双频超声改善剩余污泥的脱水性能研究

为了探索双频超声预处理对剩余污泥脱水性能的影响,选择单独频率17、33 k Hz和双频17+33 k Hz,进行单位总固体(TS)不同超声能量水平(0~12 000 k J·kg~(-1))下的序批式实验,通过测定污泥比阻和泥饼含水率来表征污泥可过滤性和离心脱水性能的变化。结果表明,在低能量水平下,双频超声对污泥脱水性能的改善效果远优于单频超声,17、33和17+33 k Hz 3种频率下污泥比阻较原泥最大降低44.67%、57.30%和80.41%。在双频、超声能量1 000 k J·kg~(-1)条件下泥饼含水率较原泥最大降低20.62%。随着超声能量的增加,污泥平均粒径不断下降,污泥降解度不断增加,表明污泥胞外聚合物和细胞中的有机质不断从固相向液相转移。双频较单频的能量利用效率高,使得双频在更低的能量条件下达到更好的脱水效果,这为超声预处理技术在实际应用中的推广提供了科学支撑。     

电镀综合废水对DF膜的污染

江苏某电镀厂的电镀综合废水在采用DF膜进行预处理时,膜易受到污染。针对这一问题,采用DF膜生产厂家提供的小试装置,研究探索了膜污染的原因及其具体特征。实验结果表明,在处理电镀综合废水时,DF膜的污染速率较快,而酸洗对DF膜的恢复性较好,研究还证实电镀综合废水中的无氰沉锌水洗液是造成DF膜污染的主要原因。     

去除城市生活污泥中有机络合态金属强化其厌氧生物制气

为提高城市生活污泥厌氧消化沼气产率,本文考察了通过金属络合剂EDTA预处理污泥,以去除城市生活污泥中有机络合态金属,强化其厌氧生物制气的效果.结果表明,经EDTA预处理去除金属后的污泥(实验组)较未预处理的污泥(对照组)的有机络合态金属含量减少[(5.09±0.57)%~(1.37±0.20)%,以TS计],溶解性有机质显著提高(SCOD提升627%),暗示该预处理方法能够极大地去除有机络合态金属并强化污泥有机质的溶出.通过测定污泥有机质溶出表观活化能发现,实验组污泥有机质溶出表观活化能比对照组降低36%,表明预处理能够有效降低有机质溶出反应的能量壁垒.污泥厌氧发酵研究发现,在16d的污泥厌氧产酸实验中,实验组VFAs浓度高于对照组,较对照组最大提升42%;在22 d的污泥厌氧产甲烷测试实验(BMP)中,实验组单位有机质累积甲烷产量比对照组增加48%,表明EDTA预处理对提高污泥厌氧消化产沼气具有重要的作用.通过进一步产沼气动力学研究发现,实验组的产沼气限速步骤在产甲烷阶段,而对照组限制于水解阶段,表明经EDTA预处理能有效地破除城市生活污泥厌氧消化过程的水解限速.     

污泥厌氧消化预处理技术综述

全球环境问题已成为国际社会关注的焦点,围绕全球气候变化,降低温室气体排放,寻求再生能源,节能减排已成为目前国际科技发展的方向。通过"十一五"污水处理厂的建设,每年污泥产量已接近3000万吨(含水率80%脱水污泥计)以上,且以每年10%的速度递增。其处理与处置是制约社会经济发展的重要问题。但是,城市污泥蕴含有大量生物质能,通过借鉴国外先进技术与经验,开发城市污泥生物质能提取和利用技术,对我国节能减排具有重要战略意义。由于细胞壁的存在,使得污泥水解成为限制厌氧消化效率的重要瓶颈,而污泥强化预处理可有效提高污泥细胞壁的破坏,溶出胞内有机物,最大化回收剩余污泥中的有机能源。目前,预处理技术较多,如超声波预处理、热处理、微波预处理、碱解处理、臭氧预处理等,本文从物理、化学等角度分析了不同预处理对厌氧消化技术的影响。     

污泥中重金属的稳定化研究进展与去除方法简述

通过"十一五"污水处理厂的建设,我国污泥产量也随之大幅增长,污泥的处理处置已经成为制约社会经济发展的重要问题。国际上的经验表明土地利用是污泥最终处置的主要发展方向,然而污泥中的重金属成为其土地利用的主要障碍。越来越多的研究者意识到,重金属的环境危害不仅仅取决于其总量,更取决于重金属存在形态。目前,Tessier分步提取法作为主流的污泥重金属划分方法,取得了广泛应用,该法将污泥中的重金属分成5种形态,分别为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态。本文以此为基础综述了目前国内外主要的污泥重金属稳定和去除方法的原理及研究进展,比较了不同重金属稳定及去除方法的优点与不足,并提出了新的展望。     

高蛋白有机废弃物厌氧消化系统稳定性及其耐氨氮机制解析

病死及自然灾害产生的大量畜禽尸体的不恰当处理处置会带来较为严重的环境卫生和公众安全隐患.本研究利用厌氧消化技术对畜禽尸体这类高蛋白有机废弃物的无害化处理进行尝试,旨在探索其适宜的有机负荷条件、系统的稳定性及潜在的氨抑制风险.研究表明高蛋白有机废物(以猪肉作为实验样品)作为厌氧消化基质时,系统稳定运行的有机负荷能够达倒(4.76±0.41)kg·m~(-3)·d~(-1);同时,VS降解率、单位体积沼气产率、单位添加VS沼气产率、单位降解VS沼气产率以及甲烷含量分别能达到95%、(3.72±0.21)L·L~(-1)·d~(-1)、(0.78±0.02)m~3·kg~(-1)、(0.82±0.02)m~3·kg~(-1)以及65%.在该条件下,TAN和FAN的浓度与系统产气性能没有直接线性关系,且在浓度高达5700 mg·L~(-1)和700 mg·L~(-1)时未呈现对系统的明显抑制作用.454高通量焦磷酸测序法对系统内古菌种群相对密度的分析结果表明,系统中氨抑制问题得到一定程度的缓解或者消除的原因可能为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的优势地位并未受到明显影响,以及整个产甲烷菌种群在系统运行过程所得到的明显驯化.     

高负荷活性污泥法中污水有机组分表征

污水有机组分表征是高负荷活性污泥法(HRAS)模型建立的基础。针对经典活性污泥1号模型不适用于HRAS这一问题,提出了相应的双水解模型,即将污水有机组分中水解型有机物分为快速水解型与慢速水解型2种,发现两者水解动力学参数具有明显差异。对原水氧利用速率进行参数拟合,通过灵敏度和共线性分析,估计了快速生物降解型有机物、快速水解型有机物、慢速水解型有机物以及异养菌等4种污水有机组分,探讨了污水有机组分与增加HRAS碳源捕获率的关系。结果表明:以上4种有机组分均可被准确识别,共线性指数γK低于经验限值,各组分比例分别为13.9%、11.6%、12.6%和12.8%;从污水组分角度来说,提高HRAS碳源捕获率的3个方向分别为:反应器中的异养菌尽可能将快速生物降解型有机物和快速水解型有机物同化生成细胞物质;避免絮体污泥中的慢速水解型有机物过量水解;抑制异养菌衰减,减少内源呼吸产物的产生。双水解模型对污水有机组分成功表征有助于HRAS的设计、运行及优化。     

低温热水解和超声联合破解污泥优化工艺的参数研究

针对国内低温热水解和超声联合技术应用于低有机质剩余污泥厌氧消化预处理领域的实验研究和工艺参数缺陷问题,探讨了低于100℃的低温热水解和超声波技术联合破解剩余污泥的技术可行性及工艺参数的优化.以热水解温度和超声能量为控制参数,以污泥破解度、溶解性蛋白质和多糖浓度为分析指标,通过Box-Behnken设计实验,并根据响应曲面法(RSM)构建了污泥破解的二次多项式预测模型,进而得到各影响因素作用下的最佳破解工艺参数.结果表明,温度对污泥破解的影响较超声能量明显.低温热水解和超声联合作用下,最佳工艺组合为温度80℃和超声能量12000k J/kgTS,该工艺下的污泥破解结果为污泥破解度39.01%,溶解性蛋白质1360.59mg/L和多糖334.52mg/L,该结果与预测值吻合度较高,表明响应曲面模型所得参数较为可靠,能够为实际应用和推广提供参考.     

餐厨垃圾中温干法厌氧消化快速启动实验研究

为研究餐厨垃圾在进行干法厌氧消化时,利用高含固率消化液作为接种物进行快速启动的可行性,采用两组分别含有低含固率消化液和高含固率消化液的平行反应器,研究了在(35±1)℃完全混合反应器(CSTR)中进行的餐厨垃圾干法厌氧消化的启动性能.结果表明,在同样43d的启动过程中,使用高含固率消化液作为接种物的反应器的有机负荷可成功地增加到10.0kg·m-3·d-1(以VS计),而使用低含固率消化液作为接种物的反应器的有机负荷只能达到3.5kg·m-3·d-1(以VS计).与传统启动相比,快速启动没有停滞期,且拥有较短的恢复期;快速启动的启动速度是传统启动的2.5倍.恢复期之后,在相同的有机负荷下,快速启动的沼气和甲烷产率、甲烷产量及VS降解率都较传统启动呈现出较好的性能.     

水力旋流分离器在水处理领域的应用研究进展

水力旋流分离器具有分离效率高、简单可靠、绿色经济等优点,被广泛应用于各种分离场景,特别是近年来在水处理领域得到诸多关注。概述了运行操作参数（进料流速、进料浓度、进料压力）、结构设计参数（溢流管插入深度、底流管直径、回流角）、旋流器构型种类（W型、抛物线型、圆柱形）对水力旋流器分离性能的影响。优化操作参数可增强水力旋流器分离效率;溢流管插入深度与圆柱体横截面直径比值（L₀/D）为1.0时产生的流场更有利于分离;底流管直径存在最佳设计范围;旋流分离器与水源热泵联用吸入角为90°时效果最好。水力旋流器的分离作用在水处理过程中可以起到改善微生物聚集体性能（如提高污泥水解速率、提升沉降性能）、分离特定颗粒态微生物（如厌氧氨氧化菌颗粒污泥）、去除或回收特定密度物质（如悬浮有机物、泥砂、金属颗粒）等诸多作用,为水力旋流器在水处理领域的应用拓展了新的前景。