气封壁高浓度有机污染物超临界水氧化处理系统

利用干燥空气替换亚临界水作为蒸发壁流体,对传统蒸发壁超临界水氧化反应器进行了改进,即将干燥空气用作污染物超临界水氧化反应氧化剂的同时,又作为该超临界水氧化反应体系的密封介质,避免其与反应器内壁的直接接触,以改善超临界水氧化反应器的耐腐蚀性能。通过对采用城市活性污泥和异丙醇配制的高浓度难降解污染物悬浮液进行超临界水氧化处理后,发现反应器内衬陶瓷管在实验前后无论是外观形貌,还是结构组成均未发生明显变化;处理后液体COD降至80 mg/L以下,去除率达到99.6%以上,固体残渣量约为污染物总量的1%,且体系运行过程中压力和温度控制准确,可操作性强。进一步验证了将干燥空气作为超临界水氧化体系的密封介质具有可行性,同时表明,该气封壁超临界水氧化反应系统可用于高浓度难降解有机污染物的环境处理。     

湿式空气氧化法的几种改进途径

湿式空气氧化法处理污泥和高浓度难降解有毒有害有机废水已经得以广泛应用,但是对反应器温度和压力要求苛刻并且对某些废物处理效率仍然不理想,改进途径主要有三：进一步提高温度的超临界湿式氧化法,加入催化剂的催化湿式氧化法和改用强氧化剂（如Ｈ２Ｏ３）的湿式过氧物氧化法。     

气升回流一体化中试反应器的污泥减量化

为了减少分散型污水处理设施中剩余污泥的产量以及解决其维护频率高和运行设备复杂等问题,开发了一种集去除有机物、脱氮及污泥减量于一体的气升回流一体化反应器。该反应器由缺氧区、好氧区、沉淀区及气升区组成。中试反应器规模为10.31 m~3,以实际生活污水为处理对象,研究其污泥减量机理。结果表明,当进水容积负荷在0.14~1.39 kg COD·(m~3·d)~(-1)之间时,系统对COD、NH_4~+-N、TN及SS的平均去除率分别为88.6%、93%、66.9%和93%,其污泥表观产率系数Yobs为0.139 g TSS·(g COD)~(-1),表明该工艺具有良好的污泥减量化效果。根据稳态—ASM3号模型及氨氮的物料衡算分析可得:通过细胞裂解—隐性生长作用去除的污泥量占反应器污泥减少总量的77.6%,而原生动物和后生动物捕食的污泥量约占系统污泥减少总量的22.4%。该系统污泥自消解速率为0.44 kg TSS·d~(-1)。     

扫频超声处理技术对市政污泥脱水与减量化处理效果

以苏南某10万t·d-1市政污水厂污泥浓缩池剩余污泥为研究对象,利用非直接接触管槽式超声反应器,在20~100 kHz扫频（周期2 s）超声条件下分析超声输入功率和超声时间对污泥脱水和减量化效果的影响。结果表明,在20~100 kHz扫频超声污泥处理工艺过程中,从处理成本和处理效率考虑,优化后的超声输入功率为0.3 W·mL-1、超声作用时间为0.5 min。与原工艺相比,泥饼折算体积Ω（含固率20%）、混合液含固率ρ、混凝剂用量以及每天污泥处理成本分别减少了(43.8±1.2)%、(50.0±1.6)%、(38.9±1.7)%和(41.9±2.2)%。此外,核算改造后污泥处理经济效益,设备投资回收时间为17个月。可见,引入新技术工艺后,该污水处理厂污泥处理处置和管理运行费用大幅降低,并可实现盈利,经济效益明显。     

水泥固封镉污染土离子释放规律与微观结构

为了评价2%、5%、10%水泥固封镉污染土的处理效果,采用污染物释放实验、低温氮气吸附实验、热重-差热分析实验,检测水泥固封体的Cd2+浸出浓度、孔隙结构、物质组成与相变规律。未经水泥固封处理的镉污染土,其浸出液中Cd2+浓度高达9.72 mg/L;当水泥掺量>5%后,水泥固封体的Cd2+浸出浓度低于国家标准1 mg/L,说明经水泥固封处理后的镉污染土对污染物的释放具有较好的密封效果。水泥固封镉污染土吸附脱附等温线属于IV型,且存在H3型滞回环。随着水泥掺量的增加,孔径为8~12 nm的孔隙数量增多;总孔容表现出先减少后增大的趋势,且水泥含量为10%时,总孔容达到最大值,其值为0.151 cm3/g。未经水泥固封处理的镉污染土,温度达到1 000℃时,质量损失为12.82%,且存在一个吸热谷;而经水泥固封处理后,水泥固封体的质量损失达到18.6%~31.3%,且在200~450℃之间存在明显放热峰。     

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。     

接种物对厌氧同步脱硫反硝化特性的影响实验研究

分别以厌氧污泥、脱氮硫杆菌菌悬液和厌氧污泥并添加脱氮硫杆菌菌悬液为接种物,以硫化物和硝酸盐为进水基质,考察不同接种物条件下,各反应器的硫化物氧化特性、反硝化特性、生化反应机理及微生物特性。结果表明,在无菌条件下,硫化物不能被硝酸盐化学氧化。接种脱氮硫杆菌菌悬液的2#反应器的硫氧化速率为1.98 g S/(m3.h),停留24 h硫化物的去除率高达97%,脱硫能力最强,该接种条件下以硝酸盐氧化硫化物为主反应,优势菌为杆菌,进水的NO3--N/S应控制在0.4以下,可以实现高效生物脱硫。接种厌氧污泥的1#和3#反应器的脱氮效果比2#反应器好,停留时间为24 h时,硝酸盐的平均去除率为96%。单独接种厌氧污泥的1#反应器的硫氧化速率为1.78 g S/(m3.h),其优势菌为球菌,该接种条件下以硝酸盐氧化硫化物和硝酸盐氧化单质硫为主反应,进水的NO3--N/S应控制在0.8左右。以厌氧污泥联合脱氮硫杆菌为接种物时,硫氧化速率为1.71 g S/(m3.h),反应器以硝酸盐氧化硫化物、硝酸盐氧化单质硫以及异养反硝化为主反应,驯化后优势菌为球形、卵圆形和短杆状,应控制进水NO3--N/S为1.2,可以实现同步脱硫反硝化,该工艺既可以用于含硫废水的处理,也可以用于C/N低的硝酸盐废水的处理。     

生物沥滤-焚烧法处理制革污泥中铬迁移转化研究

采用生物沥滤-焚烧方法,先将制革污泥中大部分难溶的有毒重金属——铬从固相溶出转移至液相,之后将沥滤后制革污泥进行有效的固液两相分离,并对分离后的固相污泥进行焚烧处理实验,研究生物沥滤-焚烧处理法对制革污泥中的总Cr在不同介质中的浓度影响。结果表明,生物沥滤法处理制革污泥后,以金属离子交换形态存在的总Cr含量增加,其中68.56%的总Cr6+和87.70%的总Cr得以去除,去除效果十分明显;将沥滤脱水后的污泥进行焚烧处理,以残渣态形式存在的总Cr相对含量变大,迁移能力减弱;铬在高温下与其他重金属元素形成复杂的金属化合物及络合物:Cr1.3Fe0.7O0.5、Na4(CrO4)(SO4)、Ca5(CrO4)3O0.5,有助于今后进一步对整个生物沥滤-焚烧处理过程进行反应机理研究。     

基于低频振动强化物质传递过程的污水处理效能提升机制

考察了在低溶解氧(DO)条件下,低频机械振动(LFMVs)的加入对AO工艺脱氮效果的影响,从氧在气—液—固三相之间的传质效率、污泥絮体结构变化以及理化特性等方面进行了机理探究。结果表明：在(1.5±0.3) mg·L⁻¹的低DO浓度下,随着振动频率的增加,系统 COD和TN的去除率有所提高,在40 Hz时达到最高,平均去除率分别为94.86%和76.88%,相比于对照组R0分别提升了5.42%和23.46%,此时,气-液间氧传递系数增加约140.46%,液-固间氧扩散系数增加了255.26%;理化特性分析结果表明,气-液间氧传递系数的增加是由于LFMVs强化了液相的湍流流态造成的,而液-固间氧扩散系数的提升主要是因为LFMVs的引入降低了污泥粒径,增大了絮体间孔隙和刺激了胞外聚合物(EPS)的分泌。此外,经济性评估结果表明,荷载 LFMVs的AO反应器比传统模式AO反应器的综合用电量低0.12 kW·(m³·h)⁻¹。     

湿式氧化技术及其应用比较

对湿式氧化技术及其影响因素进行了介绍 ,叙述了各种因素的影响作用并对各因素的影响强弱进行了比较 ,认为反应温度和处理对象的性质是影响湿式氧化技术处理效果的关键因素。阐述了湿式氧化技术在废水处理、污泥处理、活性炭再生中的一些应用研究情况 ,并进行了比较。总结了湿式氧化技术的特点及其在环境治理中的优势     

中试规模IC反应器处理大豆蛋白废水的颗粒污泥培养和启动

实验研究了中试规模下,以城市剩余污泥接种IC反应器处理大豆蛋白废水时,厌氧颗粒污泥的驯化和反应器的启动过程。控制反应器内废水的温度在30~38℃、pH在6.8~7.5和挥发性脂肪酸(VFA)不高于600~800 mg/L的条件下,经过98 d运行,IC反应器对COD去除率达到80%~90%,容积负荷达到9.5 kg COD/(m3·d)。成熟厌氧颗粒污泥为黑色,边界清晰,呈椭球形,平均粒径d50为1.5 mm,粒径>1 mm的颗粒占92.3%。扫描电镜观察发现,颗粒污泥中产甲烷鬓毛菌(Methanosaetaceae)占优势。     

改良型UASB厌氧氨氧化反应器运行效能对比

为探究组合启动模式实现厌氧氨氧化反应器高效启动和稳定运行的可行性,分别采用接种短程硝化污泥结合提高进水基质(A)和接种厌氧氨氧化污泥结合缩短水力停留时间(B)2种组合方式启动改良型UASB厌氧氨氧化反应器,对反应器启动效果进行研究,并通过改变进水基质比和低温冲击探究启动成功后的反应器性能。结果表明:A反应器启动成功时的总氮去除负荷(NRR)为0.520 kg·(m~3·d)~(-1)、亚硝化单胞菌Nitrosomonas相对丰度大幅下降、主要厌氧氨氧化菌属由Candidatus Kuenenia转化为Candidatus Brocadia;而B反应器NRR达到1.950 kg·(m~3·d)~(-1)、Candidatus Kuenenia始终为优势菌属。随着进水基质比的提高,B反应器的NRR和上升幅度始终高于A反应器,具有更强的抗负荷能力。当温度由35℃下降至15℃时,A和B反应器污泥对基质的降解速率分别下降92.94%和81.38%;温度恢复至35℃后,A反应器污泥降解速率的回升率大于B反应器污泥。因此,接种厌氧氨氧化污泥和缩短水力停留时间的组合方式更有利于改良型UASB厌氧氨氧化反应器的高效启动和稳定运行。     

热处理对脱水污泥溶解特性及厌氧消化性能的影响

分别对脱水污泥在100、130和170℃条件下进行热处理,研究热处理对脱水污泥溶解特性的影响。此外,在半连续式完全混合反应器中进行厌氧消化实验研究不同热处理污泥的厌氧消化性能。实验结果表明,在100、130和170℃条件下,污泥COD溶解率由处理前的5.23%分别提高至20.08%、22.50%和27.20%,脱水污泥热处理规律和效果与高含水率污泥(总固体含量<5%)基本一致。经130℃2 h和170℃30 min高温热处理后污泥甲烷产率显著提高,较原泥分别提高24.64%和38.61%,沼气中甲烷含量稍有降低。     

湿式氧化技术及其应用比较

对湿式氧化技术及其影响因素进行了介绍，叙述了各种因素的影响作用并对各因素的影响强弱进行了比较认为反应温度和处理对象的性质是影响湿式氧化技术处理效果的关键因素。阐述了湿式氧化技术在废水处理、污泥处理活性炭再生中的一些应用研究情况，并进行了比较。总结了湿式氧化技术的特点及其在环境治理中的优势。     

基于CFD模拟改良型厌氧折流板反应器(mABR)水力特性

改良型厌氧折流板反应器(modified anaerobic baffled reactor,mABR)的处理效率受水力特性的影响很大,而反应器升流室的升流速度又是影响反应器内水力特性的重要参数。使用CFD-fluent软件平台进行二维多相流数值模拟,在难降解废水水解酸化(固-液两相流)与高浓度有机废水发酵产气(气-液-固三相流)条件下,针对水流速度与固含率的变化,探究不同升流速度对反应器内流场特性的影响。结果表明:升流速度的增加及反应器厌氧产气有利于抬升泥水界面,促进泥水混合,提高传质效率;但过高的升流速度将导致污泥流失,使生物量的保持能力下降。通过分析可知,当两相流和三相流升流速度分别为2.0～2.5 m·h~(-1)和1.5～2.0 m·h~(-1)时,水力搅动及固含率分布较为显著,有利于泥水混合,使得反应器去除污染物效率最佳。     

两种一体式全程自养脱氮反应器的启动与运行特征对比

针对采用一体式全程自养脱氮(CANON)工艺的活性污泥反应器和移动床生物膜反应器(MBBR)进行了超过400 d的考察，并对两者的运行特征进行了比较。结果显示，活性污泥CANON反应器经过长期运行，内部的污泥絮体首先聚集形成了生物膜，生物膜经刮擦脱落后可进一步形成颗粒污泥；转化形成的颗粒污泥系统对氨氮和总氮的平均去除率分别为97.6%和81.8%。在MBBR中，系统对氨氮和总氮的去除受曝气的制约，平均值分别为87.0%和72.9%;另外由于生物膜的保护，长期运行后亚硝酸盐氧化菌(NOB)将难以被抑制。反应器微生物群落组成结构显示，生物膜中的氨氧化菌(AOB)、NOB和厌氧氨氧化菌(AnAOB)相对丰度分别为5.66%、2.99%和21.10%,而颗粒污泥中这3种功能菌的相对丰度分别为7.62%、0.34%和6.85%。     

高铁酸盐氧化-A/O工艺污泥减量及强化脱氮

为了减少传统生物处理工艺剩余污泥排放量及强化脱氮效果,设计了高铁酸盐氧化-A/O工艺。以模拟生活污水为处理对象,研究对比了破解后不同回流比对高铁酸盐氧化-A/O工艺的污泥减量和强化脱氮效果的影响,并对出水水质和污泥性能进行了综合评价。实验结果表明:剩余污泥破解回流比r为50%时,污泥产率系数YOBS为0.05 g·g~(-1),剩余污泥量减少最多,为46%;高铁酸盐氧化-A/O工艺对TN和NH_4~+-N去除率分别达到71.7%和88.8%,CFS污泥破解液具有较好的可生化性,可被反硝化菌有效利用,脱氮效果明显提高;该运行工况下,污泥浓度、污泥活性均有所提高,污泥沉降性得到改善。此外,污泥破解液引入系统的Fe~(3+)可在一定程度上提高了TP的去除率。高铁酸盐氧化-A/O工艺能够提高污染物去除率,实现污泥减量同步强化脱氮的目的。     

气浮技术在膜生物反应器剩余污泥浓缩过程中的应用

污泥浓缩作为污泥处理的关键环节之一,开发高效的污泥浓缩工艺对于降低污泥含水率、提高脱水设备的运行效率、降低脱水能耗具有十分重要的意义。针对MBR污泥浓度高、污泥粒径小、污泥沉降性能较差等特点,故采用传统的重力浓缩和机械浓缩技术很难有效实现污泥浓缩。因此,尝试采用气浮浓缩技术降低污泥含水率的可行性。从气浮浓缩的中试结果来看,较适宜运行参数为:固体负荷为15 kg/(m2·h),水力负荷为1.5 m3/(m2·h),回流比为1,PAM投配率2‰(w/w干固体),溶气压力为0.4 MPa,气固比为0.03。经过中试设备进行气浮浓缩后,污泥含水率降低至96%左右。此外,还研究了采用气液多相泵系统对剩余污泥的浓缩效率,结果显示,该设备的使用相对于传统溶气气浮工艺,其优点表现在占地小、工程造价低以及运行成本低等方面。     

饥饿对厌氧氨氧化污泥颗粒化及污泥形态的影响

厌氧氨氧化颗粒污泥经过长期保存会逐渐解体成絮状,但目前关于保存后期的饥饿环境对不同形态污泥的影响尚缺乏深入研究。针对该问题,以饥饿15 d颗粒解体后的厌氧氨氧化絮状污泥作为接种污泥,考察了其颗粒化过程及其对于反应器启动和运行的影响,同时对比研究了絮状和颗粒状厌氧氨氧化污泥对于饥饿的响应及其活性恢复情况。结果表明:饥饿10 d后补料继续培养3个批次,厌氧氨氧化颗粒污泥反应活性的恢复速率高于絮状污泥;接种厌氧氨氧化絮状污泥80 d左右,反应器中NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率均达到100%,160 d可以实现污泥的颗粒化。此研究结果可为利用长期保存下的种泥启动厌氧氨氧化反应器提供参考。     

接种不同污泥源条件下厌氧氨氧化菌的特性

2组ASBR接种污泥源分别为好氧硝化污泥、好氧硝化污泥和厌氧氨氧化污泥按2：1比例}昆合的混合污泥。在相同条件下,经过驯化培养均实现了厌氧氨氧化的稳定运行。接种好氧硝化污泥的反应器的适应期为29d,经过105d的培养反应器成功启动;接种混合污泥的反应器的适应期为13d,经过49d反应器启动成功。从2组ASBR污泥中提取细菌总DNA,经过厌氧氨氧化菌特异引物Pla46rc／Amx820对污泥样品进行PCR扩增、克隆和测序等分析。实验结果表明,接种不同污泥源条件下的反应器中厌氧氨氧化菌的特性存在差异,接种污泥源为好氧硝化污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusKuenenia,而接种混合污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusAnammox—oglobus,与最初接种的混合污泥中的厌氧氨氧化菌相同。当接种污泥中存在厌氧氨氧化菌时,该菌株经过长时间的驯化可成为优势菌种,而当接种污泥中无厌氧氨氧化菌存在时,CandidatusKueneniasp．可以在反应器中占主导,具有更强的竞争优势。