低温对亚硝化颗粒污泥系统的影响特性

考察了温度变化对亚硝化颗粒污泥反应器的长期和短期影响特性,结果表明:在进水ρ（NH₄+-N）为（35.8±5.2）mg/L、水力停留时间为2.0 h以及运行温度为7~17℃的条件下,反应器保持着95%的亚硝化率和0.18~0.25 kg/（m3·L）的NH₄+-N去除负荷;反应器中较低的ρ（DO）∶ρ（NH₄+-N）（<0.25）是实现亚硝酸盐氧化细菌（NOB）有效抑制的关键因素;长期低温运行造成颗粒污泥比NH₄+-N氧化速率（SAOR）从（237±14）g/（g·d）下降至（93±11）g/（g·d）,但颗粒污泥中氨氧化细菌（AOB）的活化率（实际SAOR与最大SAOR之比）从48%升至约85%。批式实验结果表明,在7.1~28℃的短时温度变化内,亚硝化颗粒污泥NH₄+-N氧化反应的温度系数（θ）和活化能（E_a）分别为1.042~1.063,29.7~41.9 kJ/mol,均显著低于同等条件下絮体污泥的数值,表明颗粒污泥AOB比絮体污泥AOB具有更好的抗温度冲击能力。该研究结果可为基于颗粒污泥的高效城市污水亚硝化技术提供参考。     

低温驯化对自养脱氮颗粒污泥功能活性与菌群结构的影响分析

低温驯化是提高部分亚硝化-厌氧氨氧化（PN/A）组合工艺低温脱氮效能和运行稳定性的有效方法.为探究低温驯化对污泥特性的具体影响,本文从温度敏感性、颗粒外观形态、胞外聚合物（EPS）组成和微生物群落结构等方面,对中高温培养（30℃）和低温驯化（15℃）PN/A颗粒污泥之间的差异性进行了分析.反应热力学的研究结果表明,驯化污泥（G_L）在低温区（10~20℃）的脱氮性能较中高温培养污泥（G_H）有了显著提高,总无机氮去除的表观反应活化能（E_a）降低了28.4%.与G_H相比,G_L的平均粒径减小了25.8%,EPS含量增长了16.6%,颗粒的沉降性能明显下降.由高通量测序结果可知,G_L具有更高的菌群多样性,同时,污泥中好氧氨氧化菌（Nitrosomonas）与厌氧氨氧化菌（Candidatus_Kuenenia）的丰度比值（0.04）远小于G_H的0.34.这意味着颗粒污泥在低温环境中对慢速生长自养菌仍具有较强的截留能力.上述发现为解析PN/A污泥在低温条件下的自适应机制,推动组合工艺的工程化应用提供了重要参考.     

长期低温对絮状-颗粒耦合CANON脱氮及菌群影响

在SBR反应器中探究长期低温对等污泥浓度比例絮状-颗粒（1：1~1：1.5）耦合CANON系统的脱氮效能和微生物群落结构的影响.结果表明，在经历长期低温（10℃）条件下运行并回温（10→30℃）后，等比例污泥CANON系统NH₄⁺-N、TN去除率及TN去除负荷与温度变化呈正相关性，在回温30℃下运行30d后分别达到72.4%、63.0%和0.094kgN/（m³·d）.氨氧化菌（AOB）和厌氧氨氧化菌（AAOB）活性与温度表现出正相关性，在回温后分别为0.025和0.049gN/（gVSS·d），分别为降温前（30℃）的83.3%和79.1%，NOB活性一直维持在较低水平（0.001gN/（gVSS·d））.高通量测序结果显示，长期低温对优势菌门无明显影响.回温后，颗粒和絮状污泥中的优势菌门分别为Ignavibacteriae和Proteobacteria；回温后系统颗粒污泥中功能菌Candidatus Brocadia、Candidatus Kuenenia（AAOB）相对丰度分别为6.017%、2.623%，其在絮状污泥中相对丰度分别为3.018%、0.674%，而Nitrosomonas（AOB）主要存在于絮状污泥中，在回温后相对丰度为2.50%；3种功能菌相对丰度均高于降温前水平.等比例絮状-颗粒耦合CANON系统能有效抵御长期低温.     

基于新测试方法的市政污泥干化过程中的黏滞特性研究

采用新型污泥黏滞特性测量装置检测了市政污泥干化过程黏滞特性的变化规律,采用黏性正应力、黏性切应力和结团应力表征污泥黏滞特性,并探讨了污泥含水率、CaO添加剂和温度的影响。实验结果表明:随着温度升高,污泥的黏性正应力、黏性切应力和结团应力均有明显降低,而添加CaO则会增大污泥的黏滞性。相比温度和CaO的影响,污泥含水率对黏滞性的影响最为显著。     

城市污泥低温干化技术研究进展

我国污泥产量和堆存量巨大,给环境带来巨大压力。污泥含水率高,要使污泥得到有效处理,必须先将污泥干化。总结了污泥低温干化特性的研究概况,重点阐述了包括污泥太阳能干化技术、污泥热泵干化技术、污泥低温真空脱水干化技术、污泥低温射流干化技术以及烟气余热干化技术在内的污泥低温干化技术的研究进展,分析了各种污泥低温干化技术的优缺点,并介绍了污泥低温干化技术的发展趋势。     

超声波预处理对污泥干燥特性的影响

城市污泥的高含水率对其处理处置带来了各种不便.超声波由于功率大、穿透能力强、可引起空化作用等特性而在污泥干燥方面具有独特的优势.针对超声波对污泥干燥特性的影响进行实验研究,通过污泥干燥实验研究了超声处理时间、超声波功率、超声水温和干燥温度4种因素对污泥干燥特性的影响.结果表明,超声处理能够加速污泥表面自由水分蒸发和快速结束平稳干燥阶段,有效提高污泥干燥效率;超声处理对污泥干燥特性的改善随超声波功率(100~250 W)、超声水温和干燥温度的升高而更加明显.在低温105℃下干燥时,短时间的超声处理3 min对污泥干燥特性的改善效果最好.超声处理对污泥干燥整体效率的提高使其有望成为污泥低成本干化的有效方法,并为污泥干燥工艺的优化提供参考.     

草酸、壳聚糖与CaO联合调理对污泥脱水性能的影响

为提高剩余污泥脱水性能,本文采用单因素实验确定草酸、壳聚糖和CaO各因素的影响水平范围,基于响应曲面优化法建立了污泥滤饼含水率预测模型,通过粒子群算法计算污泥滤饼含水率预测模型,优化草酸、壳聚糖与CaO联合调理污泥脱水的最佳配比,并分析了污泥调理过程中胞外聚合物（EPS）的变化特性,深入解析了污泥脱水的关键机制.结果表明,草酸、壳聚糖与CaO联合调理污泥能明显提高污泥脱水性能,调理后的污泥滤饼含水率为64.017%,最佳投加量分别为0.377,0.029,0.040g/g;模型拟合度良好（R²=0.9651）,方差分析表明草酸对于污泥滤饼含水率的影响为主要因素;草酸投加量与溶解型EPS（SL-EPS）呈显著正相关关系,而与紧密型EPS（TB-EPS）呈显著负相关关系.该研究成果可为剩余污泥脱水性能的提高提供技术与方法参考.     

污泥热泵低温干化技术优势与问题探讨

污泥的显著特征是含水率高和黏度大,机械脱水污泥含水率在80%左右。由于其含水率高,体积庞大,为污泥处理处置带来了经济和技术上的困难。降低污泥含水率是无害化、减量化处理的关键和资源化利用的前提。加热干化是污泥深度脱水最有效方法之一,但传统热风对流干燥存在效率低、能耗高及尾气处理难度大等问题。热泵干燥是近年来开发的1种污泥低温干化新技术,具有能耗低、干化过程易于控制及安全性能高的优点。但需考虑进入干燥机的污泥颗粒大小及稳定性,协调污泥颗粒内部与外部传热传质,并处理好干燥过程中的粉尘及腐蚀性气体对热泵换热器的影响。     

污泥生物干化中嗜热微生物的应用研究

污泥生物干化是利用微生物高温好氧发酵过程中有机物降解所产生的生物热能,通过过程调控手段促进水分蒸发,从而实现快速去除水分的一种干化处理工艺,文章对生物干化中嗜热微生物的特点从宏观和微观2个角度进行分析,得到了嗜热微生物的生长曲线;通过试验发现嗜热脂肪芽孢杆菌可以有效地干化污泥;同时对不同通风量下污泥温度和含水率随时间的变化进行了研究,得到了通风量为10 L/min的污泥温度比5 L/min的高3~4℃,污泥含水率降低趋势明显提高,污泥干化效果优于5 L/min试样。     

温度对FBAR反应器的运行特性及古菌微生物群落影响

为探讨固定床厌氧反应器（FBAR）在不同温度下的运行特性及微生物群落变化,比较了高温（50℃）、中温（35℃）、低温（4℃）3个温度阶段反应器产甲烷特性及古菌群落变化.结果表明;绝对产气量由大至小依次为高（50℃）、中（35℃）、低温（4℃）,单位负荷产气量依次为中温（2.84L/OLR）,低温（2.5L/OLR）,高温（1.8L/OLR）;甲烷含量依次为低温（74.5%）、中温（63.5%）,高温（57.3%）,不同温度阶段对挥发性有机酸含量变化有一定的影响.克隆文库分析表明：不同温度条件下固定床厌氧反应器内部微生物群落的丰富性存在很大的差异.定量PCR分析表明：甲烷鬃毛菌是中温和高温反应器内的优势菌,低温4℃炭纤维载体和污泥中的优势菌都是甲烷微菌.从能耗、经济效益角度分析低温条件更适合沼气发酵,而主要是以嗜氢产甲烷菌代谢途径为主.     

污泥-煤复合燃料的成型干化工艺研究

为实现污泥的能源化利用,采用成型干化工艺制备污泥-煤复合燃料,研究了不同污泥含水率,添加比例,冷压成型压力等因素对复合燃料成型的影响,以及不同温度条件下复合燃料的干化特点.结果表明较好的工艺条件为:污泥初始含水率60%~70%,成型时固含70%~80%.10~30MPa范围内成型压力对落下强度影响较小.制备得到的成型燃料的落下强度可达到采用商用黏结剂制备得到的型煤水平. 混合成型后的污泥复合燃料,和污泥相比明显有利于水分的扩散和挥发,可在室温及不高于100℃条件下可以得到快速干化,实现污泥脱水及能源化利用的目的.     

冷热联用对市政脱水污泥低温干燥的影响

为探究冷热联用干燥市政脱水污泥的可行性,明确冷冻对市政脱水污泥低温干燥的影响,以市政脱水污泥为试验材料,利用扫描电镜（SEM）及流式细胞仪研究了冷冻对污泥的作用.考察了不同冷冻温度和冷冻时间对脱水污泥干燥特性的影响,并对不同含水率和厚度的脱水污泥冷热联用低温干燥效果进行了分析.结果表明：冷冻使污泥的内部微小孔隙增多.当冷冻温度降到-30℃时,细胞死亡率达到15.5%,是未冷冻时的9.7倍.当干燥温度为60℃,冷冻温度分别为-10℃、-20℃和-30℃时,脱水污泥完成干燥的时间分别缩短了25.0%、33.3%和29.2%.质量为5g±0.1g,厚度为3mm,直径为50mm的污泥样品冷冻6h后达到最大强化效果.污泥含水率的下降会导致强化效果减弱,当含水率降至45%时强化效果消失.增加泥饼厚度使强化效果小幅下降,5mm、10mm和15mm厚的泥饼强化效果分别为33.3%、31.3%和30.4%.     

污泥苯酚的释放特征及其风险评价与控制

在测定不同类型污泥中苯酚含量的基础上,通过模拟试验,研究自然状态和不同干化温度下污泥苯酚的释放特征及其影响因素,同时对污泥释放苯酚进行致癌风险评价,并提出收集与控制措施.结果表明,被测污泥中苯酚的含量范围在0.17～3.22μg/g之间,污泥中苯酚含量呈现出随暴露在空气下时间的增加而降低的趋势;污泥在低温干化时,苯酚释放量较低,主要来源于污泥中原有的苯酚,当污泥在较高温度下干化时,释放的苯酚主要来源于污泥的热解作用;杭州市政污泥在350℃干化时的苯酚释放量,对男、女性暴露人员均存在较高的致癌风险.降低污泥干化温度,控制苯酚的释放与扩散,并通过综合处理措施,可以有效地防治污泥干化过程苯酚污染对人体健康造成的威胁.     

污泥常压过热蒸汽干燥装置设计及干燥试验

为了研究污水污泥常压过热蒸汽干燥特性,研制了一套污泥常压过热蒸汽干燥试验装置,并对常压过热干燥装置主要部件的工作原理及特点进行了介绍。在研制的常压过热蒸汽干燥试验上进行了厚度分别为4,6,10 mm,干燥温度分别为160,220,280℃的干燥试验。试验结果表明:在过热干燥初期出现污泥含水率增大的现象,导致干燥时间增加;但过热蒸汽温度越高、污泥的厚度越薄,干燥至同样含水率所消耗的时间越短,干燥速度也越快。     

不同含水率污泥和小麦秸秆混合热解制备富氢合成气

为拓展活性污泥资源化利用方向,在固定床反应器中研究了不同含水率污泥与小麦秸秆的共热解。将不同含水率的污泥和秸秆在600~900 ℃范围内混合热解,研究了热解温度、污泥含水率和秸秆添加量对气体组成的影响。当污泥含水率一定时,随着反应器温度的升高,H₂和CO的含量逐渐增加。在相同温度下,随着污泥含水率的增加,H₂的含量呈现先增加后减少的趋势,而CO含量呈逐渐下降趋势。当污泥含水率为60%时,H₂的含量达到最大值。当热解温度为800 ℃时,制备富氢合成气的最佳比例为40%的秸秆与含水率为60%的污泥混合热解。     

低温热水解对剩余污泥DOM的溶出特征分析

为了研究剩余污泥在低温热处理条件下的理化性质及溶出特征，采用批次试验探究了热处理温度对剩余污泥溶解性有机物（SCOD）、溶解性碳水化合物（SC）、溶解性蛋白质（SP）的溶出变化情况，分析了溶解性有机物质（DOM）荧光组分的平行因子分析模型特征.研究发现，随着热处理温度的升高，SCOD在80℃的破解度增幅最高，在90℃溶出量最大；SC在70℃时溶出率增幅最高，在90℃质量浓度最高；SP在60℃质量浓度最大；挥发性脂肪酸（VFAs）在60℃达到最大含量；液相色谱-有机碳测定仪（LC-OCD）分析表明，溶解性有机碳在90℃分子质量浓度最大，但生物聚合类物质的比例在80℃最高；三维荧光平行因子分析（PARAFAC）显示，剩余污泥热处理后的DOM均包含类蛋白质C1（282，324nm）、代谢类蛋白质C2（310，364nm）、可见腐殖酸C3（278/338/358nm，424nm）、土壤富里酸C4（270/318/354nm，476/524nm），对于热水解法预处理污泥，类蛋白质在80℃下具有最大荧光强度，代谢类蛋白质在60℃下具有最大荧光强度.在60min条件下，污泥中有机物溶出的最佳温度是80℃.     

低温热水解对剩余污泥DOM的溶出特征分析

为了研究剩余污泥在低温热处理条件下的理化性质及溶出特征,采用批次试验探究了热处理温度对剩余污泥溶解性有机物（SCOD）、溶解性碳水化合物（SC）、溶解性蛋白质（SP）的溶出变化情况,分析了溶解性有机物质（DOM）荧光组分的平行因子分析模型特征.研究发现,随着热处理温度的升高,SCOD在80℃的破解度增幅最高,在90℃溶出量最大;SC在70℃时溶出率增幅最高,在90℃质量浓度最高;SP在60℃质量浓度最大;挥发性脂肪酸（VFAs）在60℃达到最大含量;液相色谱-有机碳测定仪（LC-OCD）分析表明,溶解性有机碳在90℃分子质量浓度最大,但生物聚合类物质的比例在80℃最高;三维荧光平行因子分析（PARAFAC）显示,剩余污泥热处理后的DOM均包含类蛋白质C1（282,324nm）、代谢类蛋白质C2（310,364nm）、可见腐殖酸C3（278/338/358nm,424nm）、土壤富里酸C4（270/318/354nm,476/524nm）,对于热水解法预处理污泥,类蛋白质在80℃下具有最大荧光强度,代谢类蛋白质在60℃下具有最大荧光强度.在60min条件下,污泥中有机物溶出的最佳温度是80℃.     

有机污染土壤堆式热脱附过程中热湿迁移试验及数值模拟

堆式燃气热脱附技术因具有二次污染小、污染物去除率高和处理周期短等优势而得到快速发展. 土壤中的水分是影响堆体热修复过程中土壤升温的关键因素,然而其热湿迁移机理尚不明晰,工程设计主要依赖于实践经验. 该研究以山东省某污染场地的砂质壤土开展堆体热湿迁移试验,结合COMSOL仿真模拟,系统分析加热过程中土壤温度和湿度在竖直及水平方向上的变化规律. 结果表明:热源附近土壤水分呈逐渐升高并出现短暂峰值(高于初始值10.9%)后再下降的趋势,水分峰值随温度提高而升高;热源温度越高,土壤中水汽的对流和扩散作用愈加明显,当热源温度由50.0 ℃升至100 ℃时,监测点体积含水量下降率由4.50%升至27.2%,且水汽的浓度扩散机制在水分迁移过程中占主导作用;对于相同热源作用下,初始体积含水量较高的土壤具有相对较高的温度变化,温升过程中对流传热以及热传导的作用更显著,当初始体积含水量由0.0700 m3/m3升至0.160 m3/m3时,监测点的温度由37.1 ℃升至40.0 ℃,其中多孔基体间的热传导作用占主导. 研究显示,堆体热脱附过程中土壤水分迁移规律与土壤体积含水量、距热源的距离、热源温度有关,且多孔基体间的热传导是引起土壤升温的主要机制.      

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。