市政污泥热解特性及含碳官能团演化过程分析

我国市政污泥年产量大,研究其热解机理和碳形态转化可为实现污泥无害化和资源化提供理论基础。采用热重、动力学拟合、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等检测和分析方法,对市政污泥热解特性、活化能变化和含碳官能团进行分析。结果表明：市政污泥热解过程中含碳官能团的生成在不同的阶段存在差异,进一步采用Kissinger-Akahira-Sunose (KAS)法、 Flynn-Wall-Ozawa (FWO)法和Friedman法进行动力学分析,其活化能结果显示在转化率为0.40～0.70时,市政污泥热解速率加快,污泥中含碳官能团加速发生热解转化。FTIR和XPS结果表明,在400℃以下时,醇羟基的分解是导致污泥结构中羟基减少的主要原因。在400℃时,酚羟基和C=O键相对质量分数最多,而在500℃时,羧基和C-O键相对质量分数最高。C=C键和C-N键随温度升高持续减少,C-C结构则先减少后增加,在500℃时相对质量分数最低,而芳香结构随温度的上升持续增加。在400～600℃内,污泥残炭的含碳氧官能团较多,吸附性和稳定性较高。本研究结果可为市政污泥热解机理及碳形态转化提供参考。     

矿化垃圾反应床处理垃圾渗滤液出水中的水溶性有机物

以矿化垃圾反应床处理垃圾渗滤液出水(以下简称尾水)为研究对象,采用国际上最常用的树脂联用法,对其进行梯度分离表征.研究结果表明,憎水性腐殖质对尾水COD和溶解性有机碳(DOC)的贡献分别为42.55%和45.12%,准亲水性物质对尾水中COD和DOC的贡献分别为34.89%和37.14%,憎水性腐殖质和准亲水性物质是尾水中水溶性有机物(DOM)的重要组成部分.近紫外区域吸光度分析发现,尾水中含有大量带共轭双键或苯环的有机物质,这些物质从尾水中去除后,尾水在近紫外区域的吸光度明显下降.分子量分布显示.尾水中DOM的分子量主要集中在2 000 u以下.元素分析和红外光谱结果显示,胡敏酸(HA)和富里酸(FA)带有苯环结构,存在醇羟基或酚羟基及羧酸官能团;准亲水性物质含有较多的羧酸官能团,另外存在一定置的羟基官能团,同时还可能含有三键和双键的结构.     

高含固厌氧消化污泥流变特性

采用完全混合式反应器R1、R2和R3(搅拌频率分别设为不搅拌、每10 min转动5 min和每10 min转动8min),在序批式运行的状态下,考察了不同搅拌频率对高含固厌氧消化过程中污泥流变特性的影响,探究了污泥表观黏度降低的主要原因以及污泥流变特性与各项物化指标的关系。结果表明,各个反应器消化污泥表观黏度μ值在发酵的前4天均出现大幅降低,下降幅度依次达到73.3%、77.8%和80.0%,从厌氧装置设计和运行的角度来看,脱水污泥高含固厌氧消化具有可行性。各反应器消化污泥的含固率(total solid,TS)以及挥发性固体(volatile solid,VS)占TS的比例VS/TS与表观黏度μ值以及稠度系数K值呈现显著性的指数关系,而污泥颗粒中胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)的含量与污泥表观黏度之间的相关关系则较弱。厌氧消化的初始阶段,微生物(主要是水解菌与产酸菌)的作用是污泥黏度急剧降低的主要原因。     

厌氧消化工艺的金属抑制现象

厌氧消化是一种非常有用的废物处理方式,既能实现污染控制,又可回收能源,具有多种优势。而金属抑制是导致厌氧消化工艺运行不稳定的重要原因之一。综述了厌氧消化工艺金属抑制相关研究进展,分析了抑制机制,总结了其影响因素,并提出了解毒对策。分析表明,由于所用接种污泥、废物成分、试验条件和方法各不相同,金属抑制效应也各异。微生物驯化以及在厌氧消化前采取沉淀、吸附和螯合等方法,可减弱金属的抑制作用,从而显著改善废物处理的效率。     

搅拌对污泥厌氧消化过程中污泥形态及微生物活性的影响

搅拌对污泥厌氧消化过程中的物料传质具有非常重要的作用,为进一步了解搅拌对厌氧消化微观环境的影响,考察了污泥厌氧消化过程中搅拌和无搅拌条件下污泥形态、微生物活性及分布的变化。采用吖啶橙染色法对微生物中的RNA、DNA染色,通过染色情况分析微生物活性的空间分布。结果表明,搅拌系统中污泥絮体结构松散,粒径细小,但具有良好的沉降性能;搅拌系统中RNA/DNA(以荧光的相对面积表征)和脱氢酶活性均高于无搅拌系统,说明适度搅拌可以提高污泥厌氧消化系统中微生物活性。RNA/DNA与传统脱氢酶的测试结果基本一致,但前者测试过程简单、结果直观且可获得微生物活性的空间分布特性,因此可用于微生物活性的评估。     

厌氧颗粒污泥胞外聚合物的影响因素研究

为明确厌氧颗粒污泥胞外聚合物产生的影响机制,通过改变pH、污泥负荷（Ns)和C/N比,研究厌氧颗粒污泥及其上清液的EPS（胞外聚合物）产生量及组分多糖、蛋白质的变化情况,采用红外光谱对比分析了pH、Ns、C/N比对EPS分子结构的影响;结果表明,过酸、过碱和不适当的C/N比不利于厌氧颗粒污泥形态保持和微生物生长,但Ns对厌氧颗粒污泥形态的影响不大。红外光谱分析表明,蛋白质肽键在强酸、强碱条件下均发生了变化,羧基、醇和酚则在强酸条件下(pH 3)消失,C/N比和污泥负荷对EPS的分子结构影响不大。     

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。     

富磷污泥厌氧消化磷释放与回收的研究进展

生物强化除磷(EBPR)工艺会产生大量的富磷污泥。富磷污泥中的聚磷菌(PAOs)在厌氧消化过程中吸收外界碳源并释放大量正磷,高浓度的磷会对厌氧消化系统中厌氧微生物的代谢产生影响,使得消化过程更加复杂。富磷污泥厌氧消化过程会产生磷、氮、有机物和金属离子等物质,其中磷的回收利用可以减少磷矿资源的开采,从而实现磷资源的可持续循环利用。因此,研究富磷污泥厌氧消化过程中磷的变化规律,既为厌氧消化系统的稳定运行提供理论依据,又为磷的资源化回收利用提供参考。对富磷污泥厌氧消化释磷的相关研究成果以及磷回收进行分析和总结,并提出了相应的研究方向。     

制浆造纸废水的厌氧消化处理

一、前 言 厌氧消化技术的发展已有200多年的历史,它主要是利用一些微生物菌群(主要为产甲烷菌、产酸菌及产氢产乙酸菌群)将有机物降解成为甲烷和二氧化碳。这种方法在很多年前就广泛用于污泥及粪便的处理,由     

污泥消化液的磷浓度对anammox-HAP系统磷回收的影响

厌氧氨氧化-羟基磷酸钙(anammox-hydroxyapatite,anammox-HAP)技术可实现污泥厌氧消化液高效自养脱氮同步磷回收.污泥厌氧消化液中磷的浓度与污泥性质、厌氧消化过程相关,变化范围很大.为探索anammox-HAP 系统中的磷回收效率,通过基于anammox-HAP长期运行的膨胀颗粒污泥床反应器...     

以有机酸为共基质硝基酚厌氧生物降解性研究

在中温厌氧消化条件下 ,以有机酸 (乙酸与丙酸的混合酸 )为共基质 ,通过测定甲烷累积产量 ,研究了 2 硝基酚、2 ,4 二硝基酚的厌氧生物降解性。试验条件为 :温度 35℃ ,COD 110 0～ 12 0 0mg/L ,pH 7 0～ 7 5 ,COD/VSS为 0 1,接种污泥未驯化 ,其产甲烷活性CH4/VSS为 195mL/g。研究结果表明 ,在所选的浓度范围内 (≤ 4 4mg/L) ,2 硝基酚对产甲烷过程没有产生抑制作用 ;2 ,4 二硝基酚是抑制性较强的物质 ,浓度为 12～ 2 0mg/L时产生中度抑制 ,大于 2 8mg/L时产生重度抑制     

以有机酸为共基质硝基酚厌氧生物降解性研究

在中温厌氧消化条件下，以有机酸(乙酸与丙酸的混合酸)为共基质，通过测定甲烷累积产量，研究了2-硝基酚、2，4-二硝基酚的厌氧生物降解性。试验条件为：温度35℃，COD1100～1200mg／L，pH7．0～7．5，COD／VSS为0．1，接种污泥未驯化，其产甲烷活性CH4／VSS为195mL／g。研究结果表明，在所选的浓度范围内(≤44mg／L)，2-硝基酚对产甲烷过程没有产生抑制作用；2，4-二硝基酚是抑制性较强的物质，浓度为12～20mg／L时产生中度抑制，大于28mg／L时产生重度抑制。     

污泥厌氧消化前处理技术研究现状及展望

污泥厌氧消化产生的沼气用于发电是一种具有广阔应用前景的垃圾资源化方法.厌氧消化前采用不同的预处理方法能促进污泥内微生物细胞的分解、加速胞内物质的释放、加快污泥的水解速率,这是增强污泥厌氧消化性能的关键.综述了当前研究和应用较多的物理法、化学法和生物法等污泥预处理技术,分析了各种方法的原理、特点、处理效果及应用前景.     

猪粪与污泥不同配比对其厌氧共消化与微生物多样性的影响

研究采用猪粪与城市污水厂脱水污泥以5种不同VS比例(1∶0,2∶1,1∶1,1∶2和0∶1)进行中温厌氧消化实验,以研究反应器在不同配比下的产甲烷特性,同时结合16S rRNA扩增子测序技术分析了消化过程中微生物组成的多样性变化。实验结果表明,添加猪粪能明显提升消化效率,当猪粪与污泥以2∶1混合消化时甲烷累计产量最高可达684L·kg-1VS,比污泥单独消化提升了120%。2∶1组的VS去除率可达63.1%,且运行稳定,没有出现明显的酸抑制现象。随着猪粪的添加,优势菌种演替为Bacteroides、Clostridium、Methanosaeta和Methanosarcina。冗余分析结果表明共消化组中甲烷产生主要以氢营养型途径为主。添加猪粪参与共消化能明显提高微生物群落多样性,促进菌种间的协同作用,从而提升有机质转化效率。     

厌氧生化处理梯恩梯废水中的污泥吸附作用和厌氧生化作用

前言 处理以梯恩梯(TNT)为主要成份的名种装药废水,主要利用活性污泥的厌氧生化法。厌氧污泥的活性很高,这是因为在污泥中含有大量的兼性和专性厌氧微生物.这些微生物利用自身的各种酶系统,将废水中的有机物加以转化或降解.在有机物的转化或降解过程;微生物需要不断地生长繁殖.微生物繁殖时除需要各科营养源以外,     

光催化氧化降解垃圾渗滤液中溶解性有机物

研究了UV-TiO2光催化氧化降解垃圾渗滤液过程中溶解性有机物(DOM)的变化特征。结果表明:在适宜条件下,UV-TiO2光催化氧化降解垃圾渗滤液的色度、COD和DOC的去除率分别可达97%、72%和60%;紫外光谱分析说明渗滤液DOM中包括多种含有共轭双键、羰基的大分子有机物及多环芳香类化合物,不同光催化处理液中DOM具有基本一致的结构单元和官能团;红外光谱分析说明渗滤液DOM中含有大量包括羟基、羧基、氨基和苯环的芳香族化合物,在光催化处理液中这几种官能团都能被有效降解;GC/MS分析结果表明,渗滤液DOM中含有72种有机污染物,醇类、羧酸和酮类分别为25、14和12种;在光催化72 h处理液中,有机物减少为44种;酯类和醇类较多,分别为12种和16种;酮类8种,羧酸没有检出。     

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。     

污泥流变学及其厌氧消化混合特性数值模拟研究进展

污泥作为一种非牛顿流体,其流变特性对厌氧消化过程中的传质、传热、搅拌和物料输送等有着重要影响。系统阐述了污泥流变学属性,如流变特性的影响因素、流变模型以及其测试方法。由于污泥在厌氧消化反应器中流场的复杂性及其本身的不透明性,难以对其流场进行高效的实验测试,利用计算流体力学(CFD)技术结合流变学参数对流场进行数值模拟是一种有效工具。因此,综合分析了CFD技术在污泥厌氧消化过程中的研究现状及其搅拌混合过程中旋转桨叶处理方法的选择,并对污泥厌氧消化过程中进行数值模拟存在问题及进一步研究方向进行了展望。随着深入研究,以污泥流变学、计算流体力学为基础结合污泥厌氧消化生化反应过程联合数值模拟研究,将会为控制污泥的厌氧消化工艺提供更加全面和重要的技术措施。     

“中老龄”垃圾渗滤液重金属和氨氮的厌氧毒性

通过厌氧毒性试验（ATA）研究了“中老龄”垃圾渗滤液的重金属和氨氮对厌氧微生物的毒性抑制作用。试验结果表明,“中老龄”垃圾渗滤液中的重金属和氨氮使厌氧污泥产甲烷活性分别下降14.4%和36.7%,4倍受试渗滤液重金属浓度或4 000 mg/L的氨氮浓度均可使污泥活性受到重度抑制。通过对不同浓度重金属和氨氮的厌氧毒性的关系进行回归分析,得出氨氮和重金属对厌氧微生物的IC50分别为2 265 mg/L和2.9倍试验用渗滤液的重金属浓度;“中老龄”垃圾渗滤液中氨氮对厌氧污泥的毒性影响较大,高浓度重金属对厌氧污泥活性的抑制较难恢复;实际渗滤液处理工艺中,在采用厌氧工艺前,应对氨氮进行预处理以减少其对厌氧微生物的毒性作用,同时避免水质剧烈波动对厌氧处理系统的冲击。     

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。