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。     

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。     

多元回归和BP人工神经网络在预测混合厌氧消化产气量过程中的应用比较

对脂肪类单基质和城市污水厂剩余污泥混合厌氧消化过程的产气阶段进行基于多元回归和BP人工神经网络的产气量预测模型比较研究。实验数据分别取自反应过程的第1～16天和第17～70天。结果表明:多元回归模型的预测平均准确率分别为75.69%和79.29%;BP神经网络模型的预测平均准确率为79.05%。通过对比2种模型的预测结果可知,两种模型都有较高的预测准确率,但BP模型的预测准确率更高,更适用于混合厌氧消化产气量预测。     

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。     

金属铁铝对混凝强化初沉污泥中温厌氧消化的影响

选取FeCl3和AlCl2·6H2O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10．16mg／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237mL,生物气甲烷含量为55．5％,降解单位Vs产气量为0．80L／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。     

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。     

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。     

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。     

热水解厌氧消化工艺中污泥胞外聚合物对流变和脱水的影响

为阐明热水解厌氧消化工艺中污泥胞外聚合物对脱水和流变的影响,选取北京市某再生水厂中热水解厌氧消化工艺的污泥为对象,通过测量污泥粒径、三维荧光及各层EPS含量研究了EPS去除对污泥流变和含固率的影响。结果表明,经过热水解预处理后的污泥,粒径相较混合污泥下降66.79%;混合污泥荧光波峰集中出现在酪氨酸类蛋白质区和色氨酸类蛋白质区,经过热水解后可溶性微生物代谢产物的荧光响应值升高,再经过厌氧消化后提升了腐殖酸区域荧光响应值;EPS的去除对于污泥流动性有重要影响。热水解污泥和热水解厌氧消化污泥去除EPS后表观黏度下降幅度较大;此外,不同的脱水方法对污泥含固率的影响也不同。混合污泥和热水解厌氧消化污泥去除S-EPS层后含固率提升366.67%和148.92%,而热水解污泥去除S-EPS层后提升效果不明显。研究结果从污泥组分和流变学角度为污泥脱水提供思路和依据。     

碱解+低温水热预处理改善剩余污泥中温厌氧消化性能工艺

以城市污水厂剩余活性污泥为对象,研究在不同碱解药剂和剂量以及不同水热预处理温度和水热时间下"碱解+低温水热预处理"的破胞效果。通过对预处理泥样进行中温((35±1)℃)厌氧消化生物化学甲烷势(biochemical methane potential,BMP)实验来评价该预处理工艺对中温厌氧消化性能的影响。实验结果表明,SCOD的溶出效果及VSS的减量化程度随着加碱剂量、水热温度的增加而呈现先升高后略有下降的趋势,且在碱解条件为0.05 g NaOH/g TS和水热条件为70℃、9 h时的预处理条件下破胞效果最为显著;在该预处理条件下,SCOD的溶出率可达52.3%,VSS的降解率达到33.3%。BMP实验结果显示,在最佳预处理条件下,与对照组相比,TCOD去除率提高了77.1%,甲烷产气量是对照组的2.7倍,甲烷产气率可达354 mL CH4/g VS。     

臭氧预处理对剩余污泥特性及厌氧消化的影响

研究了臭氧预处理对剩余污泥特性及厌氧消化的影响,考察了臭氧投加量对污泥特性的影响,并进行了预处理后污泥厌氧消化产气的实验。结果表明,当臭氧处理时间为15 min时,污泥上清液中SCOD含量达到最高为1 006.08 mg·L~(-1),较未处理污泥提高了420.85%。污泥上清液中蛋白质和多糖含量在臭氧处理时间为10 min时达到最高。氨氮的含量在15 min时达到最大值。三维荧光结果显示随着臭氧投加量的增加污泥中的富里酸类物质有不同程度的减少,在臭氧处理时间为20 min时富里酸类物质减少量最为明显。显微镜和扫描电镜结果显示随着臭氧投加量的增加污泥中的微生物细胞结构受到了不同程度破坏。厌氧消化结果显示当臭氧处理时间为10 min时,污泥产甲烷率达到最高为318.39 m L·(g·VS)-1,较空白对照组提高了396.00%。     

剩余污泥混合对絮凝污泥厌氧消化的强化

为了考察絮凝污泥与剩余活性污泥混合中温(35℃)厌氧消化效果,分析了不同混合比例、不同投配率下的总化学需氧量(TCOD)去除率、挥发性固体(VS)降解效果,通过p H值与氨氮浓度的变化来分析各反应器的稳定性。结果表明:污泥混合后消化效果明显得到提高,且污泥消化效率随着投配率的增加先提高后下降。5%投配率时,絮凝污泥/剩余污泥(VS比)为1∶2时厌氧消化效果最好,TCOD去除率达到47.8%,VS降解率达到46.8%,分解单位VS产气量达到了435 m L/g,p H值与氨氮浓度分别保持在7.4和269 mg/L左右,混合污泥厌氧消化系统较稳定。这说明与剩余污泥的混合消化能有效提高絮凝污泥的厌氧消化性能。污泥絮体的显微分析表明:厌氧消化过程中絮体面积百分比逐步减小,污泥结构逐步解体,可以解释污泥消化的微观过程。     

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.     

污泥加热预处理对中温厌氧消化的影响

对污泥加热预处理给中温厌氧混合消化和污泥单独消化带来的影响进行了研究.研究结果表明,污泥加热预处理有利于提高混合消化对 COD 的去除率,尤其是 SCOD 的去除率由 77%增长到 93%,但不利于 TS 和 VS 的去除;而对污泥单独消化,预处理则不利于有机物的去除.采用加热预处理后的污泥进样,混合消化和污泥单独消化的甲烷产气量均有所提高.     

超声联合热碱预处理对剩余污泥厌氧消化的影响

以不同含固率剩余污泥为研究对象,在超声联合热碱预处理条件下,考察了污泥在厌氧消化过程中的减量以及细胞物质释放的特性。厌氧消化阶段,经过预处理作用的预处理泥挥发性悬浮固体(VSS)、溶解性COD(SCOD)的去除率均高于原泥,且VSS、SCOD去除率均随污泥含固率的增加而减少,SCOD去除率(X_(SCODr),%)和产气量(Y_(QY),mL/g)存在定量函数关系,即Y_(QY)=-0.148 7 X~2_(SCODr)+24.771 X_(SCODr)-775.68,同时SCOD去除率与VSS去除率(X_(VSSr),%)存在线性关系X_(SCODr)=0.533 3 X_(VSSr)+43.411。预处理对污泥在厌氧消化阶段氨氮、磷酸根磷的影响也随含固率的增大而减小,含固率为1.5%的预处理泥氨氮、磷酸根磷浓度相较原泥增幅最大,依次增长了97.3%、166.0%。     

蒸汽爆破对脱水污泥溶解性和厌氧消化性能的影响

利用蒸汽爆破装置对脱水污泥进行了预处理,研究蒸汽爆破对污泥溶解性和厌氧消化性能的影响。结果表明,经汽爆处理后污泥的絮体结构遭到部分破坏,1 MPa条件下的汽爆污泥液相中可溶性糖、挥发性脂肪酸和DNA的浓度较原污泥分别提高了806.38%、577.36%和300%,BOD5/TCOD上升了35.58%;厌氧消化过程中累积产气量和甲烷平均含量分别为320 m L和42.32%,比未处理污泥提高了611.11%和726.56%;VFAs和氨氮平均浓度分别达到107.0 mg/L和1 758.7 mg/L。同时,压强升高可进一步改善污泥溶解性和厌氧消化性能。     

超声波联合厌氧消化处理制药污泥

以制药废水处理厂污泥为研究对象,采用超声波技术研究了污泥破解过程中污泥溶解性、沉降性、温度p H和粒径分布等变化情况,以及超声预处理对污泥后续厌氧消化的影响。研究结果表明,超声波能强化污泥的溶解性,在超声比能耗0到250 000 k J/kg TS范围内,污泥上清液的SCOD、TOC、TN和TP值均大幅增加,当比能耗相同时,高能短时的超声条件更利于污泥破解;污泥经超声波处理后,温度上升至40~52℃,p H值在6.9±0.2范围内有所波动,体积平均粒径削减58.75%~72.81%,污泥沉降比SV30由35%急剧升高至95%左右,使脱水性能变差。经ES 250 000 k J/kg TS的超声预处理,污泥厌氧消化的甲烷产量提高了36.81%,VS去除率由33.89%提高到53.11%,TCOD去除率由16.65%提高到89.23%,促进了污泥厌氧消化的产气效率和减量化效果。     

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。     

剩余污泥热水解厌氧消化中试研究

针对糖纸厂污水活性污泥法处理后剩余污泥进行热水解厌氧消化中试研究,结果表明,热水解预处理工艺能够有效改善污泥性质,SCOD与VFA分别提高5.2和7.6倍,在厌氧消化过程中随着水力停留时间(HRT)缩短,消化罐有机负荷和比沼气产率提高,在2.5 kg VS/(m3·d)、HRT=12 d条件下达到28.1Nm3/t.整个厌氧消化过程中无过度酸化现象发生,沼气甲烷含量稳定,平均达到60％.     

小麦秸秆预处理对厌氧消化性能的影响研究

针对小麦秸秆厌氧消化水解限速步骤,研究了酸、碱和污泥发酵消化液(以下简称消化液)预处理对小麦秸秆厌氧消化性能的影响。结果表明,酸和消化液预处理可以加速小麦秸秆水解酸化,在厌氧发酵第4天时产气中测得甲烷,早于对照和碱预处理。与对照相比,酸、消化液和碱预处理后小麦秸秆和污泥共消化体系的产气量可分别提高13.7%、12.0%和9.2%,产甲烷量可分别提高7.4%、9.5%和5.2%,但碱预处理会延滞厌氧消化产甲烷阶段。厚壁菌门(Firmicutes)是厌氧消化反应器中最主要的菌门,主要包括己酸菌属(Caproiciproducen s)、乙醇生孢产氢菌属(Hydrogenispora)、瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)、罗伊氏乳杆菌属(Lactobacillus)和Ruminiclostridium_1属等,其中己酸菌属和乙醇生孢产氢菌属可以作为小麦秸秆和污泥共消化的监测指标,在厌氧消化前期反应器中微生物主要为己酸菌属,而后期主要为乙醇生孢产氢菌属。