硫化物废水形成生物脱硫污泥中单质硫的回收

针对生物脱硫污泥中单质硫回收困难的问题,以生物脱硫系统产生的污泥为实验对象,研究了生物硫污泥的特性。经过测定得到了如下结果:生物脱硫污泥中单质硫的含量为51.2%,蛋白质5%、Na~+8.32%、Ka~+7.47%、Mg~(2+)4.82%、SO_4~(2-)10.5%、Cl~-4.45%和灰分8.24%,单质硫被带电聚合物所包裹。根据污泥的特性,设计了一套高温溶解-低温析出的单质硫回收工艺。生物硫污泥和萃取剂(甲苯/四氯乙烯=5/95)在80℃下萃取30 min,萃取剂的用量为20 m L/g生物硫污泥,萃取完成后高温过滤,滤液在4℃下过夜保存,再次过滤析出的单质硫晶体。单质硫的回收率为91.2%,析出的单质硫纯度可达98%,可以直接用于其他工业。萃取剂重复使用5次后单质硫的回收率仍可达到79.6%。结果表明,高温溶解-低温析出法可有效从含硫化合物产生的生物硫污泥中提取单质硫。     

生物滴滤塔脱除污泥干化尾气中的SO2

以市政污泥干化尾气中的主要含硫物质二氧化硫(SO2)为处理对象,从市政污泥中筛选出高效脱硫菌——嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f),搭建了实验室规模的生物滴滤塔,考察了进气质量浓度、气体停留时间、营养液喷淋密度和营养液中Fe2+浓度对生物滴滤塔脱除SO2的影响....     

污水处理厂污泥干化焚烧处理可行性分析

以绍兴污水处理厂脱水污泥为研究对象,通过实验分析了污泥进行干化焚烧处理的可行性。对污泥泥质进行分析,采用桨叶式污泥干化机对污泥的热干化特性、干化过程污染排放特性进行研究,使用流化床污泥焚烧试验装置对污泥焚烧工况及焚烧过程中污染物的排放特征进行研究,结果表明,绍兴污水处理厂脱水污泥的泥质特征与大多数污水污泥类似,灰分较高、发热量较低,需干化后才可实现稳定燃烧;污泥在小型桨叶式污泥干化机内的干化速率最高达到0.6kg/(m2·min),并随污泥干化的进行而逐渐降低;干化过程产生的常规污染气体中氨气浓度最高,可达170 mg/Nm3;污泥干化冷凝水的COD高达820 mg/L,氨氮等指标也很高。污泥干化系统的设计需充分考虑污泥热干化过程中气体和液体污染物的排放,设置相应的处理设施。污泥干化至含水率30%时,可在不投加辅助燃料的情况下实现流化床焚烧炉内的焚烧处理,干化污泥焚烧时需关注烟气中常规污染气体和重金属的控制,焚烧灰渣浸出毒性未超过国标限值。     

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。     

单质硫冲击对含硫废水中硫细菌与聚糖菌竞争关系的影响

聚糖菌的富集会与硫循环耦合反硝化除磷系统(denitrifying sulfur conversion-associated enhanced biological phosphorous removal,DS-EBPR)内功能种群微生物——硫细菌发生竞争,从而导致除磷效果波动.因此,首先对母反应器中微生物进行了长期驯化,然后通过向批次实验小反应器中投加单质硫,研究单质硫短期冲击对含硫废水中硫细菌与聚糖菌竞争关系的影响.结果表明,经过长期驯化,在母反应器中发现了硫细菌与聚糖菌共存的现象;而短期冲击实验结果表明,在单个周期反应过程中,虽然单质硫的投加对微生物内源物质(聚羟基脂肪酸酯、糖原)转化量、氮磷去除效果影响不大,但其可以提高硫细菌的活性,增加硫转化量,使得硫细菌在与聚糖菌的竞争中取得优势地位.     

石灰污泥共热法在水泥煅烧中的应用

利用水泥窑尾的高温废气干化污泥是处理污泥且节约能源的新方法。为了模拟窑尾废气干化污泥的生产工艺,试验对污泥与石灰共热干化,研究了石灰(CaO)在污泥热干化过程中作用,可提高污泥的干化速率,减少有害气体排放及提高干化污泥的稳定性。研究表明,当石灰掺量质量百分含量达到10%时,250℃下污泥干化速率同比提高了19.6%;释放的H2S气体减少了95.1%;污泥中有机物含量减少了77.87%。     

污泥热干化和燃烧特性试验研究

分别在桨叶式干化机和热重仪上进行污泥干化和燃烧试验,研究了污泥干化特性和污染物排放特性,并对污泥的燃烧特性进行分析。结果表明,污泥干化过程分为黏稠区、粘滞区和颗粒区3个阶段。干化过程排放的污染气体有氨气、氯化氢、氟化氢、氰化氢、甲烷和挥发性有机酸等,其中氨气为主要污染气体。经冷凝吸收和活性炭吸附处理后,各种污染气体浓度均显著降低,其中氨气去除率最高,达97.04%。污泥干化冷凝液的BOD5和COD质量浓度分别为4 040、8 510mg/L,氨氮的质量浓度为1 025mg/L,pH为9.84,属于高浓度有机废水。污泥的燃烧过程可以分为3个失重阶段:水分析出阶段(50～150℃),挥发分燃烧阶段(150～450℃),固定碳燃烧阶段(450～650℃)。分别用Kissinger法和Ozawa法计算挥发分燃烧阶段和固定碳燃烧阶段的活化能和动力学方程,挥发分燃烧阶段的活化能低于固定碳燃烧阶段,表明挥发分燃烧阶段污泥更易燃烧。污泥的燃烧过程在650℃时基本完成,因此实际工程应用中,设计干化污泥的焚烧温度在750℃比较合理。     

高含硫废水中硫的受限氧化过程及影响因素研究

针对含硫气田采出水硫化物浓度高及氧化产物种类多的特点,通过控制氧化反应使得单质硫为主要产物,实验考察了偏重亚硫酸钠投加量、初始p H和反应时间对硫化物氧化过程及氧化产物组成的影响。结果表明,偏重亚硫酸钠氧化法是处理含硫废水的一种有效手段,最佳反应条件为偏重亚硫酸钠的投加量为6 g/L,初始p H=6,反应时间35 min,此时硫化物的质量浓度从800 mg/L降至21.34 mg/L,硫化物去除率可达97.33%;主要产物为单质硫和硫代硫酸盐,在最佳反应条件下,这2种主产物的转化率为36.63%和57.57%,固体产物元素分析结果表明,其主要成分为S(质量分数为92.056%),偏重亚硫酸钠氧化硫化物过程符合表观二级反应动力学规律,R2=0.9819,反应速率常数为k=0.0063 L/(mg·min)。     

基于单质硫回收的高含硫废水氧化

采用双氧水在常温常压下对实验室模拟的高浓度含硫废水进行处理,考察了双氧水的浓度、初始p H和反应时间对硫化物去除效果的影响,以及含硫废水去除过程中氧化还原电位(ORP)的控制对氧化产物的影响,分析了固相产物的晶体和表面结构。结果表明,在双氧水浓度为0.147 mol/L、初始p H为6、反应时间为9 min的条件下,废水中硫化物浓度由1 985.46 mg/L降至38.37 mg/L,硫化物去除率达到98.07%,去除效果最佳。在初始ORP值不同的条件下,体系中主要的氧化产物为单质硫和硫酸根;当加入的氧化剂不足时,单质硫和硫酸根随ORP值降低而增加,当加入氧化剂过量时,单质硫和硫酸根随ORP值增加而增加;当体系中ORP值控制在60~178 m V时,单质硫的产量都能达到较为理想的值。X射线衍射(XRD)分析表明,体系中固相产物为环状斜方硫(α-硫)。扫描电子显微镜(SEM)分析表明,单质硫颗粒为表面不光滑的球状颗粒,粒径呈微米级,越小越易聚集在一起。     

不同有机质含量进泥的污泥干化芦苇床运行效能

污泥干化芦苇床是将人工湿地和污泥干化床进行有机结合,形成的一种新型污泥处理系统。系统运行时,周期性地将污泥布向湿地表面,水经填料层向下渗滤,并经由底部排水管流出;污泥中的固体物质被截留在填料层上面,通过蒸发蒸腾作用进一步脱水。通过系统地考察不同有机质含量剩余污泥在污泥干化芦苇床中的稳定化效果,总结并对比分析了污泥干化芦苇床对不同原泥的矿化程度、氮磷等营养物质的去除、微污染有机物的降解以及温室气体排放等。经过2年的布泥期和1年的稳定期,污泥有机质得到有效处理,高、低有机质含量污泥的稳定化程度分别达到54.50%和58.20%,满足GB 18918-2002中稳定化污泥标准的要求,同时高于GB 8712-1987(10%)的城镇垃圾农用控制标准要求。污泥氮磷含量仍然处于较高水平,可作为植物性营养元素;其中高、低有机质含量污泥中氮的含量分别从7.10%降到3.10%和从2.52%降到0.98%。微污染有机物如多环芳烃得到有效去除,高、低有机质含量污泥中多环芳烃分别去除了67.28%和32.64%,其中湿地植物芦苇起到了积极作用;监测结果表明,污泥干化芦苇床会释放一定量的温室气体,其中CO_2释放量为16.5~65.2 g·(m~2·d)~(-1),CH_4释放量为0.43~1.95 g·(m~2·d)~(-1),用CO_2来衡量CH_4的全球变暖趋势,污泥干化芦苇床CO_2释放量为15.02 g·(m~2·d)~(-1)。     

污泥间接干化产生尾气的恶臭污染潜力分级评价

目前,污泥干化是其资源化处理及其他处置的基础。污泥受热干化时会释放恶臭物质,易引发恶臭污染,对周围环境和居民生活造成影响。以污泥间接干化产生的尾气为对象,基于国内外恶臭污染相关规定,综合考虑污泥间接干化产生的尾气中物质浓度、嗅阈值、阈限值、气味安全级别以及饱和蒸汽压,通过指标权重评分方法筛选出污泥间接干化产生尾气中的主要恶臭污染物。以恶臭污染潜力为评价目标,风险系数和臭气排放强度为评价指标,通过韦伯-费希纳定律构建污泥间接干化产生尾气的恶臭污染潜力分级评价模型,形成适合污泥间接干化产生尾气的恶臭污染潜力分级评价方法,为恶臭污染的预防和控制提供借鉴。利用本方法对污泥间接干化案例进行分析,结果显示,污泥间接干化产生尾气的恶臭污染潜力值为3.21,潜在恶臭污染能力属于Ⅳ级。     

氢氧化铁用于污水污泥原位恶臭控制的研究

考察了添加不同剂量氢氧化铁对于污水污泥处置过程中的恶臭污染的控制效果。结果表明,在厌氧发酵32d时,添加0.05%、0.10%、0.25%(质量分数,下同)的氢氧化铁分别使污水污泥处理中硫化氢的平均去除率(与未添加氢氧化铁相比)达到81.3%、93.7%、97.5%;氢氧化铁的添加对污水污泥厌氧发酵中氨气的释放量没有明显影响。利用冷扩散连续萃取法考察了厌氧发酵过程中污水污泥中硫的形态分布,发现在氢氧化铁的作用下生成了硫化亚铁、二硫化亚铁、单质硫,从而降低了硫化氢的释放速率,有效控制了污水污泥厌氧发酵中的恶臭。氢氧化铁是一种可以用于污泥处理的高效除臭剂。     

培养方式对废水脱氮与沼气脱硫污泥驯化影响

实验研究了底物、接种污泥和微生物生长方式对猪场废水脱氮和沼气脱硫耦联污泥驯化及活性恢复的影响,以解决快速富集培养废水脱氮与沼气脱硫微生物的问题。研究发现,就脱氮脱硫均达到60%的时间而言,接种厌氧污泥反应器为9 d,比接种好氧污泥反应器(18 d)和不接种污泥加填料反应器(21 d)更短。以含氮含硫废水为底物驯化时,接种厌氧污泥更有利于脱氮脱硫污泥的驯化;而同为接种好氧污泥时,以含氮含硫废水为底物的驯化方式更有利于脱氮脱硫污泥的驯化。污泥活性恢复实验中,以含氮废水+沼气(H2S)为底物培养驯化的污泥,硫转化活性恢复所用的时间为15 d,比含氮含硫废水为底物驯化污泥的活性恢复时间更长。     

石灰投加比对污泥低温干燥特性及冷凝液性质的影响

为研究污泥石灰低温干燥特性,分别向脱水污泥中投加0%、3%、5%、7%、10%、12%和15%的石灰,对投加石灰后污泥低温干燥过程中含水率和干燥速率变化进行了研究,并对干燥后冷凝液的性质进行了分析。结果表明:低温条件下,向污泥中投加石灰后,污泥干燥过程中的含水率迅速降低,石灰投加比与混合后污泥初始含水率呈线性关系,与污泥临界含水率呈二次函数关系;投加石灰可以提高污泥的最大干燥速率;用干污泥代替部分石灰对污泥进行干燥,既可降低成本,又不影响干燥效率;污泥石灰低温干燥的冷凝液呈弱碱性,随着石灰投加比的增加,冷凝液中COD和TOC浓度降低,NH+4-N浓度略有升高,但冷凝液中污染物浓度均较低,可不经处理直接排入城镇污水处理系统。     

干化床和芦苇床稳定污泥过程中的腐殖化特征简

通过现场实验,考查污泥干化床和污泥干化芦苇床稳定污泥过程中的腐殖质变化特征,重点分析了污泥腐殖化率和污泥腐殖化指数的变化情况。系统运行了3年,包括前2年的污泥负荷期和第3年的自然稳定期,检测分析在第3年进行。实验结果表明,污泥腐殖质含量历月变化不大,基本在1.1%~2.1%范围;总体上污泥的腐殖化率具有上升趋势,同一时间样品芦苇床中污泥的腐殖化率略高于干化床;污泥腐殖化指数呈上升趋势,但芦苇床略低于传统干化床;4—11月,干化床中的污泥腐殖化指数从0.079升高到0.742,芦苇床从0.042升高到0.715。经过3 y的稳定化处理,污泥的腐殖化程度和腐熟度得到有效提高。     

污泥热干化过程中重金属Pb、Cu、Zn的形态转化及稳定特性

基于不同干化工艺条件下,对城市脱水污泥在不同的温度下进行干化预处理研究,对干化后污泥中重金属的量及不同形态进行定量分析,研究污泥干化过程前后影响污泥中重金属含量及形态变化的条件因子。结果表明,污泥中不同重金属的含量差异较大,在不同工艺温度干化作用下,不同重金属形态含量发生了明显的变化,且不同重金属在干化过程中各形态含量变化差异较大。污泥在高温干化作用下,可使一部分重金属的交换态、可还原态和可氧化态向残渣态转化。高温对污泥中重金属形态有较好的稳定作用。研究结果对城市污泥热处理过程中重金属的污染迁移及控制有重要指导意义。     

底物对生物沥滤去除污泥中Cu、Zn的影响

分别以FeSO2·7H2O、单质S粉为底物,对污泥中的重金属进行生物沥滤试验.通过分析生物沥滤过程中pH、Fe2+、SO22-的变化及Cu、Zn的滤出率.探讨不同底物对重金属生物沥滤的影响.试验结果表明,以FeSO2·7H2O或单质S粉为底物.利用污泥中固有的硫杆菌可以降低污泥的pH.从而使重金属滤出.以单质S粉为底物的处理中,污泥pH最低下降到2.1;以FeSO2·7H2O为底物的处理中,pH最低下降到2.6.经14 d的生物沥滤,以单质S粉为底物时,底物为6 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为18.8%和34.8%;以FeSO2·7H2O为底物时,底物为25 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为29.1%和36.8%.优于以单质S粉为底物的滤出效果.     

污泥干化冷凝水水质特征分析

随着我国污泥产量的急剧增加,污泥干化冷凝水的产量也在快速增加.由于污泥干化冷凝水其独特的水质特征,专门针对此类冷凝水的生物处理技术目前还非常不成熟.本研究以污泥导热干化冷凝水为研究对象,分析了其主要的水质特征,并结合实际运行结果,对污泥干化冷凝水的生物处理给出建议.分析结果显示,污泥干化冷凝水pH为5.3左右,氨氮、挥发性脂肪酸(VFA)、COD浓度分别为(1 130 ±320)mg/L、(6 840±1 150)mg/L、(13 810±3 280)mg/L,属于高浓度有机废水.同时,冷凝水中宏量元素和微量元素非常缺乏,会严重影响活性污泥的正常代谢以及沉降性能,通过补加缺乏元素或配比适量生活污水,活性污泥性能可得到明显改善.     

钛石膏改性胶结材干化湖泊污泥效果及机理

通过不同养护龄期下钛石膏改性胶结材和生石灰掺量对城市湖泊污泥干化效果影响的对比研究,揭示了钛石膏改性胶结材干化污泥的效果和机理。实验结果表明,随着养护龄期增长,干化污泥含水率减少量逐渐增大;同一养护龄期,掺20%钛石膏改性胶结材的干化污泥含水率减少量明显高于掺20%生石灰的干化污泥含水率减少量;干化污泥p H趋于8时,掺20%生石灰干化污泥所用时间是掺20%钛石膏改性胶结材所用时间的7.5倍。XRD和SEM分析表明,钛石膏改性胶结材水化生成难溶的水化硅酸钙凝胶和钙矾石晶体,将大量自由水转化为结晶水;同时,水化硅酸钙凝胶、钙矾石晶体和污泥中固体颗粒之间的互相搭接和紧密结合,彻底改变了原污泥松散团聚的结构体系,将干化污泥中各相牢固地粘结成一个整体,这是钛石膏改性胶结材干化效果好的关键。     

石灰干化污泥对土壤重金属稳定化处理的效果

以采自湖南省嘉禾县重金属复合污染土壤为研究对象,采用城市污水处理石灰干化污泥作为稳定剂,对污染土壤进行稳定化处理,并采用TCLP和BCR连续提取法对稳定化效果进行分析和评价。研究结果表明,单独使用石灰干化污泥,TCLP浸出浓度随着干化污泥质量分数的增加而显著减少,干化污泥的质量分数为40%时,稳定化率最大为Zn-98.92%、Cd-99.06%、Pb-96.84%;但是干化污泥的高pH值导致稳定后土壤中As的浸出增加。为了恢复植物生长功能,经过亚铁盐和磷酸调节pH后,石灰干化污泥稳定过的土壤pH有效降低,同时亚铁盐和磷酸有利于促进Pb和Zn的稳定效果;但是对Cd的稳定有负面影响;另外,亚铁盐的加入同时可以减少As的浸出浓度。经处理后土壤中重金属形态由不稳定态转为稳定态,使重金属的浸出浓度明显降低,减少了土壤重金属的浸出毒性。该研究结果表明,石灰干化污泥可以作为资源回收利用,应用于重金属污染土壤的修复中,并能改善稳定后土壤适宜植物生长的理化性质。