超声预处理对剩余污泥微生物燃料电池性能的影响

为了实现剩余污泥资源化,本实验采用了超声波破壁的预处理方式,构建了以剩余污泥破壁处理混合液为阳极液和以KMn O4溶液为阴极液的序批式双室微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFC).将MFC的输出功率密度和COD去除速率作为电池性能的考察指标,研究了超声预处理和投加污泥量对MFC性能的影响.结果表明,随着对投加污泥预处理比(超声预处理污泥量占投加污泥量的比例)和投加污泥浓度的上升,MFC的输出功率密度和COD去除速率也随之上升,在100%污泥预处理比下输出功率密度峰值为296 m W·m-2(Rext=1000Ω);平均COD去除速率为90 mg·L-1·d-1.在投加污泥浓度为8000 mg·L-1时,输出功率密度峰值为476 m W·m-2(Rext=1000Ω);平均COD去除速率为100 mg·L-1·d-1.由实验结果分析,采用超声波破壁预处理高浓度的剩余污泥作为燃料搭建MFC,可提高微生物燃料电池的产电性能和COD去除速率.     

好氧颗粒污泥耐受高碳氮负荷过程中的群体感应

为了探究好氧颗粒污泥耐受高负荷碳氮的生物学机制,对比分析了不同负荷条件下好氧颗粒对污染物的去除、形体结构和群体感应现象.结果表明,好氧颗粒污泥具有同时耐受高碳氮负荷的能力,当进水COD负荷为12.9 kg m-3 d-1时去除率为90%以上,NH4+-N负荷为0.455 kg m-3 d-1时去除率在80%以上.随着负荷的提高,颗粒的粒径不断减小,这可能增强颗粒的传质传氧作用.在进水负荷COD 8.9-10.9 kg m-3 d-1、NH4+-N 0.355-0.455 kg m-3 d-1时,AI-2活性较强,微生物之间相互交流比较活跃,并且保持较好的COD和NH4+-N去除效果.好氧颗粒污泥内部的AI-2活性高于出水溶液.研究表明,群体感应可能在好氧颗粒污泥同时耐受高碳氮负荷中发挥着重要的作用.     

水华蓝藻厌氧发酵工艺技术研究

以太湖水华蓝藻为底物,用改进的CSTR(continuous stirred tank reactor)工艺,研究了不同有机负荷条件下蓝藻厌氧发酵相关参数与蓝藻藻毒素的去除效果.结果表明:在(35±1) ℃条件下,逐步提高有机负荷,系统运行稳定,有机负荷最高可达3.53 kg·m-3·d-1,此时最大容积产气率达0.89 m3·m-3·d-1,COD去除率在70%左右,甲烷体积分数达60%以上.不同负荷条件下,出料中藻毒素(MC-RR、MC-LR)检测均为阴性,已达无害化处理要求,表明该工艺可以有效处置水华蓝藻,实现能量回收与无害化处理的目标.     

ABR反应器的启动及颗粒污泥特征的研究

在20-30℃条件下,对ABR反应器进行了169d 5个阶段的启动实验,进水COD容积负荷达到4.38kgCOD·m-3·d-1,出水COD,挥发性脂肪酸(VFA)和pH值达到要求;形成了大量的性能良好的颗粒污泥,其尺度介于2-3.8mm之间,沉降速度大于20m·h-1,MLVSS/MLSS值均大于65%;但各格室厌氧污泥的污泥指数(SVI)差异较大.显微分析表明,不同格室内呈现出种群配合良好的厌氧微生物分布,第一格室存在大量的优势发酵细菌,并有代谢乙酸的丝状甲烷细菌,然后颗粒污泥中的微生物逐渐向以产甲烷细菌优势菌群过渡,并存在许多浮游的原生和后生动物.另外,各格室中的颗粒污泥形状各异,表面凸凹不平,存在气孔,且颗粒污泥愈靠近核心,微生物数量愈少,细菌分泌物和无机质愈多.     

不同量生物炭施用与蚯蚓互作对土壤N_2O及CO_2排放的影响

为明确不同量生物炭施用与蚯蚓互作对土壤N_2O和CO_2排放的影响,设置了仅有土壤(S)、接种蚯蚓(SE)、施用低剂量生物炭(SL)、接种蚯蚓并施用低剂量生物炭(SLE)、施用高剂量生物炭(SH)和接种蚯蚓并施用高剂量生物炭(SHE)6个处理,开展了50 d的室内培养试验。结果表明,施加生物炭显著降低蚯蚓生物量,与接种前相比,SE处理蚯蚓生物量下降18%,SLE处理蚯蚓生物量下降26%,而SHE处理蚯蚓生物量下降高达37%。培养结束后,接种蚯蚓处理(SE、SLE和SHE)N_2O累积排放量分别为589.8、538.0和258.3μg·kg~(-1),均显著高于未接种蚯蚓处理(S、SL和SH处理N_2O累积排放量分别为57.1、34.5和23.4μg·kg~(-1))。添加生物炭显著降低接种蚯蚓处理N_2O排放量,且生物炭添加量越高,效果越明显。接种蚯蚓处理(SE、SLE和SHE)CO_2累积排放量分别为686.1、682.2和420.7 mg·kg~(-1),均显著高于未接种蚯蚓处理(S、SL和SH处理CO_2累积排放量分别为346.9、268.7和165.9 mg·kg~(-1))。添加生物炭降低了接种蚯蚓处理CO_2累积排放量,但仅高剂量生物炭添加处理(SHE)与无生物炭处理(SE)间存在显著差异。主体间效应检验结果显示,蚯蚓、生物炭均对土壤CO_2和N_2O累积排放量产生显著影响,蚯蚓和生物炭的交互作用仅对N_2O累积排放量产生显著影响。此外,在所有处理中,添加生物炭均增加土壤pH值,降低土壤无机氮含量。因此,高剂量生物炭施用可能通过提高土壤pH值、降低土壤无机氮含量和对蚯蚓活性的影响来抑制蚯蚓作用下的土壤N_2O和CO_2排放。     

厌氧好氧一体化生物反应器处理发酵废水的研究

采用新型厌氧好氧一体化生物反应器对发酵废水进行了中试处理研究.试验结果表明,系统总有机负荷最高可达到8.88kg(COD)m-3d-1,系统去除率稳定在88.10%~96.88%,说明反应器处理效率高,抗冲击能力强.反应器结构合理,利于保持丰富、高活性的微生物,反应器厌氧区颗粒污泥TS高达83.9gL-1,VS/TS为56.9%~57.4%,比产甲烷活性为280~350mL(CH4)gvss-1d-1;好氧区固定化微生物TS高达64.03gL-1载体,VS/TS为94.02%~94.30%.反应器各功能区对废水的降解过程分析,说明反应器厌氧区和好氧区一体化结构合理,可将废水逐级降解,从而保证整个系统的处理效果.图8表4参11     

利用餐厨和绿化垃圾提高蚯蚓堆肥效率处理剩余污泥的研究

为了显著提高蚯蚓堆肥处理剩余污泥的效率,在实验室条件下进行了掺入不同比例餐厨和绿化垃圾的剩余污泥蚯蚓堆肥试验。在保持剩余污泥占主体的情况下,试验按照剩余污泥：餐厨垃圾：绿化垃圾的质量比（干质量）顺序,共设6个不同配比处理组,分别为100/0/0、90/5/5、80/10/10、70/15/15、70/20/10和70/10/20,各组接种蚯蚓后恒温（25±1）℃暗室培养,中途适时补充基质和水分,试验为期7周。试验结束后,去除未被降解基质,分离并量测蚯蚓质量和数量以及蚓粪质量及其养分含量,并据此量化比较各组蚯蚓堆肥效率。试验结果表明,与纯污泥相比,增加餐厨和绿化垃圾的总比例可以显著加快蚯蚓的生长、成熟和繁殖速度,显著提高对应基质的降解速率和蚓粪生产速率,而且相应蚓粪的养分（总有机碳、全钾）含量也会显著增加（全氮和全磷含量无显著影响）。在保持剩余污泥占70%比例下,掺入15%餐厨垃圾和15%绿化垃圾的组别蚯蚓堆肥处理剩余污泥的效率达到最高（蚓粪的养分含量除外）,并与其他组别相比具有统计显著性。总之,餐厨和绿化垃圾的掺入能够显著提高蚯蚓堆肥处理剩余污泥的效率。     

曝气生物滤池处理H2S恶臭气体的试验

利用污水处理中曝气生物滤池进行脱除H2 S恶臭气体的试验研究,为以后进行工业放大实现水、气污染同时处理提供理论基础及优化的参数。研究表明,生物滤池具有较强的抗冲击负荷能力,能够在较宽的容积负荷范围内运行,滤池的最佳停留时间在4 6～70s的范围内,进水量和pH值的变化对生物滤池的脱臭效能影响不大,在整个运行期间生物滤池处理H2 S的最大容积负荷为14 6 2g/ (m3 ·d) ,此时H2 S的去除率可达94 %以上     

城市污水厂剩余污泥中腐殖酸化学组成与结构特征

采用元素分析、傅里叶红外光谱、固体~(13)C核磁共振以及三维荧光光谱技术,对不同污水处理厂剩余污泥中腐殖酸的化学组成和结构特征进行对比分析.结果表明,不同腐殖酸的化学组成极其相似,但在结构特征上存在明显差异.元素分析计算结果发现,不同腐殖酸的H/C、O/C和C/N的比值存在差异,说明其结构存在差异.荧光光谱显示各个腐殖酸均存在两个明显的特征峰.荧光指数表明各个腐殖酸均为生物源腐殖酸,与元素分析测得的H/C结论一致.傅里叶红外分析显示A厂腐殖酸的各个官能团吸收峰最大、即各个官能团含量最多,C厂含有最少的含氧官能团.13C-NMR结果表明,A厂腐殖酸含有最多的脂肪碳和芳香碳结构,而D厂腐殖酸与之相反.     

污泥堆腐过程中腐殖酸组分及结构变化特征

污泥是污水处理过程中的副产物,含有重金属、有机污染物、病原菌和寄生虫卵等有毒有害物质。为了明确堆腐对污泥中腐殖酸的影响,本研究在污泥∶草炭∶稻草=3∶1∶2(干重比)和55%含水量条件下,开展了为期30 d的堆腐试验。采用紫外光谱仪、红外光谱仪等仪器手段,研究了污泥堆腐过程中腐殖酸组成及结构变化。结果表明,污泥堆腐过程中腐殖酸含碳量呈先下降后上升的变化规律,但变幅较小;胡敏酸含碳量由23.5 g·kg~(-1)逐渐增至51.4 g·kg~(-1),增幅为118.9%;而富里酸碳含量则由46.1 g·kg~(-1)逐渐降至20.8 g·kg~(-1),降幅为54.8%。紫外光谱表明,堆腐过程中胡敏酸和富里酸的最大吸收峰位置没有发生明显变化,但峰形变宽,E_(465)/E_(665)值降低;傅立叶变换红外光谱表明,堆腐前后胡敏酸和富里酸特征吸收峰位置比较相近,但某些官能团的强度发生改变,堆腐后胡敏酸和富里酸的芳构化和腐殖化程度提高。     

多级蚯蚓生态滤池处理生活污水研究

采用多级蚯蚓生态滤池对生活污水进行处理研究,考察多级蚯蚓生态滤池对污水中各类污染物的去除效果.试验结果表明,多级蚯蚓生态滤池连续运行80d,滤池对CODCr、NH4+-N和TP的去除效果良好,去除率分别为80.4%—98.6%、95.5%—99.5%和93.7%—99.7%,出水水质符合要求.但是滤池对TN去除效果不稳定,不加碳源TN去除率降低,最低为26.0%左右,添加碳源后TN去除率维持在60%左右.其中进水中C/N比为3.07,出水中一级滤池、二级滤池和三级滤池的C/N比分别为1.56、0.88和0.72,沿程水样C/N比呈逐级下降的趋势.运行22d后,在二级滤池出水中添加葡萄糖调节C/N比为3—6,总氮去除率上升.对TN去除研究分析,推断出碳源不足是TN去除率降低的重要原因.相比单级的蚯蚓生态滤池,多级蚯蚓生态滤池生活污水处理的更加彻底,应用前景更加广泛。     

低氨氮垃圾渗滤液中有机污染物厌氧氨氧化处理

采用上流式厌氧污泥床处理某垃圾填埋场渗滤液.实验结果表明,在厌氧氨氧化活性稳定后,反应器对氨氮、亚硝氮具有较好的处理效果,氨氮和亚硝氮的平均去除率分别达到98.42%和99.01%,相应的平均容积去除负荷分别为93.64 mg·l-1·d-1和127.57 mg·l-1·d-1,COD的平均去除率为23.51%,平均容积去除负荷为84.53 mg·l-1·d-1.通过GC-MS总共检测出48种主要有机污染物,其中14种有机物的去除率为100%,2种有机物的去除率介于90%和100%之间,7种有机物的去除率介于50%和90%之间,此外还有13种有机物去除率低于50%,反应中亚硝氮和氨氮的去除率比值为1.37,反应器中存在厌氧氨氧化和反硝化的协同作用.     

热解温度对棉杆生物炭中水可提取有机物与Cu(Ⅱ)络合特性的影响

本文以棉杆生物炭中水可提取的有机物(water extracted organic matter,WEOM)为研究对象,采用二阶导数荧光和二维相关光谱分析方法研究低温(300℃)和高温(600℃)热解温度下生物炭WEOM的荧光组分变化及其与Cu(Ⅱ)离子的络合特性.研究结果表明,低温和高温热解生物炭WEOM的含量分别为20172.3 mg·kg-1和5.9 mg·kg-1;低温热解生物炭WEOM以类腐殖酸为主,而高温热解生物炭WEOM以类富里酸为主.二维相关光谱(2D-COS)分析结果显示,低温热解生物炭WEOM中类腐殖酸(409 nm)能够优先与Cu(Ⅱ)离子发生络合作用,而高温热解生物炭WEOM中类富里酸组分(372 nm)优先与Cu(Ⅱ)离子结合.300℃热解生物炭WEOM-Cu(Ⅱ)的lgK值在4.85-5.30之间,类富里酸物质表现出较高的lgK值.600℃热解棉杆生物炭WEOM与Cu(Ⅱ)的lgK值在4.23-5.19之间,随着波长的增加,lgK值呈现逐级增大的趋势,且具有较高的荧光配位比,研究结果能够为生物炭用于土壤改良和修复提供指导依据.     

不同环境温度条件对脱水污泥堆肥效果的影响研究

为明确不同环境温度对脱水污泥堆肥效果的影响,试验采用双层反应器进行水浴保温模拟不同环境温度,分别设置10℃(CT10)和25℃(CT25)两个处理并运行30 d,通过分析污泥堆肥过程中温度、pH、总氮、C/N比值、腐殖酸含量等指标变化特征,比较两个处理的污泥腐熟效果。结果表明:CT25堆肥处理进入55℃高温期并维持8 d,较CT10处理提前3 d达到高温期并多维持3 d;两个处理堆体的pH值变化范围为7.10~7.91,呈先升后降趋势,且CT25处理pH值的升高、降低幅度更大;两种堆肥处理有机质和总氮含量呈降低趋势,且同一时期CT25处理低于CT10,其中18 d取样时两处理有机质含量呈显著性差异(P0.05),两处理总氮在堆肥各时期没有呈现显著差异(P0.05);整个运行期间,堆体腐殖酸含量呈增加趋势,堆肥结束时,CT25处理的腐殖质含量达24.18%,较CT10处理提高5.52%;通过T值(T=(C/N)终/(C/N)始0.6)判断两处理的污泥腐熟程度,结果显示,第18天时CT25处理的T值为0.59,堆体达到腐熟,CT10处理在第30天时才达到腐熟。上述结果表明,利用该反应器进行脱水污泥堆肥,较高温度启动可以实现污泥更快速、充分腐熟。通过对脱水污泥堆肥反应器启动温度的控制,可为低温条件下脱水污泥的快速腐熟控制提供参考。     

蚯蚓-稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属的影响研究

蚯蚓堆肥相关研究多集中在生活污泥方面,对工业污泥的探索较少。该研究以马鞍山某钢铁污水处理站污泥为例,添加不同比例稻壳炭(2%、4%、8%),设置污泥单独堆肥、稻壳炭与污泥堆肥以及蚯蚓-稻壳炭联合污泥堆肥试验,探索蚯蚓与稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属形态和生物有效性的影响。研究表明,(1)相比污泥单独堆肥,稻壳炭联合污泥堆肥能增加污泥pH、EC、TP和降低TOC、TN,而蚯蚓联合稻壳炭堆肥污泥可增加TN,并进一步增加污泥EC、TP,显著降低污泥的pH、TOC。(2)稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd含量因浓缩效应而上升;而蚯蚓联合稻壳炭堆肥,重金属含量显著下降,添加4%稻壳炭时,重金属Zn、Cu、Pb、Cd质量分数达到最小值,分别为856.64、137.10、158.92、15.48mg·kg-1。(3)重金属形态分析表明,随着稻壳炭比例增加,稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd的交换态和碳酸盐结合态转化为残渣态及铁锰氧化态的比例增大,添加8%稻壳炭时DTPA提取的有效态重金属质量分数最低,分别为705.72、47.95、50.43、4.47 mg·kg-1;蚯蚓-稻壳炭联合堆肥会使得污泥中重金属交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态均向残渣态转化,添加4%稻壳炭与蚯蚓的协同转化能力最大,Zn、Cu、Pb、Cd有效态重金属质量分数分别为629.84、38.63、36.76、1.63mg·kg-1,说明稻壳炭添加入蚯蚓堆肥可进一步降低工业污泥中重金属有效性,使重金属钝化。本研究可为稻壳炭联合蚯蚓堆肥处理工业污泥提供参考和科学依据。     

合成腐殖酸氧化还原能力与光学性质探究

本文以合成商业腐殖酸Aldrich humic acids(AHA)与国药化学试剂腐殖酸(TJHA)为研究对象,与铁氰化钾反应测定不同浓度AHA与TJHA还原前后氧化还原能力.研究发现,原态和还原态的HA均能向铁氰化钾传递电子,还原后两种HA的氧化还原能力均大于其原态的氧化还原能力.原态和还原态TJHA的单位碳电子转移数(原态1.49 meq·g C-1;还原态20.95 meq·g C-1)均大于AHA(原态0.52 meq·g C-1;还原态1.75 meq·g C-1).同时随着HA浓度的增加,两种HA的原态与还原态单位碳电子转移数均逐渐降低(AHA:0.91—0.52 meq·g C-1;TJHA:13.57—1.49 meq·g C-1),而AHA单位体积电子转移数目逐渐增大(0.002—0.072 meq·L-1),TJHA单位体积电子转移能力无明显变化.这是由于在HA与铁氰化钾电子转移体系中,氧化还原能力的高低与腐殖酸中氧化还原官能团数量和分布有关,与HA粒径大小,分子质量也有关系.进一步通过E465,E4/E6值表明两种HA E465值与浓度呈明显正线性关系,E4/E6值与浓度呈对数增加趋势.三维荧光分析发现,HA还原后,激发/发射(Ex/Em)峰出现蓝移,相对荧光强度降低,说明HA还原的过程中有π—π*的断裂.进一步对HA荧光测定发现TJHA中具有更多数量的氧化还原官能团而AHA中氧化还原官能团种类相对丰富.     

氨氮废水的厌氧氨氧化生物脱氮研究

利用从厌氧污泥中筛选和驯化的厌氧氨氧化（Anammox）菌直接启动UASB反应器,通过缩短水力停留时间（HRT）提高系统运行负荷,探讨水力停留时间对模拟废水脱氮性能的影响。结果表明,（1）富含Anammox菌的颗粒污泥能够快速启动反应器（只需14d）。（2）连续91d的HRT测试期间,系统具有良好的脱氮性能,且随着HRT的缩短,系统的脱氮效率具有波动上升的特点。NH4＋-N、NO2--N和TN（总氮）的平均去除率超过70.0%。（3）系统总氮容积负荷（TNLR）和总氮去除负荷（TNRR）最大值（以N计）分别为2.04kg·m-3·d-1和1.56kg·m-3·d-1。（4）系统能够比较好的遵循Anammox生物脱氮的理论途径：NH4＋-N、NO2--N的去除速率与NO3--N的生成速率的比例为1？1.15？0.22,与其相应理论值（1？1.32？0.26）非常接近。     

不同水力负荷下凤眼莲去除氮、磷效果比较

采用人工模拟方法,研究了不同水力负荷(0.14、0.20、0.33和1.00m3.m-2.d-1)对凤眼莲去除富营养化水体氮、磷效果的影响,试验期间进水TN、NH4+-N、NO3-N、TP平均质量浓度分别为4.85、1.33、2.92和0.50mg.L-1。结果表明,凤眼莲净化系统对富营养化水体具有较好的去除效果,低水力负荷(0.14、0.20m3.m-2.d-1)下,出水TN、NH4+-N和TP均达到了GB3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类水质标准;当水力负荷提高到1.00m3.m-2.d-1后,出水TN、NH4+-N、NO3-N和TP质量浓度明显上升。4种水力负荷下,凤眼莲净化系统对TN和TP去除率分别为84.95%和80.65%、73.87%和73.04%、51.60%和64.05%、30.77%和47.79%,即随水力负荷的提高而降低;相应的TN、TP去除负荷分别为0.58和0.06、0.72和0.07、0.83和0.11、1.47和0.23g.m-2.d-1,即随水力负荷的提高而增加。综合考虑净化效果和污水处理能力,本试验条件下凤眼莲系统的水力负荷宜控制在0.33m3.m-2.d-1。     

微曝气生物滤池-固相碳源反硝化生物滤池强化脱氮处理新运粮河水的示范工程研究

滇池是中国富营养化状态最为严重的湖泊,而入湖河流氮磷元素的输入是其主要原因。河流水质的低C/N特征是限制氮素去除的关键因素,采用固相反硝化技术能够为反硝化过程提供持续的碳源,因而能够强化受污染河流的脱氮效果。以滇池的重点控制入湖河流-新运粮河为研究对象,设计了微曝气生物滤池(Biological aerating filter,BAF)-固相碳源反硝化(Solid-phase denitrification,SPD)组合工艺,在河道旁路展开示范工程研究。组合工艺设计规模为800 m3·d-1,BAF(气水比为3∶1~5∶1)和SPD生物滤池的最大表面水力负荷分别为4.2和1.4 m3·m-2·h-1,其中SPD生物滤池采用新型固相碳源共混可生物降解聚合物与惰性载体共混作为生物膜载体。工艺研究结果表明,在BAF气水比为3∶1~5∶1、HRT为0.5~1 h和SPD滤池HRT为0.5~1 h的运行工况下,BAF对NH4+-N的平均硝化率达到了91.27%,SPD滤池的平均反硝化率93.60%,工艺出水NH4+-N、NO3--N和NO2--N平均浓度分别为0.68、0.70和0.02 mg·L-1。示范工程对各项污染物的去除效果良好,对TN、TP和CODCr的去除率分别达到84.93%、50.15%和31.39%;工艺出水TN、TP和CODCr平均浓度分别为1.75、0.20和22.96 mg·L-1,主要水质指标均达到了地表水V类水质标准。采用新型固相碳源填充的反硝化生物滤池强化了工艺针对低C/N水质特征污染水体的脱氮效果,组合工艺对滇池氮素输入控制具有重要的意义。     

污泥臭氧化减量技术的影响因子

采用臭氧作为剩余污泥的细胞裂解剂,并与生物接触氧化工艺相结合进行污泥减量的实验研究,臭氧化后的污泥上清液回流入曝气池与污水合并处理。结果表明:在臭氧投量为0.05kgO3/kgMLSS,臭氧化污泥量为进水量的5%条件下,生物接触氧化系统对SCOD和NH4-N的平均去除率分别为87.06%和84.80%,出水水质同对比实验相当;同时获得了0.054(gMLSS/去除1gSCOD)的剩余污泥产率,与对比实验相比降低了78.4%。