率分别为15%～30%和90%～95%.出水VFA的变化滞后于酸化率的变化,酸化率能更好地表征水解酸化系统的效果.反应器底部的污泥床层是VFA生成的主要反应区,随着OLR的升高,达到稳定VFA浓度的反应器高度逐渐增加.填料区功能主要在于截留出水中的SS.污泥以粒径为0.5～1.0mm之间的小颗粒污泥和絮状污泥为主.     

pH值调控柠檬酸污泥厌氧发酵产酸及碳源潜力研究

以柠檬酸废水厌氧颗粒污泥为接种物,在不同pH值调控条件下开展柠檬酸生产废水剩余活性污泥厌氧发酵产酸研究.通过对发酵液挥发性脂肪酸(VFAs)、有机质、氮磷和污泥脱水性能的分析,探讨了柠檬酸污泥厌氧产酸机制.结果表明,pH≥10的碱性条件更有利于有机质的溶出从而促进VFAs的产生.三维荧光光谱分析发现在恒定pH值下腐殖酸(HA)和富里酸(FA)会大量溶出降低VFAs的产量.初始pH=10是柠檬酸污泥厌氧产酸的最佳p H值,发酵4d的VFAs浓度最高达(6681.47±126.82)mgCOD/L,是文献报道中市政污泥产酸量的近2倍,其中乙酸占比49.8%,发酵后产酸功能菌Chloroflexi、Bacteroidota的相对丰度分别由初始的9.52%、10.87%增至16.84%、14.39%,污泥归一化毛细吸水时间(nCST)为(11.34±0.27)s·L/g,脱水性能良好,发酵液TP浓度为(20.45±0.33) mg/L.研究表明,利用柠檬酸剩余活性污泥碱性厌氧发酵产酸作为污水处理过程中的外加碳源具有较大潜力.     

不同HRT下污水中有机物在ABR中的转化过程及污泥形态特征

采用效果检测、粒径分布与电镜扫描等方法,研究厌氧折流板反应器(ABR)在不同水力停留时间(HRT)下污水中有机物(COD)的转化过程及污泥形态变化特征.结果表明,HRT从15 h到4 h的各运行阶段,COD去除率稳定在90.0%以上.沿程分析表明,当HRT为10、 7.5、 5和4 h时,ABR第一隔室分别承担约90%、 78.56%、 74.18%及58.91%的去碳比重,且承担COD去除的主要功能隔室由第一隔室过渡到第一、二隔室.随着HRT缩短,ABR第一隔室中挥发性脂肪酸(VFAs)总量显著上升.组成分析知,乙酸在总VFAs的比重由51.36%逐渐升高至58.77%,丁酸、丙酸含量相对较少,变化较小.随着运行时间推移,ABR中污泥形态发生显著变化,到111 d时,基本实现颗粒化;同时,沿水流方向颗粒化程度呈递减趋势.扫描电镜(SEM)观察显示,ABR一定程度上存在生物相分离现象,各隔室分别以丝状菌、甲烷多球菌、单球菌和杆菌为主.     

有机负荷调控对餐厨垃圾高温固态发酵全过程影响

为提高餐厨垃圾沼气工程能源利用效率.本试验采用全混合式连续发酵,通过调控餐厨垃圾高温厌氧发酵过程中OLR变化,探究OLR为0.7、1.2、4.4 kg·m^-3·d^-1下产气性能、pH、SCOD和VFAs等参数变化.结果表明,反应器能在0.7 kg·m^-3·d^-1下低负荷启动,此阶段产气性能较差,VFAs浓度受正丁酸含量增长缓慢上升,但仍处于低浓度范围.OLR提升至1.2 kg·m^-3·d^-1,正丁酸分解成乙酸速率加快,乙酸浓度比0.7 kg·m^-3·d^-1阶段增长17.36%,发酵液中VFAs积累导致系统酸化抑制产甲烷菌产气性能,外加碱溶液无法调控酸碱平衡.OLR为4.4 kg·m^-3·d^-1时,VFAs浓度增长趋于平稳,调节pH至6.7以上反应器稳定运行.随着产甲烷菌活性恢复,沼气产量维持在25 L·d^-1左右,VFAs浓度快速下降并稳定在19.68~21.30 g·L^-1之间.实际沼气工程可控制OLR在0.7 kg·m^-3·d^-1下启动,待发酵系统稳定运行后增加OLR至4.4 kg·m^-3·d^-1同时调节pH到6.7以上,可以达到最佳产沼气工艺.而维持OLR在1.2 kg·m^-3·d^-1更适合获得高浓度VFAs.