污泥干化芦苇床技术述评

污泥干化芦苇床是人工湿地和传统污泥干化床的结合,是一种新型的污泥处理技术。将湿地植物芦苇种植于人工湿地的填料层中,周期性地将污泥布向芦苇床表面,污泥中的水分经填料层以及后形成的污泥层渗透后,通过集水管排出;污泥中的固体物质被截留在床体表面,通过植物的蒸发蒸腾作用和水面蒸发作用进一步脱水和稳定。通过合理的设计和运行,其使用周期可达8¹0年,其后可清空稳定化污泥并进入下一个使用周期。经芦苇床稳定之后,污泥的脱水效果明显,含固率可达到20%10年,其后可清空稳定化污泥并进入下一个使用周期。经芦苇床稳定之后,污泥的脱水效果明显,含固率可达到20%⁶5.7%,综合性能优于离心脱水和压滤脱水;污泥中有机质和营养成分氮磷等指标受污泥来源、运行方式和运行时间的影响,去除效率差异较大。污泥经稳定后,有机质去除率最高可达66.8%,氮去除从负去除到最高去除65.5%,磷去除从负去除到最高去除81%。经芦苇床稳定后,污泥中的有机有害物质多环芳烃可被有效去除,其去除率高出传统污泥干化床29.86%。在对相关文献的主要结果进行总结的基础上,提出了下一步研究和发展的方向。     

不同生态床对剩余污泥脱水和稳定化的影响

对比分析传统干化床、芦苇生态床及芦苇-蚯蚓复合生态床3种处理方式对城镇污水处理厂剩余污泥的处理效果. 结果表明:传统干化床处理简单易行、成本低,但脱水效率低,处理15 d后污泥含水率仍在79.8%左右. 芦苇生态床较传统干化床具有明显优势,其处置后污泥含水率可降至67.8%,但其对有机质、TN、TP的去除效果不明显. 芦苇-蚯蚓复合生态床对污泥脱水效果最佳:①污泥含水率由原来的95.1%降至44.4%,体积明显减少,达到了污泥减量化的目标;②扫描电镜试验显示,处理后污泥具有孔隙及片状结构,有利于水分散失;③污泥中w(有机质)、w(TN)、w(TP)分别降低了14.5%、20.3%和13.2%左右. 热重分析发现,污泥中不稳定化合物含量有所降低. 经芦苇-蚯蚓复合生态床处理后,Cu、Ni、Zn、Cr残渣态所占比例分别由原污泥的3.2%、23.7%、15.2%、55.8%增至73.3%、43.1%、78.3%和78.6%,大幅降低了重金属的迁移风险,并且污泥红外图谱显示─COOH和酰胺明显增多,有利于重金属的稳定. 综上,复合生态床可有效实现污泥减量,并且降低了二次污染的风险.      

江苏省城市污泥中多环芳烃的含量及其主要影响因素分析

采用高效液相色谱,对江苏省21家代表性城市污水处理厂污水污泥中多环芳烃含量进行了分析.结果发现,污泥中含有7-16种PAH化合物,都是以2(或3)个苯环的化合物为主,而难降解4-6个苯环的化合物所占质量分数均较低.但污水来源及其处理方式、污泥处理方法等均影响着污泥中PAHs的含量及组成,消化可明显降低污泥中PAHs的含量.污泥中∑PAHs总量在11.68-169.91 mg·kg-1,各污泥间含量差异显著;具有致癌性的PAHs含量在1.17-41.03 mg·kg-1,平均值为6.59mg·kg-1;被列入中国环境"优先污染物"的PAHs含量在4.07-59.06 mg-kg-1之间.其中萘是江苏城市污泥中均含有的PAHs化合物,而对于强致癌性化合物苯并(a)芘,其含量相对较低,在污泥中含量一般在0-2.20 mg·kg-1,平均含量为0.15mg·kg-1,远低于我国农用污泥控制标准的3.0 mg·kg-1.     

剩余污泥减量化-资源化的研究

通过在人工蚯蚓培养床上对剩余污泥进行为期1 a的脱水、干化等稳定处理,结果表明蚯蚓培养床集浓缩、脱水、稳定、处置和综合利用等多种功能于一身.剩余污泥经蚯蚓食用后其SS,COD和重金属去除率分别达98%,94%和90%,为污泥处置提供了新途径.且该培养床设备简单、管理方便、无二次污染.增殖的蚯蚓和产生的蚯蚓粪都可创造一定的经济效益.     

污泥中重金属和多环芳烃(PAHs)的存在特性及其相互关系

在深入研究9种不同污水处理厂污泥中重金属存在形态和15种PAHs含量水平的基础上,讨论了污泥中PAHs和重金属含量之间的相互关系.结果表明,生活污水污泥中Zn的含量最高,其次为Cu,而As和Cd含量较低;工业废水污泥中各重金属含量差异较大,制革污泥的Cr含量超过15000 mg·kg-1.污泥中As、Cr、Cu、Pb主要以可氧化态和残渣态存在;Ni和Zn的酸溶态及可还原态的比例较高;Cd在不同污泥中的形态分布变化较大.生活污水和工业废水污泥中∑PAHs的平均含量相差不大,分别为13.74 mg·kg-1和13.95 mg·kg-1.不同污泥中各PAHa呈现4环>3环>2环>5环>6环的分布特征,化石燃料不完全燃烧和石油类污染是污泥中PAHs的主要来源.污泥中低分子量(2环和3环)PAHs与Cd、Ni、Zn等重金属含量存在显著的相关关系,这种相关关系与重金属作用于污泥中的微生物并最终影响微生物对PAHs的降解有关.     

深度脱水污泥好氧堆肥中多环芳烃的含量与风险削减研究

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)是影响污泥安全资源化的重要因素.以无机药剂调理的深度脱水污泥有利于污泥的好氧堆肥处置,但对于该处置过程中深度脱水污泥PAHs的降解和风险削减尚缺乏认识.主要以复合铝镁盐调理的深度脱水污泥为对象,分析不同好氧堆肥条件下污泥中PAHs的含量、来源和风险,以明确好氧堆肥工艺过程对风险有机物的削减效果及潜在影响因素.通过气相色谱-质谱仪、特征比值法和风险熵法分析污泥中美国EPA优先控制的16种PAHs的含量、来源和风险,重点考察了深度脱水污泥在好氧堆肥前后PAHs含量和风险变化.结果表明：(1)16种PAHs在6组污泥中均有检出,其总量范围为777.78～1 878.38 ng/g,组成以中高环芳烃为主,主要来源为石油污染和燃烧的混合源.(2)堆肥28 d后6组污泥中PAHs的去除率分别为37.66%、54.29%、12.38%、15.40%、56.78%和34.25%,表明添加颗粒大的返混料或辅料更有利于PAHs的降解.(3)污泥中的PAHs整体处于中低风险,好氧堆肥后除组1的苯并[a]芘和组2的芴由低风...     

向上流铁填料厌氧污泥床处理城市污水的中试研究

本文主要对向上流铁填料厌氧污泥床(UAAB—Fe)处理城市污水的试验结果进行了讨论.当水温≥8℃,厌氧 HRT3—4小时条件下,UASB—Fe 的总 COD、BOD、SS 去除率分别为42.1—52.5%,50.0—39.8%和72.9—67.2%.阐述了 HRT,进水浓度及温度等因素变化对UASB—Fe 处理效果的影响情况,并对 UASB—Fe 的三相分离器的污泥截留效果及铁填料作用进行了分析.     

新型聚乙烯填料生物滴滤床净化硫化氢气体运行特性

研究高密度聚乙烯改良型拉西环填料按其不同规格分层填充后生物滴滤床去除硫化氢气体的运行特性.126d的长期运行试验结果表明,该反应器具有压降低、负荷沿塔高分布均匀的显著优点.在去除率90%时,气体停留时间最短为12s,入口负荷最大为110g/(m3·h),反应器最大去除负荷为84g/(m3·h).底层去除比率在37%～55%之间,负荷在2层填料间分布均匀.整个长期运行期间反应器压降一直低于280Pa/m,反冲周期大于2个月,长期运行底层未发生生物量积累,稳定运行时压降的变化可以作为反应器反冲的监控指标.故障恢复试验表明,反应器在停止供应气相基质6d后,去除率恢复到95%仅需1d,喷淋液pH的剧烈变化对于反应器具有明显的不良影响.     

超声/Fe0/EDTA体系对印染污泥中多环芳烃的降解

Fe~0/EDTA类芬顿体系能产生氧化能力极强的羟基自由基(·OH),已被广泛应用于有机污染物的去除.提高·OH的生成速率和浓度是高效降解有机污染物的关键.因此,本文利用超声/Fe~0/EDTA体系处理印染污泥,探讨了不同反应参数对体系中产生·OH的影响,考察了该体系对印染污泥中多环芳烃(PAHs)的去除效果.结果表明,在pH为3.0,超声功率为540 W,Fe~0投加量为15 g·L~(-1),EDTA浓度为2.0 mmol·L~(-1)的最佳条件下,·OH浓度高达862μmol·L~(-1).印染污泥中的铁絮凝剂可作为超声/Fe~0/EDTA体系中Fe~(2+)和Fe~(3+)的来源,促使该体系循环产生H_2O_2和·OH.超声/Fe~0/EDTA体系产生的·OH能快速有效地降解印染污泥中的PAHs,∑_(16)PAHs的平均去除率达到77%,同时有机质含量下降了10.1%.     

多环芳烃及其衍生物在SBR/MBBR工艺中的分布与去除

多环芳烃(PAHs)是一类重要的持久性有毒有机污染物,而其衍生物SPAHs的毒性更高。通过对青岛市城阳污水处理厂采样,分析在其SBR/MBBR工艺中16种PAHs及硝基PAHs(NPAHs),甲基PAHs(MPAHs)以及氧基PAHs(OPAHs)的分布与去除。结果表明,16种PAHs及13种SPAHs均有检出,进水中,PAHs与SPAHs的总含量分别为3835.14ng·L-1与6889.46 ng·L-1,其含量远远高于其他地区的污水处理厂。在出水中,PAHs与SPAHs的总含量为1148.18 ng·L-1与1724.57 ng·L-1,去除率分别为70.06%与74.97%,可见SBR/MBBR工艺能有效去除PAHs与SPAHs。水相中PAHs的去除主要是针对低环多环芳烃(LMW-PAHs)的生物降解;而颗粒相中PAHs的去除主要依靠初沉池对LMW-PAHs的吸附沉淀以及生物单元对高环多环芳烃(HMW-PAHs)的生物吸附。对于SPAHs,MPAHs去除效果最好,去除率达89.15%,颗粒吸附以及生物降解是其主要的去除机制;其次是OPAHs,去除率为63.36%,在水相中主要依靠一级处理的颗粒吸附去除,在颗粒相中则主要在二级处理的生物吸附去除;NPAHs的去除率为48.85%,主要在生物池中去除。SPAHs在SBR/MBBR工艺中的去除机制不尽相同,污水处理厂应根据不同处理工段PAHs与SPAHs的分布特征采取相应控制措施,而污泥中富集的PAHs与SPAHs远高于出水的排放量,因此,还应加强污泥中PAHs与SPAHs的管理。     

不同污泥停留时间对城市污泥生物沥浸推流式运行系统的影响

采用有效容积为700 L的推流式生物沥浸反应器对城市污泥进行连续14 d的生物沥浸处理,利用折流方式将反应器从进泥端到排泥端沿程方向依次划分为1～6区.对不同污泥停留时间(SRT)条件下反应器运行时各区的pH.溶解氧(DO)值及污泥的脱水性能(用污泥比阻SRF表征)进行了系统的比较研究.结果表明,当反应器曝气量为1.2 m3.h-1,微生物营养剂加入量为4 g.L-1,SRT为2.5 d时,反应系统在72 h时运行达到稳定,相应反应器各区的pH分别为5.00、3.00、2.90、2.70、2.60与2.40.污泥的比阻值由1区的0.64×1013m.kg-1逐渐降低至6区的0.33×1013m.kg-1.当SRT为2 d时,生物沥浸系统在120 h达到稳定,各区相应的pH分别为5.10、4.10、3.20、2.90、2.70与2.60.相应的DO值分别为0.43、1.47、3.29、4.76、5.75与5.88 mg.L-1.污泥的比阻值由1区的0.56×1013m.kg-1逐渐降低至6区的0.20×1013m.kg-1.当SRT为1.25 d时,运行第48 h,反应器6区pH升高至3.00.污泥沿程流动过程中,微生物菌群对营养剂利用率降低,导致系统失衡.生物沥浸反应器污泥停留时间越长,推流式生物沥浸系统越易达到稳定.停留时间2 d可以作为工程应用时的较优污泥停留时间.生物沥浸后将污泥收集经过增强聚丙烯厢式压滤机脱水至含水率60%以下,此研究将为城市污泥生物沥浸后期工程化运行提供必要的参数支持.     

生物沥浸的酸化效应对城市污泥脱水性能的影响

采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans LX5对供试污泥进行生物沥浸处理,并通过与化学酸化试验对比,从Zeta电位、溶胞作用及污泥絮体的形态结构等方面研究了污泥生物沥浸的酸化效应对其脱水性能的影响.结果表明,生物酸化过程中,随着pH的下降,污泥比阻由1.81×1012m.kg-1降到0.59×1012m.kg-1,污泥沉降率不断提高,在pH 2.90时达到48%,污泥Zeta电位逐渐升高,从-25.2 mV升至9.6 mV.化学酸化试验中,随着pH的下降,污泥比阻先降低再升高,并在pH 3.35时取得最小值2.6×1012m.kg-1,Zeta电位逐渐上升,于pH 2.90时趋于0.污泥中可溶性磷浓度随着pH下降不断升高,pH调至1.86时,污泥液相中总磷(TP)浓度超过600 mg.L-1,进一步通过显微镜对污泥絮体的观察发现,强酸会导致污泥中微生物细胞分解.在pH 3.35左右,化学酸化污泥和生物酸化污泥的颗粒结构都没有发生明显变化,但生物酸化污泥中存在一些可能是次生矿物的晶体.污泥Zeta电位趋近于0、次生矿物的形成是生物沥浸的酸化效应使城市污泥脱水性能提高的内因.     

纳米零价铁对升流式颗粒污泥床反硝化性能的影响

为探究连续流条件下,纳米零价铁(nZVI)对反硝化颗粒污泥(DGS)性能的影响,本文利用升流式污泥床(USB),系统考察了反应器脱氮效能、污泥形态和反硝化特性随进水nZVI浓度的变化规律.结果表明,当nZVI5 mg·L~(-1)时,反应器脱氮效能与对照期(nZVI=0 mg·L~(-1))相差很小,DGS活性略微增大.当nZVI浓度在5~10 mg·L~(-1)时,DGS对nZVI的生物抑制作用表现出一定适应性,污泥浓度和颗粒粒径仍保持增长趋势,但泥相中总铁含量明显增大,DGS活性开始降低.当nZVI浓度增至30 mg·L~(-1)时,反应器对COD和NO-3-N的去除率分别降至对照期的23.3%和20.3%.DGS因吸附大量nZVI而呈黑色,颗粒粒径减小,污泥表面短杆菌等微生物密度明显降低.停止投加nZVI后,污泥浓度与DGS活性的持续上升,使得反应器脱氮效能在20 d内基本恢复至对照期的水平.异养菌在颗粒表面的快速增殖是实现上述目标的主要原因.     

氯化铁用于反硝化同步化学生物絮凝工艺研究

通过小试考察了氯化铁用于反硝化同步化学生物絮凝工艺的可行性.结果表明,在氯化铁投加量（以铁计）为20mg.L-1的条件下,反硝化污泥通过14 d的驯化,可以适应氯化铁的投加,反硝化速率、COD和NO3--N去除效果与空白反应器无明显差异,同时具有较好的TP去除效果,去除率高于80%.氯化铁的投加虽然提高了污泥浓度,但由于污泥中无机物比例增加、密度增大,同时污泥粒径变小,使污泥的沉淀性能与空白反应器中的污泥无明显差异,且SV30值仅为22%左右,小于空白反应器中污泥的27%.投加氯化铁后的污泥比阻平均为1.5×1012m.kg-1,远低于空白反应器中污泥的40.2×1012m.kg-1,浓缩后污泥的体积减少和比阻的降低有利于污泥的后续处理.     

生物沥浸对精对苯二甲酸化工污泥脱水性能的提高及其重金属脱除效果

通过摇瓶培养试验研究了生物沥浸处理对精对苯二甲酸(PTA)化工污泥脱水性能和重金属去除效果的影响.研究表明,PTA污泥经生物沥浸后脱水效果得到了较好的改善,且营养剂最佳投加量为5g·L-1.经生物沥浸2d后污泥的pH从7.37下降到2.29,比阻从62.64×1012m·kg-1下降到2.36×1012m·kg-1,降低了96.23%.在最佳处理条件下对该化工污泥进行多批次生物沥浸中试试验,并对沥浸后污泥采用厢式压滤机脱水.结果表明,经生物沥浸处理后污泥静置24h,污泥沉降率可从2%提高到33%,厢式压滤脱水后泥饼含水率下降到45.9%,与对照相比,污泥体积减少了91.1%.泥饼中Cu、Cd、Pb、Zn、Co的去除率分别为95.15%、85.20%、42.11%、82.59%和64.42%;滤液中COD和氨态氮去除率分别为42.82%和74.98%.可见,生物沥浸法不仅能够较好地改善化工污泥的脱水性能,还能脱除污泥中的重金属.这对生物沥浸技术在PTA化工污泥上的应用和推广具有重要意义.     

臭氧氧化-活性污泥法处理含PVA工业废水的试验研究

含聚乙烯醇(PVA)工业废水可生化性较差,处理难度大,为了寻找经济合理、切实可行的处理技术,研究了臭氧氧化-活性污泥法对不同浓度含PVA实际工业废水的处理效果,并与传统活性污泥法进行了比较.结果表明,臭氧氧化-活性污泥法对COD<500 mg·L-1,PVA在10～30 mg·L-1范围的PVA废水处理效果与传统活性污泥法相比,相差不大,臭氧预处理效果不明显;对于COD在500～800 mg·L-1,PVA为15～60 mg·L-1的PVA废水处理效果明显,COD和PVA的平均去除率分别为92.8%和57.4%,比传统活性污泥法提高了4.1%和15.2%,出水COD在30～60 mg·L-1之间;对于COD为1 000～1 200mg·L-1,PVA在20～70 mg·L-1范围的PVA废水,臭氧氧化-活性污泥法处理效果显著,COD和PVA的平均去除率分别为90.9%和45.3%,比传统活性污泥法对COD和PVA的去除率分别提高了12.8%和12.1%,但是出水需要进一步处理才能达标排放.与传统活性污泥法相比,臭氧氧化-活性污泥法处理效率高,运行稳定,能有效地处理含PVA的工业废水.     

硝酸盐对厌氧生物膜和颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能影响研究

为了研究硝酸盐对厌氧生物膜系统同时产甲烷反硝化反应的影响及其机制,拓展生物膜工艺在高氮有机废水中的应用,采用生物膜-污泥厌氧复合反应器和上流式厌氧污泥床培养具备同时产甲烷反硝化反应的功能微生物系统,并以间歇实验方法,对比研究硝酸盐对厌氧生物膜和颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能的影响.结果表明,硝酸盐对生物膜和颗粒污泥系统去除COD和反硝化反应均有影响,但硝酸盐浓度变化对颗粒污泥系统的影响比生物膜系统更大,生物膜表现出更强的降解能力和更高的耐性阈值.随着硝酸盐浓度从75 mg·L-1增加到600 mg·L-1,颗粒污泥对COD的降解速率从273.26mg·（h·g）-1降到0.1 mg·（h·g）-1,而生物膜从95 mg·（h·g）-1降至1.7 mg·（h·g）-1;同时,生物膜和颗粒污泥对硝酸盐的降解速率分别从21.43、22.31 mg·（h·g）-1增加到83.72、61.06 mg·（h·g）-1,随着硝酸盐的降解,生物膜表现出更强的恢复能力,最大值为712.44 mg·（h·g）-1.研究还发现亚硝酸盐积累是影响生物膜和颗粒污泥同时脱氮除碳功能的主要原因,在相同的硝酸盐浓度下,生物膜中亚硝酸盐的最大积累量仅为的颗粒污泥的1/10.因此,生物膜-污泥厌氧复合反应器可以作为高浓度含氮有机废水实现同时产甲烷反硝化工艺反应器一种重要选择.     

微生物营养剂浓度对生物沥浸法促进城市污泥脱水性能的影响

通过实验室摇瓶试验和实际工程应用试验研究了不同污泥浓度(2%～5%)下,营养剂加入量对生物沥浸促进城市污泥脱水性能的影响,同时分析了pH值和营养剂利用率的变化.结果表明,生物沥浸过程中,不同浓度污泥各处理下pH值均呈直线下降后趋于稳定的趋势;生物沥浸2 d后,各处理中营养剂几乎都被微生物完全利用;2%、3%、4%、5%浓度污泥比阻随着沥浸时间的延长先迅速减小后逐渐回升,且浓度越高回升幅度越大,各浓度污泥选择最佳营养剂浓度分别为3.0、4.5、8.3和12.8 g.L-1,此时污泥最低比阻分别为0.61×1012、1.22×1012、3.09×1012和4.83×1012m.kg-1.通过工程应用试验表明,将5%浓度城市污泥稀释成3%浓度再生物沥浸的方法不仅能够改善生物沥浸污泥脱水性能,表现在比阻从3.29×1012m.kg-1下降到1.10×1012m.kg-1,同时还可以缩短污泥停留时间(从4 d缩短为2.35 d)及降低运行成本.这为生物沥浸工艺处理高浓度污泥运行参数的优化提供了科学依据.     

内循环厌氧膨胀床反应器颗粒污泥特性

研究了内循环厌氧膨胀床反应器(the internal circulation anaerobic expanded bed reactor, ICAEB reactor)的颗粒污泥特性.结果表明,该反应器在平均COD容积负荷28.2kg/(m³·d)下稳定运行时,平均COD去除率为89.0%,内循环比约12.5.反应器中培养出普通颗粒污泥和悬浮颗粒污泥.位于反应器第2反应区液面的悬浮颗粒污泥层具有动态稳定性,相对稳定的运行条件可降低其对反应器的不利影响,必要时也可采取适当的措施予以清除.