60Coγ-射线诱变活性污泥辅助处理生活污水的研究

利用^60Coγ-射线辐照处理活性污泥，分析测定了辐照处理前后活性污泥的性质参数、废水的氨氮、COD去除率，并研究了活性污泥总DNA含量变化，通过电泳检测DNA主带差异来比较生物群落的变化，并结合ERIC—PCR群落指纹图谱监测分析了辐照处理前后微生物群落结构的变化规律．研究了不同辐照剂量(50～3000Cy)的^60Coγ-射线辐照处理活性污泥对污水处理效果的影响．结果表明，辐照后的活性污泥SV30、SVI、MLSS、污泥增长率均低于对照，特别是污泥增长率，当辐照剂量为500Gy以上时呈直线下降；辐照处理活性污泥的污水COD去除率也低于对照，氨氮去除率在低剂量(50Gy、100Gy)时分别为92．95％和94．11％，处理效率优于对照，但随着剂量加大处理效果变差；活性污泥经一定的^60Coγ-射线照射后生物相发生了变化，其总DNA的含量，电泳图谱与PCR结果均存在不同程度的差异．当辐射剂量为3000Gy时对微生物杀伤较强，造成活性污泥基因组损害较大，其总DNA的PCR结果出现多态性，即微生物群落发生了本质的变化．     

酸-低热联合处理对剩余污泥脱水性能的影响

为有效降低城市污水处理厂剩余污泥含水率,通过酸-低热（温度 < 100℃）联合处理污泥,探索该方法对污泥的脱水性能.研究不同pH、反应温度、反应时间对污泥脱水性能的影响,并对污泥上清液中SCOD、蛋白质、多糖的浓度以及污泥Zeta电位和污泥形貌进行分析,初步探讨其脱水的作用机理.结果表明:①酸-低热联合处理污泥时,污泥溶解性有机质大量释放,经过40 min反应,上清液中SCOD浓度达到925.76 mg/L,表明该方法能有效破解污泥EPS（胞外聚合物）,释放内部结合水.②原污泥Zeta电位为-14.10 mV,酸-低热联合处理后降至-3.49 mV,污泥颗粒之间的静电斥力显著降低.③酸-低热联合处理有利于污泥的絮凝作用,显微镜观察处理后的污泥絮凝物大且结构紧密,污泥脱水性能得到改善.④试验获得的最佳处理条件为pH 3、温度90℃、加热时间40 min,在该条件下,污泥真空脱水初始速率可达20.67 mL/min（以80 g原泥计）,泥饼真空抽滤后含水率可降至63.05%.研究显示,酸-低热联合处理可有效提高剩余污泥脱水性能,并能释放较多溶解性有机质,抽滤后污泥含水率可降至接近60%,是一种可行的低能耗污泥脱水方法.      

硫氰根的γ射线辐照降解研究

研究了60Co源γ射线辐照降解SCN-.在溶液pH=1、pH=3时,25 mg/L的SCN-在6kCy下基本能够得到降解,降解率分别达到98.11%、95.97%, pH=7时,在9kCy下, SCN-的降解率为99.33%;但在碱性条件下,18 kGy的剂量下,才能得到降解,达99.64%(PH=10)和99.93%(pH=12).在高浓度下, SEN-溶液的降解则需要更大的剂量.通过对辐照后的SCN-溶液TOC 和TN的测定可知:辐照法对SCN-溶液除去TOC和TN效果不明显,不同剂量辐照后溶液中SO2-4和NO-3浓度的变化表明, SCN-在γ射线辐照过程中可能的反应历程为:硫元素首先被除去,转变成SO2-4而氮元素则很少转变成NO-3主要是以其它形式的氮存在.     

微波对γ-Al_2O_3膜/污泥活性炭组成与孔结构的影响

将制得的污泥活性炭浸于[AlO(OH)]透明溶胶中,再干燥,最后经微波处理得到γ-Al2O3膜/污泥活性炭。研究微波处理工艺对γ-Al2O3膜/污泥活性炭组成与孔结构的影响。分别用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱及孔径分布分析了γ-Al2O3膜/污泥活性炭的组成和孔结构。结果表明:增大微波功率γ-Al2O3膜/污泥活性炭的晶相由γ-Al2O3膜相和污泥活性炭相组成,辐照时间过长不利于形成γ-Al2O3相和污泥活性炭相。随着微波功率的增大,形成了附着于污泥活性炭孔内的多孔膜;γ-Al2O3膜/污泥活性炭的孔径呈双峰分布,峰明显变窄,但是随着辐照时间的过长,孔径分布向大孔移动,整个双峰变宽。因而,微波可以辅助物理活化法制备γ-Al2O3膜/污泥活性炭。     

热碱处理破解污泥效果研究

利用碱热方法对污泥进行预处理,研究了污泥的破解效果及主要影响因素.研究表明:随着热水解处理温度的升高及时间延长,污泥上清波中的溶解性化学需氧量(SCOD)、氮(N)、磷(P)等浓度不断增加,而碱的使用提高了SCOD,N,P等的溶出率,且NaOH破解效果明显优于Ca(OH)2.污泥经90℃处理5h后,单独热水解、加NaOH和加Ca(OH)2预处理后的SCOD溶出率分别达到了23.1％,54.4％和32.5％;N的释放主要以有机氮为主,P的释放则是以正磷酸盐为主.碱热联合处理时污泥减量化效果突出,对污泥脱水性能影响显著,90℃时污泥中每克挥发性固体(VS)投加0.2 g Ca(OH)2处理5h,污泥离心含水率可达75.7％.     

微波、碱及其联合技术预水解市政污泥的研究

以SCOD/TCOD(可溶性COD/总COD)、毛细吸水时间(CST)为主要考察指标,研究了微波、碱及其联合技术预水解市政污泥的效果。结果表明,采用不同微波功率单独处理时,相对于原污泥,SCOD/TCOD均有显著提高,在高火档(功率为863 W)下,当处理时间为2 min,可由原污泥的1.40%增加到28.66%,且对应的CST相对原污泥亦有明显下降,即该处理既有利于污泥中不溶性COD转化为SCOD,亦可改善污泥的脱水性能。碱单独预处理污泥可使污泥的SCOD/TCOD从未处理的2.68%提高至25.83%,但毛细吸水时间亦显著增加,增加至原污泥的14倍,碱处理虽然可增加污泥中COD的溶出,但不利于污泥的脱水。而碱-微波(先碱后微波处理)联合预处理可使SCOD/TCOD从原污泥的1.23%增加至34.95%,优于碱或微波单独处理或者微波-碱联合处理效果,但不利于改善污泥的脱水性能。     

预处理方式对剩余污泥水解及厌氧产甲烷性能的影响

考察了不同的预处理方式对剩余污泥水解及厌氧消化产甲烷过程的影响。研究结果表明:低温热碱预处理对污泥的水解效果最好,剩余污泥中SCOD及可溶性总糖、蛋白质溶出效果大幅提升,SCOD溶出率达到16.6%;执行三种方式预处理后,后续厌氧消化的效率得到明显改善,剩余污泥经碱处理、低温热水解和低温热碱处理后,厌氧消化的产气量较未预处理污泥分别提高了75.6%、72.9%和83.7%。     

g 辐照预处理促进剩余污泥发酵产氢的研究

为降低能耗,提高辐照技术的经济性,探讨了在0~9.5kGy范围内,γ辐照剂量对生活污水处理厂二沉池剩余污泥中耗氢菌的抑制效果和对发酵产氢的影响,建立了描述发酵产氢过程及辐照影响的动力学模型.结果表明,γ辐照剂量从0增加至9.5kGy时,污泥溶解率从0增加至4%,上清液中可检测出一定的蛋白质和多糖等物质,其中蛋白质中的氮素占溶出总氮素的90%,表明较低剂量辐照即对污泥菌体造成较明显的破解,这可在一定程度上抑制无法形成芽孢的耗氢菌活性;与之相对应的是污泥发酵产氢能力的明显提升,以葡萄糖为底物(1.0g/L),在35℃和初始pH值为7.0时,当辐射剂量仅为0.5kGy时,累积产氢量即比未辐照时有70%的提升,进一步增加辐照剂量至5kGy,累计产氢量和产氢得率均继续增长且达到最大值,分别为240mL/g葡萄糖和1.93mLH2/mol葡萄糖(发酵液的污泥量达2.0g VSS/L);此后,污泥发酵产氢能力随辐射剂量的增加而降低.修正的Logistic模型能很好地描述本研究中累积产氢量随时间的变化规律,而修正的Han-Levenspiel模型能很好地描述辐照剂量对平均产氢速率的影响.     

锆英石基An4+放射性核素固化体性能研究

为研究锆英石基An4+(四价锕系核素)放射性核素固化体的性能,利用Ce4+作为An4+的模拟替代物质,以ZrO2、SiO2和CeO2粉体为原料,采用高温固相法制备出包容20%(物质的量,下同)Ce4+的锆英石基固化体,利用60Co源γ射线辐照装置对其进行572.1kGy的γ射线辐照.利用粉末X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电感耦合等离子体质谱仪对γ射线辐照前后固化体的物相、结构、微观形貌及模拟核素的浸出行为进行了研究.结果表明,固化体中虽包容有20%的Ce4+,但其主物相仍以锆英石物相为主,与标准样品相比晶胞参数发生10-4nm量级的变化,经γ射线辐照后样品晶胞参数仅发生了10-5~10-4nm量级的微弱变化,在pH6.5的HCI浸出液中Ce4+的平衡浓度低于0.30μg/L.     

超声-磁场耦合对污泥好氧消化的影响

本文采用超声-磁场耦合处理污泥,破解污泥絮体及污泥微生物细胞,使固体性有机物与胞内物质变为溶解性有机物。主要通过监测好氧消化过程中污泥MLSS、COD、SCOD和氨氮的变化,研究超声-磁场耦合对污泥好氧消化的影响。实验表明:超声-磁场耦合破解处理后,污泥SCOD与氨氮含量都表现为先减少后增高;磁场强度为160Gs和362Gs污泥样品的MLSS减少量与COD减少量明显高于单独进行超声破解的污泥样品。     

用r射线照射纯化污水污泥中的细菌

本文主要研究悬浮在污水污泥中和受到γ射线照射后残留的某些细菌。由于辅射使用的污水样品是在夏季或季风季节采集的,因此导致大多数生物的纯化模式有显著的差异。在夏季从厌氧消化池中采集的样品对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌有明显的保护作用。当用悬浮在污水中的样品代替磷酸盐缓冲液时,要使细菌的存活数减少6个数量级,就需要增加照射剂量,这种情况是很明显的。但使用季风消化池样品所进行的观测却完全不同。在大多数情况下,这种污水污泥能提高γ射线照射的纯化作用。此外本文同时考察了某些化学物质对伤寒沙门氏菌和志贺氏菌属纯化模式的影响。砷酸盐,汞盐和铅盐可致敏伤寒,而醋酸铋和硫化钠可防止细菌受到γ射线照射。在志贺氏菌属中,证明醋酸铋和碘乙酸铵是放射性保护物质。最后论讨了某些化学物质对污泥中波辐照的志贺氏菌细胞纯化模式的影响。     

2450MHz电磁波污泥脱水过程中的温度效应

采用2450MHz电磁波进行污泥脱水,研究电磁波加载过程中污泥温度变化对于剩余污泥性质和溶出效应的影响.研究发现,经电磁波加载后,污泥的容积指数（SVI）随着温度的升高而降低,在温度为80℃时由原泥的130.73mL/g降至最低值95.25mL/g,污泥沉降性能得到改善;经电磁波加载后,污泥离心含水率也随着温度的升高持续降低,最低降到80℃时的93.52%;污泥的毛细吸水时间（CST）在60℃时由原泥的29.4s降至最低值23.2s,污泥比阻（SRF）始终高于初始值,说明电磁波的加载一定程度上可以改善剩余污泥的离心脱水和板框压滤脱水效果,但不利于剩余污泥的真空抽滤.在电磁波加载过程中,检测污泥胞外聚合物（EPS）及上清液中可溶性化学需氧量（SCOD）的含量,发现污泥温度升高有利于污泥胞内物质的溶出.在80℃时,污泥上清液中SCOD含量由初始的124.1mg/L增大到883.4mg/L;同时也发现,温度高于60℃后,污泥中微生物细胞破壁更明显,污泥EPS含量随之发生变化,对污泥脱水性能的影响更加显著.     

硝基苯的活性炭吸附-γ辐照降解实验研究

用γ射线破坏水中的污染物质,其实质是由γ射线引发自由基反应,使污染物因氧化而降解。对不同的污染物与反应体系,其辐照降解行为有较大差异。因此,被辐照污染物对辐照反应的特异性,在很大程度上决定着γ辐照作为水处理手段是否具有竞争力。     

高压脉冲电解-压滤联合实现城市污泥深度脱水

设计了一种新型的聚丙烯/不锈钢绝缘复合电极及装置,采用高压脉冲电解-压滤联合处理城市污水厂离心污泥深度脱水,考察了脉冲电场强度、机械压力和处理时间对污泥脱水性能指标-比阻(SRF)和滤饼含水率的影响,并测定处理前后滤液中COD、胞外聚合物(EPS)和重金属离子的含量。结果表明:以7. 5 k V/cm电场强度,50 k Pa机械压力联合处理污泥15 min,污泥比阻由10. 8×10~(12)m/kg降低至4. 47×10~(12)m/kg,泥饼含水率由85. 60%降低至57. 83%;污泥滤出液蛋白质、多糖、SCOD浓度增大为原来的290. 2%、350. 1%、1070. 4%。高压脉冲电解-压滤法可有效破解污泥EPS并降低污泥含水率。     

γ-射线辐照-H2O2联合技术降解3-氯酚的研究

利用60Coγ-射线辐照3-氯酚(3-CP)水溶液,研究了其辐射降解特性.通过测量辐射后3-氯酚的去除率、紫外-可见光谱、脱氯率、总有机碳(TOC)去除率等,探讨了吸收剂量、氯酚初始浓度、H2O2加入对氯酚降解效果的影响,并初步探讨了氯酚降解动力学特性.结果表明,当3-氯酚浓度为10 mg.L-1,辐射剂量为2 kGy时,脱氯率可达100%,TOC去除率达53%;当辐射剂量提高到8 kGy时,3-氯酚可完全矿化,TOC去除率达100%.3-氯酚的辐照降解过程可用一级反应动力学方程拟合.氯酚单独γ-辐射以及辐照/H2O2联合处理的一级反应动力学常数k分别为0.279 h-1和0.542 h-1.     

游离亚硝酸预处理强化剩余污泥发酵同步反硝化性能

考察了游离亚硝酸(FNA)预处理对污泥解体和剩余污泥发酵同步反硝化性能的影响.结果表明,不同FNA浓度(0,0.68,1.35和2.03mgN/L)处理剩余污泥预处理过程中,SCOD的产量和产生速率均随着FNA浓度的增加而增加,其中SCOD的产生速率依次为0.66, 1.70, 2.13和2.70mg/(gVSS×h).随着预处理过程中FNA浓度的增加,剩余污泥中死菌占总菌的比例由41%上升至80%.FNA预处理可使剩余污泥发酵同步反硝化系统SCOD的产量增加49%和污泥减量提高41%,同时使系统反硝化能力提高40%. 此外, FNA预处理可使该系统中温室气体N2O产量占NO2-还原量的百分比减少58%.     

基于微波-过氧化氢-碱预处理的污泥水解影响因素

预处理能有效提高污泥的碳源利用效果.本研究通过批量试验,考察了经过微波-过氧化氢-碱(MW-H2O2-OH)预处理后的污泥水解的影响因素,包括水解时间、接种比例和温度,并考察了优化条件下的污泥水解效果及其有机物特征.结果表明,预处理后的污泥优化水解时间为12 h,优化接种比例I/S为0.07.在此优化条件下(12 h,I/S为0.07),SCOD(溶解性COD)、溶解性蛋白质、溶解性糖类、总挥发性脂肪酸(VFA)的含量均随着温度的升高而增加,在65℃时达到最大.VFA的主要组分均为乙酸、丙酸和异戊酸,其中乙酸所占比例为42.7%~59.7%.在碳源组成方面,SCOD占污泥TCOD(混合液总COD)的37.8%~40.8%,其中溶解性蛋白质占SCOD的38.3%~41.3%,溶解性糖类占SCOD的9.0%~9.3%,VFA占总SCOD的3.3%~5.5%.污泥上清液中的COD/TN为15.79~16.50.三维荧光光谱和有机物表观分子质量分布的分析结果表明,污泥上清液中以溶解性微生物产物类酪氨酸荧光强度最强,并且荧光强度随着水解温度的升高而增强;经过MW-H2O2-OH预处理后,有机物大量释放,其中包括Mr100~350的小分子有机物,而经过水解后,Mr3 000~60 000的有机物得到降解.     

污泥水解上清液作为GS系统脱氮除磷碳源研究

利用超声预处理后的剩余污泥水解酸化产生的有机物物质作为污水厂碳源,不仅有利于解决城市污水厂碳源不足的问题,同时通过剩余污泥的资源化实现剩余污泥的减量化。通过研究得到,污水处理厂剩余污泥经超声(20~25 kHz,1.6 W/mL,15 min)厌氧水解1 h后得到的污泥水解上清液,溶解性COD(SCOD)溶出率为26.5%,其中,挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)约占SCOD的40.3%,VFA中乳酸含量最高。烧杯试验结果表明,污泥水解上清液最大反硝化速率为5.85 mg NO_3~--N/(g MLVSS·h),可以作为反硝化碳源,而最大释磷速率仅为4.57 mg P/(g MLVSS·h),不适于作为生物除磷碳源。由此可见,水解上清液中SCOD的组成直接影响其作为脱氮除磷碳源的可行性。成本分析表明,污泥水解上清液作为碳源可以产生良好的环境和经济效益。     

生物表面活性剂强化污泥水解的研究

为了解生物表面活性剂对剩余污泥水解效果的影响,采用向污泥中投加鼠李糖脂的方式,研究了水解时间、生物表面活性剂投加量以及pH值对污泥水解过程的影响.结果表明,鼠李糖脂显著降低了污泥水解液的表面张力,促进了悬浮固体的溶解和胞外酶的溶出,从而强化了污泥水解.污泥水解过程中,SCOD、蛋白质和还原糖的浓度均呈现先增加后降低的趋势,前6 h内符合一级反应动力学.在鼠李糖脂最佳投加剂量0.3 g.g-1下反应6 h,SCOD、蛋白质和还原糖的浓度分别由371.9、93.3和9.0 mg.L-1上升到3 994.5、800.0和401.7 mg.L-1.生物表面活性剂对污泥水解的强化作用受pH值的影响,随着pH值的增大,水解效率不断增大.当pH=11时,水解效率达到最大值,SCOD、蛋白质和还原糖的浓度分别为5 249.9、1 658.3和597.1 mg.L-1.     

恒电流模式下污泥电渗透的脱水性能及能耗分析

对传统机械脱水后的污泥采用电渗透技术进行二次脱水,在恒电流模式下研究了电流密度、机械压力、污泥厚度、初始含水率对脱水效率及能耗的影响.结果表明:在恒电流模式下,增加电流密度和初始含水率及降低污泥厚度对污泥电渗透脱水速率有促进作用.脱水后的最终含水率随着机械压力和初始含水率的增加及污泥厚度的降低而降低.电渗透脱水的最佳工艺参数为:电流密度为178.3 A·m~(-2),机械压力为31.4k Pa,污泥厚度为0.8 cm,初始含水率为81.5%,脱水后污泥的含水率可降至51. 3%.恒电流模式下污泥电渗透脱水单位能耗为0. 135～0. 269kW·h·kg~(-1),初始含水率对能耗影响最大,初始含水率每增加2%,单位能耗平均降低0.05 kW·h·kg~(-1).