金属铁铝对混凝强化初沉污泥中温厌氧消化的影响简

选取FeCl₃和AlCl₃·6H₂O作为混凝剂对城市污水进行一级强化混凝处理,降低二级生物处理的进水负荷,减少污水生物处理系统的能量消耗。主要研究混凝过程投加的金属盐对一级强化混凝产生的初沉污泥中温厌氧消化的影响。和剩余污泥相比,初沉污泥更适合厌氧消化处理,污泥降解性能和产气性能更高。当采用城市污水一级强化混凝处理时,污泥中的金属和金属盐水解引起的pH降低,使混凝强化初沉污泥的厌氧消化受到一定抑制。随着污泥中铝含量的降低和铁含量的增加,厌氧消化的COD降解率和挥发性固体（VS）降解率逐渐升高,生物气产量逐渐增大,产气速率加快。当混凝强化初沉污泥只含有铁时（铁含量为10.16 mg/L）,混凝强化初沉污泥厌氧消化效果最好,产气稳定,而且产气速率高,生物气产量为237 mL,生物气甲烷含量为55.5%,降解单位VS产气量为0.80 L/g,均高于其他含铝的混凝强化初沉污泥。污泥中的铁对初沉污泥厌氧消化的抑制作用远远小于铝的作用,说明铁盐适合用于城市污水的一级强化混凝处理。     

零价铁强化城市污泥与垃圾焚烧厂渗滤液协同厌氧消化

针对城市污泥(初沉污泥、剩余污泥)和垃圾焚烧厂渗滤液2种市政废物的协同厌氧消化产气量不足的问题,采用投加零价铁的方式,探究零价铁对厌氧消化过程中产酸和产甲烷阶段的强化作用,并研究消化前后COD、VSS、氨氮以及上清液离子的变化。以初沉污泥与剩余污泥体积比4∶1、渗滤液添加量为15%的基质作为底物,投加不同浓度零价铁进行厌氧消化。结果表明:零价铁能有效提升协同厌氧消化系统中总挥发性脂肪酸产量、促进丙酸分解、进一步降解复杂有机物;当零价铁投入量为4 g·L~(-1)时,累计产甲烷量最高达189.65 mL·g~(-1)(以VSS计),相比对照组提升了30.1%,其产气速率符合一次函数和Scholl Canyon模型指数衰减规律;在25 g·L~(-1)和40 g·L~(-1)的高投加量零价铁条件下,产气高峰提前,但累计甲烷产量低于对照组;随着零价铁的投加量增加,COD降解率呈下降趋势,VSS降解率提升,氨氮变化不大;此外,消化液上清液中,正磷酸盐、硫酸根浓度明显减少,这与亚铁离子的混凝沉淀作用相关,同时也是削弱零价铁强化作用的原因之一。研究结果可为城市污泥和垃圾焚烧厂渗滤液协同厌氧消化提供参考。     

电弧流溶胞技术促进污泥厌氧消化

为提高污水厂处理污泥时的厌氧消化速率,利用电弧流溶胞技术处理剩余污泥,研究电弧流溶胞技术对污泥破解预处理效果的影响。实验结果表明,与未经预处理的污泥相比,电弧流溶胞处理能够明显提高污泥厌氧消化效率,增加有机物含量和沼气产量。其中,经处理后的污泥TS、VS剩余量分别降低了8.3%和6.3%,COD增加了11.9%。厌氧系统平均产气量平均增加79.76 L/d,增加率45.82%,甲烷含量增加1.03 L/d,增加率102%。由此说明,电弧流溶胞技术可以提高厌氧消化反应中有机物的去除率,有效促进厌氧消化中污泥的水解过程,显著增加甲烷气体的产生量。在综合考虑运行费用和污泥消化效果的前提下,采取适宜的电弧流强化处理措施有一定的积极意义。     

基于不同破解方法的市政污泥厌氧消化产气量优化

污泥溶胞破解是提高污泥厌氧消化产气量的重要手段。实验比较了热预处理、碱预处理、热碱预处理以及电化学热处理4种破解方法对市政污泥厌氧消化产气量的优化效果,通过分析比较沼气累积产量、日产气量、日产气速率和CH_4在沼气中的含量占比等指标得出实验结果和结论。结果表明,不同的破解方法对市政污泥厌氧消化产气量的优化程度是不同的,其中,电化学预处理破解方式的沼气累积产量最多,为648 L·kg~(-1)(以VS计),同时其CH_4在沼气中的含量也最多,从5 d后的56.2%一直持续上升到40 d后的64.8%,表明该种方式对于市政污泥厌氧消化产气量的优化是较为理想的。     

γ-射线辐照法改善城市污水厂剩余污泥厌氧消化特性的研究

采用γ-射线辐照法对城市污水厂剩余污泥进行预处理，从固体组分、可溶性组分及厌氧产气量等角度来探讨γ-射线辐照法改善城市污水厂剩余污泥厌氧消化特性的可行性。结果表明，经γ-射线辐照处理后，污泥的平均粒径减小，在辐照剂量为6．51-30．75kGy范围内，粒径的减小率达30％-50％；可溶性有机组分随着辐照剂量升高而增加，当辐照剂量为19．4kGy时，SCOD增加率达552．5％；与未辐照相比，污泥经2．48、6．51、11．24kGy辐照处理后，厌氧消化累计产气量分别增加8．89％、19．74％和35．81％。γ-射线辐照法是一种有效的改善污泥厌氧消化特性的方法，11．24kGy左右的剂量可作为污泥预处理的最佳剂量。     

固化/稳定化处理污泥填埋气液转化模式

固化/稳定化污泥进行填埋产生填埋气,产气规律是指导填埋气收集处理系统设计的重要依据。通过构建大型填埋柱模拟填埋实验,研究不同固化材料添加量污泥气液转化规律。实验结果表明,原泥和固化污泥产气规律分为2种类型:前期产气速率呈线性增加,达到最大速率后产气速率呈指数降低。低添加量的固化污泥,产气分3个阶段,分别为产气抑制期、增长期和衰减期。高添加量固化污泥,产气只有一个阶段,产气速率随着时间推移逐渐减小,产气量很小。固化污泥降解过程就是有机质含量降低,气体产量、含水率增加相互转化过程,达到固化材料添加量25%时,水分和气体产生量均很小,降解受到很强抑制,产气150 d左右稳定,产气量很小,无需单独设置气体收集系统。     

蓝藻与污泥混合厌氧发酵产沼气的初步研究

为了实现太湖蓝藻打捞后的快速处置,对厌氧颗粒污泥、消化污泥、剩余污泥与蓝藻混合厌氧发酵产沼气进行了研究。结果表明,蓝藻与污泥混合可以有效促进沼气发酵。在蓝藻与厌氧颗粒污泥物料比为6∶1时,产气效果最佳,沼气产率为73 mL/g VS,平均甲烷含量为69%,最大产气速率为138 mL/d,累计产甲烷量为50 mL CH₄/g干物质,分别是蓝藻与消化污泥、剩余污泥混合发酵时的1.5倍和2.3倍。厌氧颗粒污泥、消化污泥、剩余污泥与蓝藻混合,其VS降解率为11.40%～13.73 %,COD减少了27.97%～46.38%。厌氧发酵对蓝藻藻毒素的含量有较大影响,分别从356、366和244 μg/L降低到检测限5 μg/L 以下。     

γ-射线辐照法改善城市污水厂剩余污泥厌氧消化特性的研究

采用γ-射线辐照法对城市污水厂剩余污泥进行预处理,从固体组分、可溶性组分及厌氧产气量等角度来探讨γ-射线辐照法改善城市污水厂剩余污泥厌氧消化特性的可行性.结果表明,经γ-射线辐照处理后,污泥的平均粒径减小,在辐照剂量为6.51～30.75 kGy范围内,粒径的减小率达30%～50%;可溶性有机组分随着辐照剂量升高而增加,当辐照剂量为19.4 kGy时,SCOD增加率达552.5%;与未辐照相比,污泥经2.48、6.51、11.24 kGy辐照处理后,厌氧消化累计产气量分别增加8.89%、19.74%和35.81%.γ-射线辐照法是一种有效的改善污泥厌氧消化特性的方法,11.24 kGy左右的剂量可作为污泥预处理的最佳剂量.     

添加三氯化铁对中温污泥厌氧消化优化调理

污水处理厂产生的大量污泥已成为迫在眉睫的难题,厌氧消化是目前污泥处理的一种常用方法。然而,传统污泥厌氧消化存在效率低、沼气中硫化氢含量高以及消化污泥脱水困难等问题。全面探究了添加FeCl_3对污泥厌氧消化效率、消化污泥脱水性能、沼液处理和沼气利用的影响。结果表明,添加FeCl_3使产气量和产甲烷量分别提升了29.7%和37.4%,有机物去除率从28.1%提升到29.6%。添加FeCl_3能改善消化污泥脱水性能。此外,厌氧消化后,添加FeCl_3使沼液中的氨氮浓度降低12 mg·L~(-1),磷酸盐浓度降低20.7%,沼气中硫化氢浓度降低了63.3%。     

热水解超声组合预处理对污泥厌氧消化产气潜力的影响研究

针对城市污泥厌氧消化由于融胞困难所导致的消解速率低、产气量低等问题,采用热水解与超声组合的方法对污泥进行预处理,考察经预处理后污泥融胞效率的变化及对厌氧消化产气潜力的影响.结果显示,热水解与超声波组合工艺对污泥的破胞作用明显,在30 min热水解与0.53 W/mL超声声能密度组合工艺反应60 min条件下,相对于处理前污泥,预处理后污泥溶解性COD(SCOD)溶出率可提高41.6％,蛋白质增加值达282.7 mg/L,污泥厌氧消化的产气潜力显著增加;30 min热水解分别与0.53、0.33 W/mL超声声能密度组合工艺对污泥破胞效率的差异不大;随着超声时间的延长,在组合预处理工艺前20 min内SCOD的溶出速率较慢,20260 min时溶出速率逐渐提高.试验结果可为城市污泥厌氧消化预处理工艺的选择提供一定的理论依据.     

Influence of ozone pre-treatment on sludge anaerobic digestion: removal of pharmaceutical and personal care products

The effect of an oxidative pre-treatment with ozone on the removal of Pharmaceutical and Personal Care Products (PPCPs) during the anaerobic digestion of sewage sludge has been investigated. Besides, the digested sludge characteristics in terms of pathogens content, dewatering properties, heavy metals content and linear alkylbenzene sulfonates (LAS) were determined. During ozonation (20mg O(3)/g TSS), about 8% of volatile solids (VS) and 60% of the chemical oxygen demand (COD) were solubilized. However, no mineralization was observed. The elimination of VS and total COD during anaerobic digestion were not affected by ozone treatment with efficiencies ranging from 60% to 65%. All PPCPs considered were removed during anaerobic treatment of sludge, with efficiencies ranging from 20% to 99%. No significant influence of ozone pre-treatment was observed on PPCPs elimination except for carbamazepine. Pathogens, heavy metals and LAS contents after conventional and pre-ozonation treatment of sewage sludge were below the legal requirements. However, the dewatering properties of sludge were deteriorated when the ozone pre-treatment was applied.     

耐酸厌氧消化污泥处理餐厨垃圾

采用耐酸驯化的厌氧消化污泥处理餐厨垃圾,在酸性条件下（pH=4．5）,对实验装置容积负荷从1．0kgVS／（m3·d）分9次逐级增加到5．0kgVS／（m3·d）的过程进行了跟踪监测,并较深入地研究了驯化污泥代谢活性和处理效果。实验结果表明,pH4．5的耐酸厌氧消化污泥,最佳投加负荷约为4．5kgVS／（m3·d）,此负荷下容积产气率,CH4含量平均值均达最大,分别为1．68m3／（m3·d）,75．0％。耐酸厌氧消化装置持续增料运行46d,产甲烷菌仍能保持较高的活性,其COD去除率范围为40．4％-75．0％,仍能保持pH7．2时处理效果的65．0％-91．8％,表明在低pH、低碱度下实现稳定的产甲烷过程是可行的。     

不同粒径零价铁(ZVI)对污水污泥H2S和CH4释放速率的影响

考察了不同粒径零价铁(ZVI),包括200目普通铁粉(200m-ZVI)、800目超细铁粉(800m-ZVI)和纳米铁粉(nZVI,粒径=20 nm),对污水污泥的硫化氢和甲烷释放速率的影响。研究发现:(1)在22 d内,添加0.1%的200m-ZVI使污泥的硫化氢释放速率提高48.0%,而添加0.1%的800-ZVI和nZVI,则使污泥的硫化氢释放速率分别降低33.1%和77.1%;(2)不同粒径ZVI均可以提高污泥沼气中的甲烷浓度,且依次为nZVI>800m-ZVI>200m-ZVI;(3)在23 d内,添加0.1%的200m-ZVI和nZVI使污泥的甲烷累计产生量分别提高了15.5%和40.6%,而添加0.1%800m-ZVI则使甲烷产生量降低了12.5%。nZVI可以有效控制污泥的硫化氢释放,并显著提升污泥在厌氧发酵过程的产甲烷速率。     

不同粒径零价铁（ZVI）对污水污泥H_2S和CH_4释放速率的影响

考察了不同粒径零价铁（ZVI）,包括200目普通铁粉（200m-ZVI）、800目超细铁粉（800m-ZVI）和纳米铁粉（nZVI,粒径=20 nm）,对污水污泥的硫化氢和甲烷释放速率的影响。研究发现：（1）在22 d内,添加0.1%的200m-ZVI使污泥的硫化氢释放速率提高48.0%,而添加0.1%的800-ZVI和nZVI,则使污泥的硫化氢释放速率分别降低33.1%和77.1%;（2）不同粒径ZVI均可以提高污泥沼气中的甲烷浓度,且依次为nZVI〉800m-ZVI〉200m-ZVI;（3）在23 d内,添加0.1%的200m-ZVI和nZVI使污泥的甲烷累计产生量分别提高了15.5%和40.6%,而添加0.1%800m-ZVI则使甲烷产生量降低了12.5%。nZVI可以有效控制污泥的硫化氢释放,并显著提升污泥在厌氧发酵过程的产甲烷速率。     

耐酸厌氧消化污泥处理餐厨垃圾简

采用耐酸驯化的厌氧消化污泥处理餐厨垃圾,在酸性条件下（pH=4.5）,对实验装置容积负荷从1.0 kg VS/（m³·d）分9次逐级增加到5.0 kg VS/（m³·d）的过程进行了跟踪监测,并较深入地研究了驯化污泥代谢活性和处理效果。实验结果表明,pH 4.5的耐酸厌氧消化污泥,最佳投加负荷约为4.5 kg VS/（m³·d）,此负荷下容积产气率,CH₄含量平均值均达最大,分别为1.68 m³/（m³·d）,75.0%。耐酸厌氧消化装置持续增料运行46 d,产甲烷菌仍能保持较高的活性,其COD去除率范围为40.4%~75.0%,仍能保持pH 7.2时处理效果的65.0%~91.8%,表明在低pH、低碱度下实现稳定的产甲烷过程是可行的。     

超声与次氯酸钠耦合预处理剩余污泥的中温厌氧消化效果

以某城市污水处理厂剩余污泥为对象,通过实验研究了超声与次氯酸钠预处理对污泥的溶胞效果,以及对后续厌氧消化的影响。结果表明,超声与次氯酸钠耦合作用最优操作条件为超声声能密度1.0 W/mL,作用时间50 min。在此条件下,次氯酸钠投加量为4.023 mg/g SS时,对污泥厌氧消化改善效果最明显,剩余污泥产气率及甲烷含量较对照组分别提高了69.73%和10%。同时污泥VSS去除率由11.11%提高到21.24%,在一定程度上实现了污泥减量。     

污泥同时浓缩消化新型反应器的开发研究

针对污泥厌氧处理的问题,对污泥浓缩消化一体化反应器进行了开发研究,提出了ICSTD、MISTD和TISTD 3套反应器,反应器由内外2个反应室组成,采用沼气搅拌或机械搅拌。3套反应器的试验结果表明：在中温条件下,进泥含水率98.3%～99.8%,VS/TS 0.52～0.69时,排泥含水率87.4%～97.3%,VS/TS 0.23～0.51,产气量8.2～76.6 L/d,其浓缩和消化效果优于其他反应器。     

Steam-explosion pretreatment for enhancing anaerobic digestion of municipal wastewater sludge.

This study evaluated the use of steam explosion as a pretreatment for municipal wastewater treatment sludges and biosolids as a technique for enhancing biogas generation during anaerobic digestion. Samples of dewatered anaerobic digester effluent (biosolids) and a mixture of thickened waste activated sludge (TWAS) and biosolids were steam-exploded under differing levels of intensity in this study. The results indicate that steam explosion can solublize components of these sludge streams. Increasing the intensity of the steam-explosion pressure and temperature resulted in increased solublization. The steam-explosion pretreatment also increased the bioavailability of sludge components under anaerobic digestion conditions. Increasing the steam-explosion intensity increased the ultimate yield of methane during anaerobic digestion. Batch anaerobic digestion tests suggested that pretreatment at 300 psi was the most optimal condition for enhanced biogas generation while minimizing energy input. Semicontinuous anaerobic digestion revealed that the results that were observed in the batch tests were sustainable in prolonged operation. Semicontinuous digestion of the TWAS/biosolids mixture that was pretreated at 300 psi generated approximately 50% more biogas than the controls. Semicontinuous digestion of the pretreated biosolids resulted in a 3-fold increase in biogas compared with the controls. Based on capillary suction test results, steam-explosion pretreatment at 300 psi improved the dewaterability of the final digested sludge by 32 and 45% for the TWAS/ biosolids mixture and biosolids, respectively, compared with controls. The energy requirements of the nonoptimized steam-explosion process were substantially higher than the additional energy produced from enhanced digestion of the pretreated sludge. Substantial improvements in energy efficiency will be required to make the process viable from an energy perspective.     

城市生物质废物中温单级厌氧消化中试研究

建立了城市生物质废物中温单级厌氧消化中试反应器,对城市生物质废物厌氧消化过程系统稳定性、产甲烷性能及有机物的去除效果进行解析.反应器稳定运行410 d,共经历2.4、3.6、4.8、6.0 kg VS/(m3·d)4个负荷,反应器pH稳定在7.2 ～7.6之间,有机酸浓度＜500 mg/L.在负荷6.0 kg VS/(m3·d)时反应器平均容积产气率4.25m3/(m3·d),有机物去除率为63.2％;另外,实验结果表明,厌氧消化过程对蛋白质、脂肪、纤维素及多糖类物质的去除效果有明显差异,其中脂肪类物质去除率为98.2％,产沼气贡献率为38.8％.实现了针对我国城市生物质废物的高负荷高效厌氧消化,为我国城市生物质废物厌氧消化规模化处理提供了基础数据.