超声预处理对剩余污泥微生物燃料电池性能的影响

为了实现剩余污泥资源化,本实验采用了超声波破壁的预处理方式,构建了以剩余污泥破壁处理混合液为阳极液和以KMn O4溶液为阴极液的序批式双室微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFC).将MFC的输出功率密度和COD去除速率作为电池性能的考察指标,研究了超声预处理和投加污泥量对MFC性能的影响.结果表明,随着对投加污泥预处理比(超声预处理污泥量占投加污泥量的比例)和投加污泥浓度的上升,MFC的输出功率密度和COD去除速率也随之上升,在100%污泥预处理比下输出功率密度峰值为296 m W·m-2(Rext=1000Ω);平均COD去除速率为90 mg·L-1·d-1.在投加污泥浓度为8000 mg·L-1时,输出功率密度峰值为476 m W·m-2(Rext=1000Ω);平均COD去除速率为100 mg·L-1·d-1.由实验结果分析,采用超声波破壁预处理高浓度的剩余污泥作为燃料搭建MFC,可提高微生物燃料电池的产电性能和COD去除速率.     

微生物絮凝剂的污泥脱水性能研究

采用酱油曲霉发酵制备的微生物絮凝剂对广州市猎德污水处理厂浓缩污泥的脱水性能进行研究,实验结果表明,酱油曲霉分泌的微生物絮凝剂对浓缩污泥有较好的脱水效果,调理后的污泥比阻可降至8.9×1011m·kg-1,显著地改善了污泥的脱水性能,与对照样相比,脱水率提高了7%,含水率降低了6%,当絮凝剂的投加量为污泥体积的5%、干重质量浓度为5.8mg·l-1时,污泥的脱水效果最佳,污泥脱水率从75.6%提高到82.6%,污泥含水率从82.4%降到76.4%.微生物絮凝剂和聚丙烯酰胺(PAM)复合使用有助于改善污泥的脱水性能,当10mL116mg·l-1微生物絮凝剂和6mL 1g·l-1PAM复合使用时,污泥的脱水率为82.9%,脱水后污泥的含水率为76.1%.     

生石灰与微波协同作用对污泥脱水的影响

采用生石厌与微波协同作用,对广州市猎德污水厂浓缩污泥脱水的影响进行了实验研究.结果表明,单独投加生石灰,加入量为40 g·L-1时,污泥比阻由原来的4.72×1013m·kg-1降至1.9×1013m·kg-1,降低了约96%;单独使用微波调理污泥,在800W功率微波下辐射100s,可使污泥比阻由原来的4.72×101...     

阳离子聚丙烯酰胺联合稻壳粉调理城市污泥脱水的研究

实验研究了阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)联合稻壳粉在污泥调理脱水中的应用。以污泥比阻(SRF)和污泥净产率(YN)作为污泥脱水性能的主要参考指标,优化CPAM与稻壳粉联合调理污泥的投加顺序以及投加量。结果表明,当CPAM的投加量为5.01 g/kg污泥干重,稻壳粉的投加量为50%污泥干重时,污泥的脱水性能达到最优,与单独投加CPAM相比,污泥比阻由原来的13.3×10~9m/kg降低为4×10~9m/kg,污泥净产率由原来的65.96 kg/(m^2·h)升高为226.95 kg/(m^2·h)。通过污泥滤液Zeta电位、污泥泥饼微观结构以及可压缩性系数分析CPAM联合稻壳粉调理污泥的机理,表明稻壳粉本身不具有电荷中和作用,其主要作用在于改变污泥泥饼的微观结构,使污泥内部形成一个多孔和多通道的骨架结构,从而有效提高污泥的脱水性能。     

十二烷基苯磺酸钠(SDBS)-氢氧化钠耦合污泥脱水技术研究

研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)-氢氧化钠(NaOH)耦合预处理对污泥特性的影响,分析了不同预处理条件下污泥溶解性化学需氧量(SCOD)、挥发性悬浮物(VSS)、总悬浮物(TSS)和有机酸溶出率随时间的变化规律,并进一步探讨了其对污泥脱水性能的影响.结果表明,SDBS-NaOH耦合作用时能有效地加速VSS和TSS的溶解,提高污泥水解相SCOD的浓度,当SDBS和NaOH的投加量分别为0.02g·g-1污泥(污泥干基,下同)和0.1g·g-1污泥时,VSS溶解效率高达64.0%,此时TSS含量最低,仅为23.2mg·l-1;另外,当SDBS和NaOH添加量分别为0.02和0.25g·g-1时,污泥的脱水性能良好,脱水后污泥的含水率可降到72%左右,而未预处理的污泥其含水率高达84%。     

阳离子表面活性剂与石灰联合调理对污泥脱水性能的影响

以污泥比阻(SRF)、污泥毛细吸水时间(CST)和脱水率为评价指标,研究了两种阳离子表面活性剂(A:松香基双-三甲基氯化铵、B:乙撑基双十二烷基二甲基溴化铵)与石灰联合调理对剩余污泥脱水性能的影响.结果表明:(1)两种表面活性剂与石灰联合调理均能产生良好的协同作用,当表面活性剂A、B的投量分别为9 g/100 g干基污泥(DS),石灰投量为15 g/100 g DS时,污泥SRF分别降低为原泥的17.7%和23.0%;污泥CST降至52.3 s和70.5 s,脱水率分别达到了86.9%和84.2%,明显改善了污泥脱水性能;(2)表面活性剂和石灰联合调理对污泥絮体及胞外聚合物产生明显的影响,随着投加量的增加,使得污泥滤液中蛋白质及多糖含量呈增加趋势,联合调理改善了污泥脱水性能.     

生物沥浸联合类Fenton作用对污泥脱水性能的改善

为了解生物沥浸促进下的类Fenton调理对污泥脱水性能的影响,采用序批式恒温培养法,以比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、过滤时间(TTF)和上清液中胞外聚合物(EPS)组分含量等指标,比较生物沥浸、Fenton氧化以及生物沥浸联合类Fenton氧化3种调理方法对污泥脱水速率和脱水程度的影响,并探讨其调理机制.结果表明,污泥经过生物沥浸联合类Fenton氧化调理后,比阻和毛细吸水时间分别从14.0×10~(12) m/kg和24 s下降到0.178×10~(12) m/kg和7.7 s,脱水性能较单独生物沥浸提高80.0%,与单独Fenton相比提高90.6%.此外,H_2O_2投加量对污泥的脱水效果具有重要影响,在本研究条件下最佳H_2O_2投加量是20 mg/g DS(干物质).因此,生物沥浸联合类Fenton作用可显著改善污泥脱水性能,EPS释放、Fe~(3+)絮凝和大量结合水转化为自由水是促进污泥脱水的主要原因.     

双频超声改善剩余污泥的脱水性能研究

为了探索双频超声预处理对剩余污泥脱水性能的影响,选择单独频率17、33 k Hz和双频17+33 k Hz,进行单位总固体(TS)不同超声能量水平(0~12 000 k J·kg~(-1))下的序批式实验,通过测定污泥比阻和泥饼含水率来表征污泥可过滤性和离心脱水性能的变化。结果表明,在低能量水平下,双频超声对污泥脱水性能的改善效果远优于单频超声,17、33和17+33 k Hz 3种频率下污泥比阻较原泥最大降低44.67%、57.30%和80.41%。在双频、超声能量1 000 k J·kg~(-1)条件下泥饼含水率较原泥最大降低20.62%。随着超声能量的增加,污泥平均粒径不断下降,污泥降解度不断增加,表明污泥胞外聚合物和细胞中的有机质不断从固相向液相转移。双频较单频的能量利用效率高,使得双频在更低的能量条件下达到更好的脱水效果,这为超声预处理技术在实际应用中的推广提供了科学支撑。     

水解酸化与序列间歇式活性污泥法(SBR)结合工艺处理餐饮废水

分别研究了SBR法,水解酸化预处理及工艺组合对餐饮油脂废水的处理效果,确定了最佳处理工艺.同时,实验考察了曝气时间、污泥沉降比、溶解氧等因素与处理效果的关系,从而确定最佳的反应条件.结果表明,在曝气时间为2 h、SV为30%、DO为3 mg.L-1的条件下,SBR工艺处理餐饮油脂废水中COD、动植物油脂的平均去除率分别达到91.2%、82.5%;经水解酸化预处理,出水COD、动植物油脂平均浓度分别为1062.90 mg.L-1、50.66 mg.L-1,去除率均值分别为36.9%、83.5%;经水解酸化+SBR组合工艺处理后,废水出水COD平均浓度为93.66 mg.L-1,去除率高达94.8%,出水动植物油脂浓度为4.9 mg.L-1,去除率为98.25%.     

Fenton氧化对印染污泥脱水性能的影响

采用Fenton氧化法对印染污泥进行预处理,研究印染污泥中TSS、VSS、CST、SRF等脱水性能指标的变化规律.结果表明,当pH值为2.0,H2O2和Fe2+投加量分别为428 mg.g-1(干泥)和42.8 mg.g-1(干泥),反应时间1.5 h、反应温度80℃时,Fenton氧化后印染污泥的脱水效果最佳.在该条件下,TSS由18.66 g.L-1下降至4.82 g.L-1,去除率为74.17%;CST和SRF分别由98.6 s和6.03×1011s.2g-1下降至18.9 s和8.42×1010s.2g-1;污泥的平均粒径和中值粒径分别由53.8μm和42.9μm下降至19.8μm和16.2μm.     

污泥超声破解效应及厌氧消化性能研究

针对超声破解污泥的可行性进行了实验研究,重点考察了超声频率、比能耗、作用时间等因素对破解效应的影响,探讨了破解污泥的厌氧消化性能。结果表明,超声作用的施加可使污泥固体有效破解,污泥细胞内的活性有机物被释放至水相并形成溶解性有机物,表现为SCODCr的显著增加;采用低频、高比能耗及延长作用时间有利于获取高的SCODCr增加值;污泥在频率25kHz、比能耗2.0W/mL、作用时间30min条件下破解,其厌氧消化累计产气量可从破解前的268mL提高到473mL,相应TCODCr去除率、VS去除率分别从39.1%、33.5%提高至54.3%、61.7%。研究结果表明采用超声破解技术提高污泥的厌氧消化性是可行的。     

外源和内源呼吸模式下好氧活性污泥的微生物群落演替及生物活性特征

通过模拟好氧活性污泥实验,采用PCR-DGGE技术并监测不同时期的CODCr、脱氢酶和总蛋白质的质量浓度,研究在外源和内源呼吸模式下,微生物群落结构及相关生物活性的变化。结果表明：未添加碳源处理中 CODCr的质量浓度稳定在100 mg·L-1左右;脱氢酶的质量浓度从1μg·mL-1降低到接近0μg·mL-1;总蛋白的质量浓度从0.05 mg·mL-1上升至0.07 mg·mL-1后下降至0.01 mg·mL-1左右;同时,微生物群落结构变化不大。外加葡萄糖处理中CODCr的质量浓度从1000 mg·L-1下降并稳定在100 mg·L-1左右;脱氢酶的质量浓度从2μg·mL-1上升到5μg·mL-1;总蛋白的质量浓度均从0.05 mg·mL-1上升至0.07 mg·mL-1后下降至0.005 mg·mL-1左右;同时,微生物群落多样性呈现收敛趋势。内源和外源呼吸模式下的活性污泥中,变形菌门（ Proteobacteria ）都是绝对优势种群,其次是拟杆菌门（ Bacteroidetes ）。内源呼吸末期δ-变形菌门（Deltaproteobacteria）消失,外源呼吸末期硝化螺菌门（Nitrospirae）消失。     

Improvement of sludge dewaterability with modified cinder via affecting EPS

The relationship between the improvement of sludge dewaterability and variation of organic matters has been studied in the process of sludge pre-conditioning with modified cinder, especially for extracellular polymeric substances (EPS) in the sludge. During the conditioning process, the decreases of total organic carbon (TOC) and soluble chemical oxygen demand (SCOD) were obviously in the supernatant especially for the acid modified cinder (ACMC), which could be attributed to the processes of adsorption and sweeping. The reduction of polysaccharide and protein in supernatant indicated that ACMC might adsorb EPS so that the tightly bound EPS (TB-EPS) decreased in sludge. In the case of ACMC addition with 24 g·L^–1, SRF of the sludge decreased from 7.85 × 10¹² m·kg^–1 to 2.06 × 10¹² m·kg^–1, and the filter cake moisture decreased from 85% to 60%. The reconstruction of “floc mass” was confirmed as the main sludge conditioning mechanism. ACMC promoted the dewatering performance through the charge neutralization and adsorption bridging with the negative EPS, and provided firm and dense structure for sludge floc as skeleton builder. The passages for water quick transmitting were built to avoid collapsing during the high-pressure process.

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Low intensity ultrasound stimulates biological activity of aerobic activated sludge

This work aims to explore a procedure to improve biological wastewater treatment efficiency using low intensity ultrasound. The aerobic activated sludge from a municipal wastewater treatment plant was used as the experimental material. Oxygen uptake rate (OUR) of the activated sludge (AS) was determined to indicate the changes of AS activity stimulated by ultrasound at 35 kHz for 0–40 min with ultrasonic intensities of 0–1.2 W/cm². The highest OUR was observed at the ultrasonic intensity of 0.3 W/cm² and an irradiation period of 10 min; more than 15% increase was achieved immediately after sonication. More significantly, the AS activity stimulated by ultrasound could last 24 h after sonication, and the AS activity achieved its peak value within 8 h after sonication, or nearly 100% higher than the initial level after sonication. Therefore, to improve the wastewater treatment efficiency of bioreactors, ultrasound with an intensity of 0.3 W/cm² could be employed to irradiate a part of the AS in the bioreactor for 10 min every 8 h.     

Enhancement of sludge gravitational thickening with weak ultrasound

Gravitational thickening is the prevailing method to reduce sludge volume but the process is slow and usually requires addition of polyelectrolyte(s). This paper investigated the potential benefits of sonication on enhancing the sludge gravitational thickening with very low energy dose, so called “weak ultrasound”. Results showed that weak sonication significantly changed the sludge settlability and the main mechanism was release of the loosely bounded extracellular polymeric substances. The changes in sludge behaviors by sonication were strongly influenced by power density and sonication duration. Lower sound frequency was slightly better than higher frequency. Weak sonication (<680 kJ·kg^-1 DS) improved the sludge gravitational thickening while high ultrasonic energy deteriorated the process. Considering both the sludge thickening efficiency and energy consumption, the optimum conditions were 0.15 W·mL^-1, 7 s, and 25 kHz. Under such conditions, the energy dose was only 155 kJ·kg^-1 DS, much lower than literature reports, and the sludge settling time was shortened from 24 h to 12?h. Weak sonication could substitute expensive polyelectrolyte coagulant for sludge thickening. Combination of weak sonication and polyelectrolyte could further reduce the settling time to 6 h. The final water content of the thickened sludge was not changed after sonication or polyelectrolyte addition.     

由一株青霉菌产生的聚乙烯醇降解酶

从纺织污水活性污泥中筛选得到一株新型聚乙烯醇(PVA)降解酶产生菌,根据形态学特征鉴定该菌属于青霉属(Penicillium sp.),实验室编号WStt02-21.这是由霉菌产生PVA降解酶的首例报道.在考察了菌株WSH02-21基本生长和产酶特性的基础上,研究了营养条件对PVA降解酶合成的影响.通过对营养条件的单因素考察和正交试验,确定了最优培养条件为PVA 40 g L-1、葡萄糖3.0 g L-1、NH4Cl 8.0 g L-1、KH2PO4 2.0 g L-1、酵母膏1.0 g L-1、:MgSO40.5 g L-1。、CaCl2 1.0 g L-1、NaCl 0.02 g L-1、FeSO4·7H2O 0.02 g L-1,初始pH 6.4.其中PVA浓度是影响Penicilliumsp.WSH02-21合成PVA降解酶的最重要因素.采用最优化条件进行验证试验,PVA降解酶酶活(4.4 U mL-1)略高于正交试验中的的最高酶活(4.3 U mL-1).图7表2参11     

铁浓度诱导的三角褐指藻生长和生化组分变化

采用试验生态学方法,以海洋硅藻三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为研究材料,设置一系列铁浓度处理(3.15mg·L-1、6.30 mg·L-1、9.45 mg·L-1、18.90 mg·L-1和34.65 mg·L-1),着重测定藻液光密度(OD450)、比生长率、藻细胞密度、藻生物量、叶绿素含量和蛋白质含量等生理生化指标,探讨铁浓度对海洋微藻生长特性和生化组分的影响.结果表明,铁浓度对三角褐指藻的生长状况产生了显著的影响.三角褐指藻经培养48 h后,不同铁浓度下的藻液光密度(OD450)存在显著的差异,6.30 mg·L-1铁浓度下的藻液光密度值(OD450)最高,而随着铁浓度的进一步升高,藻液光密度值(OD450)却明显降低;比生长率和藻细胞密度在3.15 mg·L-1到9.45 mg·L-1铁浓度范围内随着铁浓度升高而增大(最大值分别约为0.609 d-1和1200×104 cell·mL-1),但高于9.45 mg·L-1的铁浓度显著降低了比生长率和藻细胞密度;在试验所设置的铁浓度范围内,藻生物最表现出随铁浓度的升高而增大的趋势,34.65 mg·L-1铁浓度下的藻生物量高达0.460 mg·ML-1.同样地,微藻叶绿素a含量和蛋白质含量也明显地受到铁浓度的影响.在3.15 mg·L-1到18.90 mg·L-1铁浓度范围内,叶绿素a含量逐渐增高(最大值为2.41 mg·L-1);同样地,蛋白质含量在9.45 mg·L-1.铁浓度下达到最大值(0.153 mg·mL-1),而随着铁浓度的逐渐升高,叶绿素和蛋白质含量却明显降低.研究结果表明.铁浓度诱导海洋微藻的生长及代谢发生变化.一定较高浓度的铁显著地促进了藻细胞的生长繁殖和藻细胞化学组分的转化和积累.这些发现将有利于加深认识铁浓度在海洋生态系统中扮演的角色,进一步明确赤潮爆发的生理生态机制,从而有助于人们采取有效的预测、预防和管理措施以降低赤潮的危害.     

The impact of ultrasonic treatment on activity of ammonia-oxidizing bacteria and nitrite-oxidizing bacteria in activated sludge

Conditions for ultrasonic treatment to achieve partial nitritation are optimized. Ultrasound reduces metabolic activity and releases intracellular metabolites. Mechanical shearing is essential to inhibit nitrite oxidation. The ultrasonic treatment of sludge has been considered as an effective method to facilitate the partial nitritation of municipal sewage. This study aims to reveal the effects of ultrasound on ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and nitrite-oxidizing bacteria (NOB). The impact factors including ultrasonic irradiation time and intensity, sludge concentration, thermal effect and released free radicals were studied. The maximized difference between the changes in AOB and NOB activities were obtained with 10 g mixed liquor suspended solids (MLSS)/L, using 0.9 kJ/mL ultrasonic energy density and 12 h interval time. The increased ultrasonic intensity destroyed the floc structure of activated sludge, increased the microbial death, and decreased the cellular ATP level. Further, the mechanism exploration indicated that the mechanical shearing could be a critical factor in achieving the nitritation with inhibitory effect on nitrite oxidation.     

Cu2+对普通小球藻的光合毒性：初始藻密度的影响

为了研究Cu2+对普通小球藻的光合毒性以及初始藻密度对Cu2+光合毒性的影响,将初始密度为107mL-1的普通小球藻暴露于Cu2+的6个浓度(0、5、10、20、30和40μmol.L-1)中进行96 h的毒性暴露实验,在2、48和96 h分别利用叶绿素荧光仪(MAXI-Imaging-PAM)测定各项叶绿素荧光参数,同时,针对3个不同初始密度的普通小球藻(2×106、5×106和2×107mL-1),测定并比较了其暴露于0、20和40μmol.L-1的Cu2+12 h后,叶绿素荧光参数的变化。不同初始藻密度的毒性实验结果显示,初始藻密度为2×106mL-1时,20和40μmol.L-1Cu2+可完全抑制普通小球藻的光合作用;当初始藻密度增加到5×106和2×107mL-1时,40μmol.L-1Cu2+对普通小球藻的实际光合作用效率仅有约75%和25%的抑制。这表明初始藻密度越大,Cu2+的光合毒性越弱。但随着初始藻密度的增加,初始藻密度的变化对Cu2+光合毒性的影响减弱。初始藻密度为107mL-1时的毒性实验结果显示,暴露于20~40μmol.L-1Cu2+2 h后,普通小球藻的光合作用即受到抑制,且该抑制程度随Cu2+浓度的增加而增强,并随着暴露时间的延长有所缓解。随着Cu2+浓度的增加,最大量子产量(Fv/Fm)、实际量子产量(Yield)、相对电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)逐渐降低,非光化学淬灭系数(NPQ/4)逐渐上升。研究结果表明,Cu2+对普通小球藻的光合作用有一定的抑制作用,其机理可能为通过引起PSII系统反应中心的部分失活,导致PSII系统反应中心的开放比例减少,引起电子传递速率降低以及ATP和NADPH的合成减慢,从而使光合作用速率下降;初始藻密度对Cu2+的光合毒性大小有较大的影响,故在进行藻类的毒性实验时,也应关注初始藻密度的影响。     

不同氮浓度下三角褐指藻生长特性和化学组成

三角褐指藻是一类海洋单细胞硅藻,富含多不饱和脂肪酸,可以作为鱼、虾、贝等理想的饵料。而近年该藻曾多次在我国沿海海域发生暴发性增殖,给当地生态环境带来了一定的影响。为了探讨不同氮浓度对三角褐指藻生长特性和化学组成的影响,设置了低氮(44 μ mol.L-1)、中氮(880 μmol.L-1)和高氮(4 400 μmol.L-1)浓度三种处理,着重测定三角褐指藻的细胞密度、比生长率、生物量、可溶性糖、蛋白质含量和叶绿素含量等指标。结果表明,高氮浓度明显地促进了藻细胞的生长繁殖。高氮浓度下的藻细胞密度、比生长率和生物量分别比低氮浓度下的提高了 5.38 倍、0.81 倍和 2.86 倍。藻生长前期,高氮浓度和中氮浓度下的生长曲线相似,呈现一个"S"型的曲线。另外,高氮浓度下的藻细胞可溶性糖、蛋白质和叶绿素a含量分别是低氮浓度下的 2.5 倍、1.5 倍和 15 倍,说明高氮浓度促进了藻细胞化学组成的转化和积累。结果揭示,氮浓度可能是导致三角褐指藻近年在我国沿海海域发生暴发性增殖的重要因素。