球磨热碱耦合法破解污泥-释放碳源及污泥减量化的效率

研究了球磨热碱耦合法破解污泥释放碳源的效率,进一步探索了直接以破解液代替外加碳源用于反硝化脱氮的可行性,并研究了该方法对污泥减量化的效果。结果表明,在水浴温度80 ℃,复合碱投加量为154 mg·g ⁻¹(以污泥VS干重计),反应24 h后,对于浓缩后含水率为93.8%的污泥,破解液中SCOD达到2.013×10⁴ mg·L⁻¹,COD达到4.725×10⁴ mg·L⁻¹。三维荧光光谱显示,污泥破解液中荧光性有机物质以易生物降解的色氨酸类和微生物代谢副产物类占据主导地位。污泥处理前后,TS由61.7 g۰L⁻¹下降至15.6 g۰L⁻¹,其中部分超细颗粒随上浊液回收利用,污泥减量化程度达到74.7%;VS由30.4 g۰L⁻¹下降到4.6 g۰L⁻¹,挥发性有机质的去除率达到84.7%。粒径分析结果表明,原始污泥中值粒径由预处理前28.1 μm降为12.6 μm,粒径显著减小,并产生2.5 μm左右的细颗粒悬浮于破解液。随后以破解污泥沉淀后的上浊液直接作为替代碳源,在模拟的反硝化实验中(外加硝酸钾作为氮源),反应器持续运行稳定后,NO₃⁻-N的去除率均高于97.0%。以上结果表明球磨热碱耦合法是一种非常高效污泥减量化方法,破解液可有效作为反硝化碳源使用,污泥资源化和减量化效果好,是一种非常有前途的污泥处理处置方法。     

超声与碱耦合作用破解剩余污泥的效能分析

超声与碱耦合方法破解污泥,可破坏污泥絮体结构,使污泥胞内外物质进入水相.本试验采用超声与碱耦合方法破解剩余污泥,研究污泥破解过程前后SCOD、pH值以及氨氮的变化.经超声与碱耦合预处理后,污泥上清液SCOD有大幅度提高.当加碱调节污泥pH为12,超声破解30 min后,污泥溶液SCOD溶出率从3.96%增加到27.88%.加碱后污泥经超声破解,其pH值有所下降,污泥溶液氨氮值会有所增加,但变化幅度不大.污泥温度随破解时间的延长而明显提高,这有利于后续污泥厌氧消化.     

超声与碱耦合作用破解剩余污泥的效能分析

超声与碱耦合方法破解污泥,可破坏污泥絮体结构,使污泥胞内外物质进入水相.本试验采用超声与碱耦合方法破解剩余污泥,研究污泥破解过程前后SCOD、pH值以及氨氮的变化.经超声与碱耦合预处理后,污泥上清液SCOD有大幅度提高.当加碱调节污泥pH为12,超声破解30 min后,污泥溶液SCOD溶出率从3.96%增加到27.88%.加碱后污泥经超声破解,其pH值有所下降,污泥溶液氨氮值会有所增加,但变化幅度不大.污泥温度随破解时间的延长而明显提高,这有利于后续污泥厌氧消化.     

低温热碱破解低有机质污泥及磷形态分析

以低温热碱破解低有机质污泥,考察了不同热碱条件下低有机质污泥破解情况,通过DNA释放量分析了污泥细胞破解效果,同时,研究了污泥中磷形态分布与变化。结果表明,从污泥破解程度（DD）与DNA释放量来看,热碱联合可强化污泥破解,而pH比温度起更重要作用,尤其对污泥破解释磷起关键作用。高pH条件下,污泥中有机磷（OP）和非磷灰石无机磷（NAIP）以磷酸盐的形式大量溶解,而磷酸盐与钙离子反应导致磷灰石（AP）含量升高。研究认为,仅加碱pH=13即可有效破解低有机质污泥,操作简单,有利于污泥减量,且磷回收潜力大。     

热碱水解提取污泥蛋白质的实验研究

为了确定污泥热碱提取微生物蛋白质的操作工艺条件,首先选用1#原泥为原料进行了以pH值、温度T为变量的全面实验,考察了pH值、T随反应时间的延长对蛋白质提取的影响。在1#原泥实验结果的基础上确定了以2#原泥为原料的正交实验因素水平,考察了体系pH值、T、原料含水率W以及水解时间t对污泥蛋白质回收率的影响,结果表明,热碱水解是一种有效的污泥蛋白提取方法,在热碱条件下蛋白质的回收率高达61.37%。水解过程中各因素对蛋白质回收的影响程度为pH>T>W>t,较优的提取工艺条件为：pH=13,T=140,W=91%,t=3 h。     

超声-碱破解剩余污泥的条件优化

剩余污泥水解是实现污泥减量化和解决污水处理厂生物脱氮除磷中碳源不足的重要途径。以浓缩池污泥为对象,通过正交实验对超声-碱联合处理条件进行优化,考察了污泥破解率、上清液C/N与C/P的变化,并进行经济性分析。结果表明,对污泥破解率、上清液C/N、C/P影响最大的3个因素分别为pH、声能密度、pH。综合考虑3者,得到最佳操作条件为,声能密度=1.5 W·mL⁻¹、超声时间=15 min、pH=10、碱处理时间=1.5 h,在此条件下,污泥VSS去除率可达35％左右,可以减少污泥处置的成本。上清液SCOD>7 600 mg·L⁻¹、C/N>30、C/P>60,可以制备高碳低氮磷的污泥上清液回流,在大规模应用中比外加碳源的方式要节约成本。本研究结果可为超声-碱破解污泥的实际工程提供参考。     

电子束辐照结合低温热水解协同提高污泥破解率

以城市污水处理厂脱水污泥为供试材料,通过比较电子束辐照、热水解及组合工艺对污泥破解率的影响发现：随着热水解温度从90 ℃提高到120、140和160 ℃,污泥破解率分别从14.82%升高至19.97%、23.16%和33.28%。当热水解温度低于140 ℃时,氨氮/溶解性总氮的比值（NH3-N/TSN）在0.14~0.17之间波动,而温度达160 ℃时,NH3-N/TSN升高至0.22。另一方面,当污泥吸收剂量由5 kGy增加至10、15、20 kGy时,污泥破解率分别由3.77%缓慢上升到4.87%、5.01%、5.42%。但是,NH3-N/TSN维持在0.32~0.33之间,比热水解处理约提高1倍。在组合工艺中,15 kGy+90 ℃热水解30 min污泥破解率最高,达25.1%,NH3-N/TSN≈0.22。实验证明：热水解对污泥破解效果显著,但电子束辐照可进一步将大分子有机物质降解为小分子物质。     

超声破解污泥影响因素分析

超声破解是促进污泥快速厌氧消化的一项新技术,不仅超声波参数直接影响污泥破解效果,而且污泥性质和辅助条件也影响污泥破解效果.以污泥溶解性化学需氧量增加值(SCOD )和污泥破解度(DDSCOD)为评价参数,通过超声破解不同性质污泥试验,得出污泥的初始温度、pH值和污泥浓度等参数对污泥破解效果起重要作用.增加搅拌和曝气辅助条件破解污泥的试验,得出间歇搅拌和曝气能增强污泥超声破解效果.     

低声能密度超声波破解污泥的效果研究

以生活污水处理厂污泥为研究对象,采用超声波技术进行污泥破解,研究不同声能密度和超声作用时间对污泥预处理效果的影响。结果表明,低声能密度超声波在120min内可破碎污泥絮体,分解细胞壁,使胞内有机物溶出;延长超声作用时间、增加声能密度均有助于污泥中有机物、氮、磷等物质的释放,当声能密度为0.10 W/mL、超声作用时间为120 min时,溶解性COD(SCOD)、可溶性蛋白质、可溶性多糖、TN、氨氮、TP、正磷酸盐的浓度较破解前分别提高了29.99、44.49、17.31、14.06、3.19、1.35、1.00倍;破解污泥释放出的氮以有机氮为主,磷的释放作用不明显。利用Pearson相关性分析得知,在声能密度变化条件下,除TP外,SCOD、可溶性蛋白质、可溶性多糖、TN、氨氮、正磷酸盐之间均呈极显著相关(p0.01);在超声作用时间变化条件下,各指标间均呈极显著相关(p0.01)。     

微生物电解池从剩余污泥热碱水解液中回收鸟粪石

通过鸟粪石的形式回收城市污水处理厂剩余污泥中的氮磷,不仅可减少对环境的污染,而且可以实现氮磷的资源化。利用微生物电解池(microbial electrolysis cell, MEC)开展了回收剩余污泥热碱水解液中鸟粪石的研究,实验结果表明,剩余污泥通过热碱水解促进了磷酸盐的释放,经MEC处理后可形成鸟粪石沉淀。扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)结果表明,阴极沉淀物为斜方晶,主要成分为N、O、P、Mg,符合鸟粪石的成分组成及晶体特征。双室MEC的鸟粪石生成速率远大于单室MEC的,双室MEC对磷酸盐的去除率最高可达77%,而单室MEC对磷酸盐去除率最高为56%。在双室MEC中,随着外加电压的升高,鸟粪石的生成速率增大,当外加电压为0.95 V时,鸟粪石生成速率为0.37 g/(m2·h);当外加电压为1.15 V时,鸟粪石生成速率为0.61 g/(m2·h)。微生物电解池为剩余污泥中鸟粪石的回收提供了一种新的处理方法。     

Fenton氧化破解剩余污泥的实验研究

研究了利用Fenton氧化破解污泥,并以SCOD、TOC、TSS和VSS的变化来表征剩余污泥破解程度.结果表明:pH 2.0,H2O2和Fe2+投加量分别为9.0 g/L和0.8 g/L,反应时间1.5 h,反应温度60℃为Fenton氧化破解污泥的最佳反应条件.该条件下,TSS由8.14 g/L减少到5 g/L,TS...     

水体溶解性有机物的化学分级表征:原理与方法

综述了水体溶解性有机物(DOM)的化学分级表征法即树脂吸附分级法(RA)的研究与进展,同时基于该方法存在的一些问题结合我国典型水质体系,从树脂的选择、净化、分级的定义、水样过柱流速、水样树脂体积比的确定等方面进行了研究探讨,给出了完整的实验参数和操作方法.     

基于FT-ICR MS的蒸汽爆破预处理强化污泥厌氧消化的有机物分子解析

污泥预处理后有机物的释放和组成变化会直接影响厌氧消化产甲烷效率,傅里叶变换离子回旋共振质谱 (FT-ICR MS) 可以深入解析溶解性有机物 (DOM) 分子组成的变化。通过蒸汽爆破技术对污泥进行预处理,考察不同预处理条件对污泥溶解性有机物分子组成及厌氧消化的影响。研究结果表明,蒸汽爆破预处理明显提升了污泥中溶解性有机物的浓度 (最高可提升2.69倍) ,而高压短时间的预处理更为明显地提升了污泥累积甲烷产量。基于三维荧光光谱 (3D-EEM) ,预处理后污泥不同DOM组分的荧光区域积分标准体积占比发生变化,但不同实验组在厌氧消化过程中荧光区域积分标准体积占比差异并不明显。基于FT-ICR MS的分子水平分析发现,蒸汽爆破预处理后污泥DOM中可生物降解的脂肪族/蛋白质类和脂质类有机物相对占比 (质谱峰相对强度) 分别增加了3.30%和9.29%,难降解的木质素/CRAM类有机物占比下降了10.53%,DOM分子的双键当量 (DBE_w) 、氧含量 (O/C_w) 和芳香度 (AI_modw) 降低。此外,预处理增多了低O/C (0.1~0.4) 的可生物降解组分以及与微生物代谢活性有关的含硫DOM分子数量,这可能是厌氧消化产甲烷提升的原因之一。本研究结果可为识别污泥预处理过程中可生物降解和难降解有机物组分及其分子特征提供参考。     

蛋白酶和EDTA-2Na协同作用对剩余污泥水解的影响

采用投加蛋白酶和螯合剂乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)联合预处理剩余污泥,研究了蛋白酶浓度、温度和EDTA-2Na浓度对污泥酶法水解释碳效果的影响.结果表明,蛋白酶浓度、温度和EDTA-2Na浓度对剩余污泥水解的影响具有协同效应.在最佳蛋白酶浓度20 mg/g TS条件下,剩余污泥释放的SCOD为1 318.82 mg/L.同时,在最佳螯合剂ED-TA-2Na浓度0.20 g/g TS下,SCOD为9 014 mg/L.在20 mg/g TS的蛋白酶和0.20 g/g TS的EDTA-2Na的联合作用下,SCOD达到12 628.98 mg/L.在20 mg/g TS的蛋白酶、0.2 g/g TS的EDTA-2Na和55℃条件联合作用下,SCOD达到最大值16 878 mg/L,多糖浓度达到最大值2 695.3 mg/L,NH4+-N的浓度达到最大值156.73 mg/L.此外,在不同蛋白酶和EDTA-2Na浓度条件下,剩余污泥水解释放的SCOD符合一级动力学.     

Fenton法降解垃圾渗滤液中的溶解性有机质

垃圾渗滤液是一种高浓度难降解废水,含有大量有毒物质和溶解性有机质（dissolved organic matter, DOM）,可生化性差。Fenton试剂（Fe2++H2O2）能产生活性极强的羟基自由基（·OH）,能快速氧化渗滤液中DOM和微量有机物质。本研究采用Fenton法处理垃圾渗滤液,结果表明,在优化的处理条件下,渗滤液COD和TOC去除率分别为65%和42%,其中混凝作用去除的COD和TOC分别为20%和21%。进一步通过紫外可见光谱扫描、SUVA254、E3/E4等指标评价,发现Fenton法可以有效降低渗滤液中的DOM含量,大分子有机物的含量明显减少,而分子量小的有机物含量相对增加,反应体系中溶解性有机物分子量随着反应的进行而降低,腐殖化程度降低。利用GC-MS定性出渗滤液原液中47种有机物,该类有机物在Fenton反应后上清液中未再检出,但5种物质（邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯、植酮、角鲨烯、麥角甾烷醇和二氢胆固醇）在沉淀的铁泥中检出。研究发现不同pH值、H2O2和Fe2+浓度条件下,残留的COD与DOM、TOC和UV254存在显著的相关关系（R2> 0.9）。本研究结果为改进垃圾渗滤液处理工艺和探索DOM在Fenton过程中的降解行为提供科学依据。     

白洋淀沉水植物腐解溶解性有机物与重金属的相互作用

针对白洋淀秋冬季节水生植物腐解释放大量溶解性有机物(DOM)的问题,利用紫外可见光谱(UV-Vis)和激发发射光谱(EEMs)结合平行因子分析法(PARAFAC)对DOM样品进行表征和分离。实验结果表明,PARAFAC共分离出4种组分(C1、C2、C3和C4),类腐殖酸组分C1和C2、类蛋白组分C3、含有类蛋白组分和类富里酸组分共同组成的C4。此外,对样品进行荧光淬灭滴定实验来研究DOM与重金属(Cu (Ⅱ)和Cd (Ⅱ))的相互作用,发现Cu (Ⅱ)对所有组分都存在明显的淬灭效果,并可以较好地拟合出络合常数(lgK),而Cd (Ⅱ)只与C4有较好的络合效果,这是由于C4中的类富里酸成分所造成的。研究进一步发现,样品U2中类蛋白组分C3和C4对重金属的淬灭效果比样品U0的类蛋白组分明显。这是由于样品U2中所添加的植物量较多,而植物腐解所释放的主要成分为类蛋白物质,有助于增强类蛋白组分的络合能力。研究结果可为科学评价水生植物腐解释放DOM对水体中重金属的迁移转化提供依据。     

基于三维荧光及平行因子分析的南昌市某河可溶性有机物溯源及治理策略

地表河流污染物溯源对污染物防治及河流生态环境改善具有重要意义。三维荧光光谱(3D-EEM)的图谱形状、荧光峰位置、荧光峰强度、荧光峰个数信息和荧光参数可作为水体中可溶性有机物(DOM)的荧光特征。结合平行因子分析(PARAFAC)对南昌市某河的3D-EEMs进行分析并进行DOM溯源研究,结果表明,该河DOM主要包含3个荧光组分,分别为类腐殖质荧光组分C1(λ_Ex/λ_Em=245 nm/430 nm)、类氨基酸和类腐殖质组分的混合物C2(λ_Ex/λ_Em=240,300 nm/365 nm)和类色氨酸荧光组分C3(λ_Ex/λ_Em=225,275 nm/335 nm),分别占总荧光组分的35.93%,26.62%和37.45%。该河基本满足地表水环境质量标准(GB 3838-2002)III类水标准,浮游植物主要为蓝绿藻,河流中磷的来源复杂。污染物溯源结果表明,该河DOM腐殖化程度较低,生物活性较强,主要来源于浮游植物和微生物代谢降解和沉积物在冲击和水力作用下产生的内源污染。建议该河采用生态修复技术并辅助水体曝气系统治理DOM污染,并持续防止河流引入外源污染。     

光-Fenton氧化破解剩余污泥和改善污泥脱水性能

利用紫外光-Fenton（光-Fenton）氧化处理城市剩余污泥,通过上清液的SCOD、多聚糖以及蛋白质浓度表征污泥胞外聚合物（EPS）的破解情况,通过污泥过滤比阻（SRF）和滤饼含水率表征污泥脱水性能的变化。结果表明,光．Fenton氧化破解污泥EPS和改善污泥脱水性能的效能明显优于单独Fenton反应和单独紫外光照射处理。pH为3、反应时间为2h,H2O2投加量为4g／L和Fe^2＋投加量为0．6mg／L是光-Fenton氧化处理供试污泥的适宜条件。在适宜处理条件下,污泥上清液中的SCOD、多聚糖和蛋白质浓度分别由67．46mg／L、12．53mg／L和8．62mg／L增加到568．12mg／L、448．62mg／L和292．94mg／L;SRF和滤饼含水率分别由2．4×10^S2／g和88．52％下降至5．26×10^8S^2／g和76．36％。光-Fenton反应在有效破懈污泥的同时,提高了污泥的脱水性能．有利于污泥的减量化。     

典型南方水源溶解性有机物荧光特性变化与去除

于2014年4-9月,研究我国一典型南方水源溶解性有机物(DOM)的荧光特性变化与去除情况,同时分析了DOM荧光组分与三氯乙醛生成势(CHFP)的相关性。结果表明,该水源DOM主要以芳香性蛋白质类物质组成,溶解性微生物代谢产物类物质、富里酸类物质和腐殖酸类物质含量逐渐增加;5个荧光区域的积分体积(ΦⅠ,n、ΦⅡ,n、ΦⅢ,n、ΦⅣ,n和ΦⅤ,n)所占总体积(ΦT,n)平均比例依次为:13.55%、27.53%、25.00%、16.02%和17.91%;原水DOM的CHFP范围为27.06~81.20μg/L,平均值为46.60μg/L,三氯乙醛(CH)前体物含量与水体中溶解性微生物代谢产物类物质相关性最好;与常规处理工艺相比,O3/BAC深度处理工艺对于溶解性微生物代谢产物类物质的去除率大幅提高,更有利于CH的控制。     

过量生石灰对污泥含水率和有机物含量的影响

为了研究生石灰(氧化钙,CaO)处理活性污泥对污泥含水率和有机物含量的影响,通过向南京某城市污水处理厂出厂污泥投加过量CaO进行脱水实验,测定投加CaO后污泥的含水率;烘干后的脱水污泥进行热重实验,研究CaO投加量对污泥中有机组分含量的影响.脱水实验表明:随着CaO与污泥质量比的增大,污泥含水率迅速减小,当质量比达到1.5时,污泥达到完全脱水;投加过量CaO的脱水污泥呈干燥的粉末状,粒度均匀,可作为水泥生产的辅料。热重实验表明:投加CaO后单位干泥失重百分比随CaO与污泥质量比增大而逐渐减小,向污泥中投加CaO有利于污泥中有机组分的释放和去除,实现污泥的稳定化。