利用米曲霉发酵餐厨垃圾产水解酶促进污泥厌氧消化

将米曲霉接种到餐厨垃圾中生产水解酶,并利用此生物酶强化污泥厌氧消化。对比分析了富含水解酶的餐厨垃圾(实验组)、中温灭活富含水解酶的餐厨垃圾(对照组A)和未发酵餐厨垃圾(对照组B)分别与剩余污泥厌氧共消化情况;考察了实验组对污泥厌氧体系的促进效果;并运用3种模型对反应体系中底物的产甲烷潜力进行了拟合。结果显示,实验组甲烷含量最高可达71.51%;挥发性固体单位累计甲烷产量为(308.46±19.47) mL·g~(-1),相比对照组A和对照组B显著提高(P0.05),分别是对照组A和对照组B的1.56倍和1.31倍。修正的Gompertz模型优于一级动力学模型和Cone模型,能够很好地预测厌氧消化体系的最大甲烷产量,更适宜于拟合富酶餐厨与剩余污泥厌氧共消化体系。     

UV-Fenton法处理聚醚废水研究

采用UV-Fenton法处理实际聚醚废水,并通过响应曲面法对UV-Fenton法的运行参数进行优化,以H2O2投加量、FeSO4·7H2O投加量和处理时间为自变量,以废水的COD去除率及出水氨氮浓度为响应值,进行中心组合实验设计。同时,采用气相色谱/质谱技术对UV-Fenton法处理前后废水中污染物进行分析和鉴定。结果表明:(1)最优参数条件为H2O2和COD质量比1.49、FeSO4·7H2O和H2O2质量比0.83、处理时间71min,此时COD去除率为62.3%,出水氨氮质量浓度为45.5mg/L。(2)模型的拟合程度较高,两个响应值方程的决定系数(R2)分别为0.986 4、0.961 6。(3)进水中主要污染物有37种,经UV-Fenton法处理后出水中降低至29种,总有机物丰度降低约93.4%。(4)UV-Fenton法对醚类、酯类或酰胺类大分子有机物具有显著的降解效果,可将其转化为短链的烃类及醇类物质。     

反硝化生物滤池反冲洗周期优化及水力特性

为探究反硝化生物滤池(DNBF)的最适运行参数和反冲洗周期,分别以石英砂和火山岩构建起2套DNBF,优化了水力停留时间(HRT)和碳氮比(C/N);通过滤池的处理效果、停留时间分布(RTD)分析和水力模型拟合确定了最佳的反冲洗周期。结果表明:在DNBF稳定运行后,2种填料的滤池处理效果相近,当HRT和C/N分别为2 h和4∶1时,出水的化学需氧量(COD)和总氮(TN)分别是(28.3±1.2) mg·L~(-1)和(2.5±0.3) mg·L~(-1),此时碳源利用率较高;由脱氮性能和RTD分析得出的最佳反冲洗周期为1 d,出水COD和TN可分别达到(17.9±1.4) mg·L~(-1)和(1.8±0.2) mg·L~(-1);当反冲洗周期延长后,滤池出水COD上升,脱氮性能大幅度下降,RTD曲线出峰从1θ(标准化时间)提前到0.5θ处、1.25θ和1.5θ处出现沟流现象,滤池中的流态趋向于混流式的多釜串联模型。通过RTD实验揭示不同反冲洗工况下DNBF内部水力特性的变化,可用于优化滤池的反冲洗周期。     

工程规模下碱类型对污泥预处理效果及发酵产酸的影响

研究了工程规模下3种碱对剩余污泥热碱预处理效果以及厌氧发酵产酸的影响。结果表明,平均进泥浓度为70 g·L~(-1)时,氢氧化钠的预处理效果要优于混碱(Ca(OH)_2:NaOH=4:1)和过氧化钙,处理后污泥中溶解性化学需氧量(SCOD)的平均浓度是预处理前的8.45倍,水解率达到64.26%。但是,使用过氧化钙进行预处理可以有效提高污泥的发酵产酸效果,产酸效率明显优于混碱和氢氧化钠,总挥发性脂肪酸(TVFAs)的平均浓度为7.93 g·L~(-1),产酸率(以COD计)为273.93 mg·g~(-1)VSS,且总酸中乙酸比例达到60.35%;发酵后平均TSS和VSS分别下降了24.42%和47.62%;同时,氨氮(NH_4~+-N)和总磷(TP)浓度最低,其平均浓度分别为286.33 mg·L~(-1)和17.42 mg·L~(-1)。此外,混碱组、过氧化钙组和氢氧化钠组污泥厌氧发酵的净利润分别为229.14、257.37和10.49元·t~(-1)(脱水污泥)。实验结果表明,热混碱和热过氧化钙预处理用于污泥厌氧发酵有望得到广泛的应用。     

高压均质对蓝藻有机质释放与厌氧发酵产酸的促进效果

为提高蓝藻在厌氧发酵过程中的资源化利用率,采用高压均质技术处理蓝藻以提高其厌氧发酵产VFAs（挥发性脂肪酸）的效率,通过对蓝藻进行不同压力和pH的高压均质处理,比较处理后蓝藻营养物质的释放情况,并确定该处理的优选运行条件;同时,对未处理蓝藻、高压均质蓝藻、热碱蓝藻进行厌氧发酵试验,评估高压均质处理对蓝藻发酵产酸效果的影响.结果表明:不同条件下高压均质的蓝藻所释放的有机质均较处理前有所提高,其中高压均质的优选条件为压力100 MPa和pH=11,该条件下ρ（SCOD）（SCOD为溶解性化学需氧量）可达22.74 g/L,比对照组提高了52.34倍.在厌氧发酵试验中,高压均质处理在促进有机质释放的同时,还可以提高底物的可生化性,进而提升产酸量.高压均质蓝藻产VFAs的质量浓度最高达8.22 g/L,是对照组的2.16倍.另外,高压均质处理蓝藻的CST（毛细吸水时间）由热碱预处理蓝藻的2 940 s降至1 940 s,减缓了有机质释放带来的脱水性能的恶化趋势.研究显示,高压均质预处理能够提高蓝藻细胞有机质释放、改善碳源可生化性、促进厌氧发酵产酸量,并且降低了分离回收碳源的难度.      

蓝藻泥流变学性质与压滤脱水性能的关系

蓝藻泥由于富含荚膜多糖类有机质而导致其压滤脱水性能较差且后续处理成本居高不下.采用滤饼比阻（SRF）作为压滤脱水性能的评估指标,分析了不同絮凝剂种类、絮凝剂投加量、温度、pH下蓝藻泥的压滤脱水性能与流变学参数的关系,以期利用流变学性质指导蓝藻泥的压滤脱水过程.结果表明:蓝藻泥温度升至80℃且在不加絮凝剂的情况,可以使蓝藻的压滤脱水性能接近于常温絮凝（藻泥干物质质量分数3%的聚合氯化铝）后的压滤脱水性能.从流变学角度分析,蓝藻泥是一种拟塑性流体,降低含固率、降低pH、升高温度、加入絮凝剂都可以使蓝藻泥的弹性模量和黏性模量降低,从而改善其压滤脱水性能.蓝藻泥的滤饼比阻与其流变学参数[稠度系数（K）和复数模量（|G*|）]具有显著线性相关关系,利用方程SRF=9.18×1011×K+6.70×1012和SRF=8.43×1010×（|G*|）+4.99×1012可描述蓝藻泥流变学性质与压滤脱水性能的关系.研究显示,利用流变学性质与滤饼比阻的关系方程指导实际压滤生产具有可行性,可为利用流变学性质指导实际压滤生产提供依据.      

城镇污水厂剩余污泥厌氧发酵产酸工程示范研究

鉴于污泥厌氧发酵产酸技术的生产规模性研究较少,为深入了解城镇剩余污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸（VFAs）工程的长期运行特征,基于0.3 t/d规模的生产线平台进行了为期240 d的稳定运行研究,考察了长期运行条件下的污泥预处理效果、产酸水平、VFAs回收和经济可行性.结果表明:污泥经热-混碱预处理后溶解性有机物浓度〔ρ（SCOD）,以溶解性COD计〕比原污泥提高了29倍,水解率达到56%.当ρ（TSS）（TSS为总悬浮固体）分别为30和70 g/L时,污泥预处理水解率分别为56%和59%;厌氧发酵产酸率〔以每g污泥有机物生产多少mg VFAs计,R_VFAs〕分别为277和256 mg/g;ρ（TVFAs）（TVFAs为总挥发性脂肪酸）最高可达9.1 g/L,其中乙酸占61.6%.采用聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）联合调理能够有效提高发酵污泥的脱水性能,与对照组相比,泥饼的含水率由84.8%降至64.0%,发酵液的回收率由33.7%升至75.7%.经济效益分析表明,设置处理规模为100 t/d时,运行成本为346.6元/t,收益为451.4元/t.研究显示,城镇污水厂剩余污泥厌氧发酵产酸生产线运行稳定,能够实现较好的有机物生物转化与资源化效果,经济可行,具有显著的应用前景.      

制药污泥热解制备生物炭及对制药废水的吸附处理性能分析

利用制药污泥热解制备生物炭,考察ZnCl₂活化条件对生物炭吸附性能的影响,并探究生物炭对制药废水的吸附处理特性。提高ZnCl₂活化剂的浓度和浸渍比均可提升制药污泥生物炭的吸附性能,5 mol/L ZnCl₂活化剂在1:1浸渍比下获得的生物炭的比表面积达到534.91 m2/g,碘吸附值和苯酚吸附值分别达到674.61,119.12 mg/g。制药污泥生物炭对制药废水COD吸附动力学与叶洛维奇模型和拟二级吸附动力学模型较为相符,1 h内为生物炭对COD的快速吸附阶段。制药污泥生物炭投加量的提升,可提高废水中污染物去除率,在50 g/L生物炭投加量下吸附1 h,可实现66.3% COD和61.8%可吸附有机卤素（AOX）的去除。而多级吸附可在较低投加量下实现更好的污染物去除效果,1 g/L投加量下进行6级吸附可去除72.8%的COD和65.2%的AOX。这揭示了制药污泥在ZnCl₂活化条件下热解可制备高吸附性能生物炭,并展现了出色的制药废水吸附处理效果。     

蓝藻泥热压滤滤液与市政污泥协同处理工艺研究

为解决蓝藻泥处理成本高、资源化途径少的难题,在蓝藻泥热压滤深度脱水工艺的基础上,探索了热压滤滤液与市政污泥协同处理工艺。将蓝藻泥热压滤滤液协同回用于市政污泥深度脱水,考察了不同pH条件下热压滤滤液对市政污泥的脱水效果以及对市政污泥脱水后滤液中污染物含量的影响。结果表明：在蓝藻泥热压滤滤液中投加铁离子有利于市政污泥深度脱水;热压滤滤液回用于市政污泥脱水的最佳条件是在热压滤滤液中添加CaO调节pH至7.0,协同处理工艺添加的化学药剂量比常规深度脱水工艺减少68.1%,产生的滤液量比常规深度脱水工艺减少45%,并且总单位成本比常规深度脱水工艺减少16.6%,将促进蓝藻泥的经济处理,拓展其资源化途径。