畜禽养殖废水生物处理剩余污泥臭氧减量过程中的重金属释放简

采用臭氧氧化污泥减量法对畜禽养殖废水SBR中的剩余污泥进行处理。当臭氧反应时间控制在30 min时,污泥的溶解比例在30%左右（以 MLSS计）。上清液中一定量的SCOD溶出可为生物处理单元提供充足的碳源,同时在上清液中,TN、TP及水相重金属浓度增加有限,臭氧氧化后的污泥液回流污水处理系统后造成的N、P处理负荷较小,重金属对污泥微生物的活性抑制风险较低。若继续延长臭氧的反应时间,上清液SCOD、TN、TP以及重金属Cu、Pb的释放速率明显增加,同时上清液的C/N降低,臭氧化后的污泥液回流反而不利于生物单元的脱氮处理。综合考虑TN、TP及水相重金属浓度增加的危害性,臭氧反应时间应控制在30 min,臭氧实际投加量应为123.1 mg O₃/g SS。     

臭氧在污泥减量技术中的应用

大量的剩余污泥已成为国内外污水处理行业亟待解决的问题,因此各种物理、化学和生物方法被应用到污泥处理中,臭氧以其独特的性质从一开始应用就备受青睐.详细地说明了臭氧在污泥减量技术中应用的背景及原理,重点介绍了臭氧对污泥性质的影响,并分别从臭氧氧化技术与传统活性污泥法组合、与AO工艺组合、与膜生物反应器(MBR)组合、与磷回收工艺组合、与SBR工艺组合等角度分析了臭氧在污泥减量技术中的应用与现状、目前存在的问题及未来的发展方向.     

原位臭氧氧化污泥减量工艺的运行效能

采用ASBR/SBR原位臭氧污泥减量工艺,重点研究了原位臭氧氧化对SBR段污泥产率和出水水质的影响。两个相同的ASBR/SBR组合工艺同时运行,每隔3个周期向臭氧投加组SBR的曝气阶段原位间歇投加臭氧,臭氧投加量为0.027 g O3/g MLSS,连续运行40 d;对照组不投加臭氧作为对比。结果表明,原位臭氧氧化实现污泥减量约43.9%,臭氧投加组SBR段平均污泥产率系数为0.1447 g SS/g SCOD,而对照组为0.2580 g SS/g SCOD,投加组没有惰性污泥的累积,并且污泥沉淀性能得到改善。原位臭氧氧化对出水水质影响不大,投加组与对照组相比,臭氧投加3周期后的出水COD、NH4+-N、TN和TP平均值分别为47.8、0.76、14.1和6.4 mg/L,去除率分别下降了4%、2%、3%和7.7%,其中COD、NH4+-N和TN均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。     

污泥臭氧减量化过程中氮溶出物的规律

以污泥臭氧减量化过程中含氮物质的转变为研究核心,分析了减量过程中不同形态氮溶出物随臭氧投量的变化,并利用线性回归方程归纳出污泥溶解过程中各形态含氮物质的溶出规律。结果表明：当臭氧投量在0.15 g O3·（g TSS）-1时,TN的增长速率最高,增幅达437.44%,此时MLSS减少了41.28%,可将0.15 g O3·（g TSS）-1视为臭氧最佳投量;XPS图谱显示,溶出的NH4+-N、NO3--N主要由污泥絮体中铵态氮和硝态氮的释放所致,而凯氏氮主要来源于胞内蛋白质-N（有机态凯氏氮）的溶出,在臭氧投量为0.30 g O3·（g TSS）-1时,凯氏氮占溶出TN的93.46%;最终建立TN关于ΔMLSS、臭氧投量D和臭氧浓度C的数学模型为TN=ΔMLSS·（0.000 96C+0.011 2）=e3.992·D0.774·C1.466·（0.000 96C+0.011 2）,该模型应用范围为MLSS=4 000~5 000 mg·L-1,20 mg·L-1C-1,0.02 g O3·（g TSS）-1D3·（g TSS）-1。     

造纸废水生化处理出水臭氧微氧化脱色技术的研究

臭氧作为强氧化剂对有机物的氧化反应有选择性,能很快氧化分解木质素等发色有机物,中试研究了臭氧投加量、接触时间等对造纸废水生化处理出水深度处理的影响。结果表明:臭氧投加量为63.47~243.49mg/L时,COD、254nm紫外光下的吸光度(UV254)和色度去除率分别为22.61%~46.67%、22.35%~69.09%及55%~93%,其中色度有较高的去除率,即使在臭氧投加量仅为63.47mg/L时色度去除率也达到约55%;在接触时间为0.62~2.53h时,随着接触时间的延长,COD、UV254及色度去除率随之增加,而1.10h后色度去除率增加不多。以深度脱色为目标,完成了5 000m3/d的工程应用,臭氧相对投加率为0.20~0.50mg(以每毫克COD计)时,色度去除率为55.0%~84.0%。     

Fenton氧化剩余污泥过程重金属迁移及其形态变化

采用Fenton氧化处理含重金属剩余污泥,通过BCR法测定并分析了污泥处理过程各重金属形态的变化,重点考察了pH、H2O2投加量、H2O2/Fe2+比、温度（T）和反应时间（t）5个因素对重金属迁移及形态变化的影响。结果表明,利用Fenton氧化处理剩余污泥,污泥重金属形态变化显著,且受到初始pH、H2O2投加量、H2O2/Fe2+比和温度的影响,但反应时间的影响较小。正交实验结果显示,Fenton氧化处理污泥的最佳条件为：初始pH1、H2O2投加量12 g·L-1、H2O2/Fe2+比10和温度50℃,此时污泥Cu、Mn和Zn 3种重金属的弱酸溶解态含量达到最高值,分别为72.66%、90.12%和87.51%。在最佳条件时,污泥上清液中Cu、Mn和Zn含量可分别从0.08、0.263和0.01 mg·L-1增加到15.08、17.49、32.74 mg·L-1。研究表明,Fenton氧化污泥过程提高了污泥中弱酸溶解态重金属含量,利于重金属从固相向液相转移,从而有效降低污泥饼中重金属含量,有利于污泥脱水后的进一步处理及其资源化。     

臭氧-生物活性炭净水工艺处理苯酚污染的应急效果及影响因素分析

考虑到突发性水污染中有毒有机物的高频现率,选用苯酚为有毒有机物代表,通过模拟突发苯酚污染的情况,研究了臭氧-生物活性炭(O3-BAC)工艺对苯酚污染的应急处理效果,并且分析了工程中实际环境因素如空床接触时间(EBCT)、pH值对该应急能力的影响.研究表明,在突发性苯酚污染的应急处理中,0.6 mg/L的臭氧可将初始苯酚浓度5倍于达标浓度的进水处理至饮用水达标浓度,即低于0.002 mg/L,15.3 min的空床接触时间是判定其是否为该应急过程的关键因素的分界点,为了取得较好的应急效果,可适当提高进水pH值.     

Fenton氧化联合人工湿地处理污泥中的重金属

针对单独应用Fenton氧化技术处理污泥的不足以及人工湿地在处理污水污泥方面的优势,以污水处理厂污泥浓缩池中含重金属污泥为对象,研究其依次经过Fenton氧化和人工湿地处理后重金属的去除效果及形态变化,以及污泥pH、TN和TP的变化情况。结果表明,Fenton氧化提高了污泥重金属的生物有效性,并促进了人工湿地对重金属的去除。Fenton氧化污泥经人工湿地处理后,Cu、Zn、Ni和Mn的去除率分别为67.2%、79.7%、37.0%和17.0%,与对照相比重金属的平均去除率提高了27.5%。经人工湿地处理后Fenton氧化污泥和原污泥重金属的生物有效性均降低。Fenton氧化污泥pH为4.4～4.6,经人工湿地处理后为6.2～7.1。人工湿地对Fenton氧化污泥和原污泥中TN的影响较小,而对TP表现出较高的去除率,2系统TP的去除率分别为51.1%和45.5%。     

好氧颗粒污泥自生动态膜生物反应器处理碱减量印染废水

自生动态膜生物反应器(SFDMBR)接种颗粒污泥启动,研究溶解氧浓度和水力停留时间对该反应器处理碱减量印染废水的影响。自生动态膜生物反应器形成稳定的动态膜后,出水浊度小于10 NTU,系统对浊度的去除率在90%以上,溶解氧和水力停留时间对反应器出水浊度基本无影响。系统对废水色度的去除率随着溶解氧浓度的提高和水力停留时间的延长而增加,但是系统对色度的去除效率一般不超过40%。溶解氧浓度由0.3 mg/L逐渐增大至2.4 mg/L,COD的去除率由40%提升至80%,而当溶解氧浓度大于1.0 mg/L后,UV254的去除率达到95%。水力停留时间在8~48 h时,COD去除效率由65%逐渐上升至85%左右;水力停留时间在8~32 h,UV254去除效率为68%~93%,超过32 h后水力停留时间对UV254去除效率的影响已不明显。     

污泥生物沥滤工艺优化和重金属分配研究

为了得到嗜酸硫细菌沥滤污泥中重金属的最佳工艺参数,对沥滤过程进行3因素4水平的正交实验研究。3种影响因素的水平设置分别为:污泥浓度35、25、15和5 g/L,单质硫投加量15、10、5和1 g/L,接种量15、10、5和3 g/L。对沥滤过程污泥中7种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn)的去除率进行极差分析,提出了因素影响程度依次为单质硫投加量污泥浓度接种量,且最佳工艺条件为:污泥浓度25 g/L,单质硫投加量10 g/L,接种量为5%。采用超声波-离心方法,分步提取污泥胞外聚合物(EPS)的2种形态:松散结合态(LB)和紧密结合态(TB)。分析其中的重金属浓度,提出沥滤后重金属在污泥EPS的赋存以LB为主。     

污泥与煤、木屑燃烧过程中重金属排放特性研究

为了考察燃料燃烧过程中重金属的迁移转化规律,对污泥、煤与木屑及其混合物在不同温度下氧气中燃烧灰渣中的重金属元素进行分析。结果表明,燃料中重金属在高温燃烧时表现出不同的挥发特性,大部分元素随着温度的升高挥发率增加,其中Cd、Pb和Zn元素挥发性较强,Cr、Cu和Ni挥发性较弱。污泥与木屑混合燃烧灰渣仍以污泥灰为主,重金属含量与污泥灰相近,污泥中混入煤后使灰中大部分重金属含量有所降低。燃烧过程会改变重金属存在形态,污泥与煤原料中以酸溶态和可还原态存在的重金属含量较高,具有较强的生物有效性和迁移性,而燃烧灰渣中酸溶态和可还原态含量显著下降,混合燃烧灰渣中除As外的其他重金属几乎全部以残渣态存在,其含量达到90％以上,焚烧过程有效降低了燃料灰渣中重金属的生物毒性。     

基于生物淋滤的城市污泥重金属溶出及形态迁移

利用生物淋滤法处理城市污泥,以生物淋滤过程中pH、ORP（氧化还原电位）变化以及重金属（Zn、Cu、Cd）溶出率为指标,考察淋滤菌接种比例、初始pH、淋滤时间对生物淋滤的影响,并分析了生物淋滤前后,重金属形态变化以及重金属的生物有效性和迁移性。结果表明富集筛选的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（A. f）可有效溶出污泥中的重金属。生物淋滤最佳条件为：初始pH=4.00,淋滤菌接种比例30%,重金属Zn,Cu,Cd在第10天的整体处理效果最优,溶出率分别达到75.30%、50.40%和74.44%。BCR形态分析表明：原污泥中Zn,Cu,Cd主要以弱酸提取态、可还原态和氧化态存在,残渣态较少;生物淋滤之后,3种重金属弱酸提取态、可还原态和氧化态含量有不同程度降低,其中,可还原态含量降低最为显著,残渣态基本无变化,并且淋滤后污泥中重金属氧化态及残渣态所占比例较淋滤前高,污泥稳定性得到提升。生物淋滤可以通过减少污泥中重金属含量和改变重金属形态降低其生物有效性和迁移性。     

臭氧氧化对ASBR/SBR工艺SBR段污泥和上清液的性质影响

研究了臭氧氧化对ASBR/SBR工艺中SBR段污泥性质和上清液的影响.结果表明,当臭氧投加量为0～0.349 g O3/g MLSS时,随着施加臭氧浓度的不断增加,MLSS、MLVSS和污泥的生物活性明显降低,但污泥的沉淀性却增强了.污泥上清液中,TN、NH4+-N、NO3--N、PO43--P和多糖浓度均随着臭氧投加...     

剩余污泥中重金属的电动力学修复研究

主要研究了电极材料和电极间距对氢析出电压和电压梯度的影响,以及电极材料、阴极液pH、修复时间对不同形态重金属去除率的影响。实验结果表明,在相同条件下,氢的析出电压和电压梯度受电极材料和电极间距的影响。阳极均为高纯石墨电极,阴极分别为高纯石墨电极、铜电极和铁电极,电极间距在32.5 cm时,高纯石墨为阴极的氢的析出电压最高,电极间距在8.5 cm时,阴极为铜电极和铁电极比高纯石墨电极氢的析出电压及电压梯度都高;改变阴极pH值,延长修复时间,剩余污泥中残留的各种重金属形态发生明显变化;电极间距在8.5 cm,阴极为铜电极时,重金属去除率最高,修复时间缩短。     

化学-混凝沉淀处理含氟含重金属废水研究

为解决某铝材电镀工业园含氟含重金属废水达标排放的问题,研究了化学混凝沉淀法同时处理该废水中氟与金属的效果及影响因素,采用正交和单因素实验确定了最佳工艺条件。结果表明,当CaCl₂投加量与废水中氟离子摩尔比为5∶1（即CaCl_{质量4 782 mg/L）,聚氯化铝（PAC）用量为500 mg/L,pH为9.5,聚丙烯酰胺（PAM）用量2 mg/L时,出水中残留F离子浓度可降至8 mg/L,Cu²⁺、Ni²⁺、Cr⁶⁺和Zn²⁺出水浓度分别降至0.05、0.07、0.3和0.1 mg/L,出水能达到《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准,且最为经济。}     

Occurrence and fate of heavy metals in the wastewater treatment process

The occurrence and the fate of heavy metals (Cd, Pb, Mn, Cu, Zn, Fe and Ni) during the wastewater treatment process were investigated in the wastewater treatment plant (WTP) of the city of Thessaloniki, northern Greece, operating in the activated sludge mode. For this purpose, wastewater and sludge samples were collected from six different points of the plant, namely, the influent (raw wastewater, RW), the effluent of the primary sedimentation tank (primary sedimentation effluent, PSE), the effluent of the secondary sedimentation tank (secondary sedimentation effluent, SSE), sludge from the primary sedimentation tank (primary sludge, PS), activated sludge from the recirculation stream (activated sludge, AS), and the digested/dewatered sludge (final sludge, FS).

The distribution of metals between the aqueous and the solid phase of wastewater was investigated. Good exponential correlation was found between the metal partition coefficient, logK_p, and the suspended solids concentration. The mass balance of heavy metals in the primary, secondary and the whole treatment process showed good closures for all metal species. The relative distribution of individual heavy metals in the treated effluent and the sludge streams indicated that Mn and Cu are primarily (>70%) accumulated in the sludge, while 47–63% of Cd, Cr, Pb, Fe, Ni and Zn remain in the treated effluent.