SDS促进复合酶水解法提取剩余污泥蛋白质条件的响应面优化分析

以江苏省常州市某市政污水处理厂的污泥为原料,将十二烷基硫酸钠(SDS)作为添加剂,研究其对复合酶(碱性蛋白酶∶木瓜蛋白酶=4∶1)水解法提取剩余污泥蛋白质的促进作用,并根据前期试验结果,在确定液固比为5∶1和复合酶加酶量为5.23%的条件下,以剩余污泥蛋白质的提取率为指标,通过对SDS投加量、反应温度、初始pH值和反应时间因素进行单因素试验和响应面优化试验,确定SDS促进复合酶水解法提取剩余污泥蛋白质的最佳提取条件和各因素对SDS促进复合酶水解法提取剩余污泥蛋白质提取率的影响显著性大小。结果表明:最佳提取条件为液固比5∶1、复合酶加酶量5.23%、初始pH值7.4、反应温度56.9℃、反应时间2.6h、SDS投加量8.16%;在最佳提取条件下剩余污泥蛋白质提取率的最大值可达69.12%,比仅使用复合酶的提取率(60.83%)提高了8.29%;各因素对SDS促进复合酶水解法提取剩余污泥蛋白质的影响显著性由强至弱表现为反应温度初始pH值SDS添加量反应时间。     

污泥基发泡保温材料的制备及性能分析

随着污水处理厂污泥产量急剧增长,污泥资源化利用至关重要,将污泥制备成泡沫保温材料,可满足我国可持续发展战略的需求。主要研究了发泡剂和稳泡剂复配比对发泡倍数及泡沫半衰期影响,优选出最佳发泡材料OP及纤维素醚的配比分别为0.6%和0.3%。在此基础上,通过正交实验研究污泥添加比、水泥添加比和水料比对发泡保温材料性能的影响,建立综合性能指标,获得污泥基发泡保温材料性能影响因素顺序为水料比>污泥添加比>水泥添加比。当污泥添加比、水泥添加比、水料比分别为12.5%、55.5%、0.5%时,材料性能最佳,抗压强度、导热系数和密度分别为0.32 MPa、0.072 W/(m·K)和624.4 kg/m3,满足无机发泡材料抗压强度C0.3,干密度等级A07 (JG/T 266—2014《国家建筑工业行业标准》)。     

钙盐法处理太阳能电池生产含氟废水的污泥产量及成分研究

太阳能电池板生成过程中会产生大量高浓度含氟废水,一般采用沉淀法处理并产生大量化学污泥。此类污泥成分复杂、硅含量高、处理处置困难,且因含氟而具有潜在危害性,因此需从源头削减其产量。研究了不同药剂、药剂量、pH值等反应条件下,污泥的产量系数及成分差异。综合考虑出水氟离子浓度、污泥产量、药剂成本等因素,选用工业级氢氧化钙为沉淀剂,按n(Ca)∶n(F)=1∶1的配比投加,反应pH=6.5~7.0。此条件下除氟的干污泥产率约为3.59 g/g。     

碱热回收污泥蛋白质的条件优化及反应动力学

为充分提取污水厂剩余活性污泥中的微生物蛋白,优化提取剩余污泥中蛋白质的工艺条件,文章以污水处理厂剩余污泥为材料,采用强碱加热水解污泥提取蛋白质。以正交试验考察了pH值、水解温度、原料含水率、水解反应时间等因素对提取蛋白质的影响,结果表明:水解过程中各因素对蛋白质回收率作用大小为:pH温度反应时间含水率,得出较优的工艺条件为:pH=13,T=100℃,t=4 h,W=90%,此条件下的蛋白质提取率为56.82%。反应动力学表明:强碱加热有利于污泥水解反应的进行,但反应温度过高会加剧氨基酸的分解速率,不利于污泥蛋白质的回收。     

芬顿试剂与DDBAC联合调理污泥的工艺优化

研究了不同pH值下芬顿试剂(H2O2/Fe2+)与表面活性剂(DDBAC)联合调理对污泥脱水性能的影响,以污泥滤饼含水率(WC)和毛细吸水时间(CST)作为评价指标进行单因素试验,得出pH值以及药剂投加量最佳范围.然后通过以响应曲面优化法(RSM)为依据的Box-Behnken试验,建立了WC和CST减少率二次多项式预测模型,进而得到各影响因素的最优值.结果表明,联合调理过程中pH=3.91,H2O2、Fe2+和DDBAC的投加量分别为47.60, 38.60, 58.20mg/g时, WC降至60.26%, CST减少率升至89.89%, 污泥脱水性能明显改善.同时,在最优条件下进行了验证试验,试验结果与模型预测值基本吻合,表明基于响应曲面法所得的最佳工艺参数准确可靠,对相关污泥处理及条件优化具有一定的指导意义.     

酸水解法提取剩余污泥蛋白质的条件优化

为充分提取污水污泥中的细胞蛋白,实现污泥的增值利用,以青岛市李村河污水处理厂剩余污泥为材料,采用酸水解法提取剩余污泥中的蛋白质. 经正交试验综合考察了水解温度、水解时间、反应体系pH和固液比(污泥样品质量(g)/加水体积(mL))等因素对剩余污泥蛋白质提取率的影响. 结果表明:水解温度和反应体系pH对蛋白质提取率的影响较大;通过试验获得的提取污泥蛋白质的最优工艺条件是水解温度为121 ℃,水解时间为5 h,反应体系pH为1.25,固液比为1∶3.0.在上述条件下,剩余污泥蛋白质提取率可达62.71%,水解后的剩余残渣经干燥后测定可知,其质量相对于原污泥样品质量(干重)削减率达到30.49%. 试验证明,选用该法不仅可以达到破解剩余污泥细胞并释放蛋白质的目的,还可以使污泥减量.      

乳品废水活性污泥沉降特性研究

针对活性污泥法处理乳品工业废水过程中产生大量活性污泥的现状,研究不同温度、pH和沉降时间对活性污泥沉降的影响,旨在阐明活性污泥沉降性能的最佳条件,最大限度降低活性污泥在污水处理系统中所占的体积。试验结果表明当污泥沉降时间为120 m in时,pH6.0,35℃条件下污泥沉降体积为54%;pH7.0,45℃条件下污泥沉降比为54%;pH8.0,45℃污泥沉降体积比为55%;pH9.0,55℃条件下污泥沉降体积为52%;pH 10.0,5℃、15℃、25℃、35℃、45℃和55℃条件下污泥沉降体积比相近,均在60%以上。结合乳品废水处理的实际情况,pH6.0~9.0,温度35℃~55℃,污泥沉降时间为120 m in,污泥沉降效果较好,体积比可达到52%~54%。     

响应面法优化印染废水的脱色研究

以肼黄染料废水为模拟对象,在单因素试验的基础上通过响应面法优化Fenton氧化的脱色效果,研究了初始pH值、Fe2+投加量和H2O2投加量3个因素在该废水脱色过程中的显著性和交互性.结果表明,这3个因素对肼黄染料废水的脱色率的影响均具有显著性,且初始pH值与Fe2+投加量的交互影响、Fe2+投加量与H2O2投加量的交互影响也具有显著性.响应面法优化得到的最佳脱色工艺:初始pH值为3.19,Fe2+质量浓度为23.2 mg/L,H2O2质量浓度为345.4 mg/L,反应温度45℃,反应时间5 min;在此条件下的理论脱色率为90.85％,与3次实际平行试验的脱色率均值仅相差2.30％.     

市政改性污泥脱水性能探讨

采用正交实验设计方法,以氯化铁溶液及改性黏土为调理剂,探究不同温度下污泥脱水性能的改变。以污泥的毛细吸水时间(CST)为指标,对药剂最佳投配比例和最佳反应温度进行优化设计。结合扫描电镜、红外光谱分析、zeta电位分析了改性机理。结果表明,在氯化铁投加7%、改性黏土投加50%(投加量均以污泥干基计)、反应温度为60℃的条件下,CST取得最小值22.12 s;改性后污泥絮体结构松散,呈多孔状,有利于水分脱离。     

给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附性能

给水厂污泥具有较强的吸附能力,可作为从水溶液中去除重金属的潜在吸附剂。通过试验分析了给水厂污泥(WTR)作为吸附剂去除溶液中Hg(Ⅱ)时,pH值、Hg(Ⅱ)初始浓度、污泥粒径以及温度对Hg(Ⅱ)吸附性能的影响,确定了吸附过程的动力学及吸附等温模型,并探究了其吸附机理。结果表明：溶液pH值对给水厂污泥吸附Hg(Ⅱ)具有较大影响,当pH=8.0时吸附效果最佳。采用粒径较小的污泥有利于对Hg(Ⅱ)的吸附,污泥对Hg(Ⅱ)的吸附量随着初始浓度的增加而增加。给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,平衡等温线符合Langmuir吸附等温模型,25℃条件下pH为7.0时污泥的饱和吸附量达到69.13 mg/g。升温有利于给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附。通过分析吸附前后污泥比表面积和微孔体积的变化发现,颗粒内扩散是给水厂污泥吸附Hg(Ⅱ)的限速步骤。     

陶粒负载纳米TiＯ2催化臭氧化降解水中微量硝基苯

制备了以陶粒为载体的纳米二氧化钛催化剂,并以硝基苯为稳定性有机污染物的目标降解物,研究了其对臭氧化的催化性能,对影响催化效果因素及降解机理进行了探讨.实验对不同温度条件下烧结的催化剂催化臭氧化有机物能力进行了比较,使用SEM进行表征,确定最佳烧结温度.通过改变催化剂投量、硝基苯初始浓度、pH值、添加不同浓度自由基抑制剂和催化剂重复使用实验等,表明在700℃温度下烧结的催化剂具有最大催化活性;硝基苯臭氧化反应中主要氧化剂为羟基自由基,其降解反应为一级反应;硝基苯的去除率随催化剂投量增加而增大;在pH为10时催化剂具有最好的催化效果,对硝基苯的去除率为46.5%;催化剂连续3次重复使用性能良好.     

陶粒负载纳米TiO2催化臭氧化降解水中微量硝基苯

制备了以陶粒为载体的纳米二氧化钛催化剂,并以硝基苯为稳定性有机污染物的目标降解物,研究了其对臭氧化的催化性能,对影响催化效果因素及降解机理进行了探讨.实验对不同温度条件下烧结的催化剂催化臭氧化有机物能力进行了比较,使用SEM进行表征,确定最佳烧结温度.通过改变催化剂投量、硝基苯初始浓度、pH值、添加不同浓度自由基抑制剂和催化剂重复使用实验等,表明在700℃温度下烧结的催化剂具有最大催化活性;硝基苯臭氧化反应中主要氧化剂为羟基自由基,其降解反应为一级反应;硝基苯的去除率随催化剂投量增加而增大;在pH为10时催化剂具有最好的催化效果,对硝基苯的去除率为46.5%;催化剂连续3次重复使用性能良好.     

热碱处理对污水处理厂污泥特性的影响研究

热碱处理是一种重要的污泥预处理方法.选取污泥浓度、p H、温度和处理时间这4个因素,采用正交试验,研究了这些因素对污水处理厂污泥融胞、污泥浓度及污泥形态等污泥特性的影响,以对污泥热碱处理的条件进行优化.结果表明,这4个因素对污泥融胞、污泥浓度和污泥形态特征影响的显著性均为:p H温度时间污泥浓度.此外,这4个因素对释放单位污泥溶解性化学需氧量(SCOD)和减小污泥浓度的最佳组合条件为:污泥浓度36.55 g·L-1、p H 12.45、温度175℃和处理时间60 min,而对减小污泥粒径和分形维数的最佳组合条件为:污泥浓度36.55 g·L-1、p H 12.5、温度175℃和处理时间45 min.     

利用白云石石灰去除和回收污泥消化液中磷的响应面法优化研究

针对污水处理厂污泥消化上清液的组成特点,利用白云石石灰去除和回收污泥消化液中的磷.同时,根据Box-Behnken Design实验设计及响应面法进行工艺优化,对实验过程中药剂的投加量(X1)、反应初始pH值(X2)及反应温度(X3)3个重要影响因素的单独作用及各因素之间的交互作用进行了考察,并建立了数学模型.结果表明,响应曲面模型拟合度较高(R2为0.9680),回归方程中X1、X2、X3、X1X3、X21、X22对磷去除率影响显著;综合考虑操作的简便性及经济性,选取最佳条件组合为:白云石石灰投加量300 mg·L-1,初始pH值9.0,反应温度25℃,验证实验结果为89.08%,与预测值相比偏差为0.39%.通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线衍射表征技术分析结晶沉淀组成和晶形特征,表明产物中含有磷酸铵镁晶体、无定形磷酸钙及杂质碳酸钙等.     

双氧水与硫酸铝联用改善污泥脱水性能的试验研究

基于化学溶胞和絮凝剂单独调理污泥,均能在一定程度上改善污泥脱水性能。通过联用双氧水和硫酸铝对污水厂剩余污泥进行调理,分析两者联用对污泥脱水性能的改善效果,探求最佳的试验条件。将污泥脱水滤液回用至原泥(含水率80%),探求滤液回用在两种药剂联用下对脱水性能的改善效果。试验结果表明:在双氧水和硫酸铝联合调理下,污泥的脱水性能有明显改善;两者联用的最佳条件如下:初始污泥pH=3,投加2 mL/L(AR H_2O_2体积/湿污泥体积)的双氧水,调理60 min,再投加0.2 g/g的硫酸铝。     

化工污泥基轻质填料的制备研究

以化工污泥焚烧灰渣和粘土为原料,添加自制无机重金属稳定剂S01,经烘干、预热、焙烧等工艺过程,制备了粒径为10~20mm的水处理用填料。通过单因素实验考察了S01添加量、烧结温度、化工污泥焚烧灰渣添加量、烧结时间等工艺条件对填料性能(堆积密度、吸水率)的影响,确定了填料的最佳制备条件:S01无机重金属稳定剂添加量4%,化工污泥焚烧灰渣添加量40%,烧结温度1 150℃,烧结时间10 min。在此条件下,填料的堆积密度为844.1 kg/m3,吸水率为9.27%,重金属浸出浓度远远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)中规定的浓度限值。采用扫描电镜观察了填料表面和内部孔隙特征,发现最佳制备条件下制得的填料表面粗糙多孔,内部具有发达的孔道结构。     

从造纸污泥中提取木质素制备缓蚀阻垢剂

以造纸污泥为原料,用碱溶酸析法提取其中的木质素,对木质素进行磺化改性后,与有机磷、锌盐等进行复配,以提高缓蚀阻垢效果。探讨了主原料配比、药剂投加量、反应温度、反应时间等对药剂性能的影响。结果表明:由该法制备的缓蚀阻垢剂性能较好,为造纸污泥的综合利用提供了一条新途径。     

污泥灰对模拟染料废水的吸附研究

以南京市江心洲污水处理厂污泥为原料热解制得污泥灰,并将其用于吸附直接耐酸大红4BS和活性艳红K-2BP模拟染料废水.考察了吸附剂投加量、吸附时间、温度和pH值对吸附效果的影响,并对其吸附动力学特征进行了探讨.结果表明,反应温度、吸附时间和吸附剂投加量对吸附效果有影响,而废水pH变化则不会引起脱色率的较大改变.室温下,4BS和K-2BP的最佳污泥投加量分别为3g·L-1、10g·L-1.4BS在最佳反应条件（反应时间为25min,反应温度为40℃）下,脱色率可达93%;K-2BP在最佳反应条件（反应时间为150min,反应温度为40℃）下,脱色率约为73%.     

餐厨垃圾油水分离工艺条件优化试验研究

为优化餐厨垃圾油水分离工艺条件,采用单因素试验考察了原液加水量、p H值、加热温度、搅拌强度和工业盐用量等条件对油水分离效果的影响,最佳参数通过L9(34)正交试验确定。结果表明:原液加水量、加热温度、pH值、搅拌时间、工业盐用量宜分别控制在40%、75～85℃、1.0～3.0、20 min和1.0%～2.0%;影响油水分离效果的因素显著性关系为p H值加水量加热温度工业盐用量;最佳油水分离条件为加水量40%、pH值3.0,工业盐用量2.0%、加热温度80℃、搅拌时间20 min,在此条件下的分离出的油量为234.93 g/L。     

底物和中间产物对餐厨垃圾厌氧消化污泥表面张力、黏度和发泡潜能的影响

餐厨垃圾厌氧消化(Anaerobic digestion,AD)系统中含有大量具有表面活性的物质,这些物质的存在会改变厌氧消化污泥的表面张力及发泡潜能,甚至诱发严重的泡沫现象.了解这些物质对污泥表面性质和发泡潜能的影响,对预防厌氧消化系统泡沫的产生和过程恢复具有重要意义.因此,本文以餐厨垃圾中温厌氧消化污泥为研究对象,分别考察不同浓度的底物和中间代谢产物的单组分及其组合对污泥表面张力、黏度、发泡趋势(Foam tendency,FT)和泡沫稳定性(Foam stability,FS)的影响.结果表明,污泥的表面张力、黏度与污泥的发泡趋势、泡沫稳定性之间并没有一致的相关性,确定污泥发泡潜能的最佳方法是测定污泥的发泡趋势和泡沫稳定性.在餐厨垃圾厌氧消化反应体系中,油酸和明胶可以大幅提高污泥的发泡趋势和泡沫稳定性,因此,认为这两种物质的存在是潜在的主要泡沫诱发因子.玉米油的存在能够降低污泥的表面张力和发泡趋势,可能对系统产生的泡沫具有抑制作用.乙酸、淀粉、蛋白胨也能提高污泥发泡趋势,但却不能强化污泥的泡沫稳定性.研究结论可以为实际工程提供理论支撑,并为餐厨垃圾厌氧消化遇到泡沫问题提供解决思路.