絮凝体分形维数投药控制研究

依据分形理论，通过先进的图像分析处理技术，实现了对絮凝体分形维数的联机在线监测，试验证实分形维数可以很好地反映絮凝程度及其混凝处理效果，通过建立的混凝剂投加量、分形维数及沉后水浊度三者间的模糊控制模型，最终实现了对混凝剂投加量的自动控制与调节。     

絮凝体分形维数投药控制研究

依据分形理论,通过先进的图像分析处理技术,实现了对絮凝体分形维数的联机在线监测,试验证实分形维数可以很好地反映絮凝程度及其混凝处理效果,通过建立的混凝剂投加量、分形维数及沉后水浊度三者间的模糊控制模型,最终实现了对混凝剂投加量的自动控制与调节.     

微波调质对剩余污泥结构及其脱水性能的影响

研究了微波辐射功率及微波时间对剩余污泥脱水特性的影响,测试分析了微波处理后污泥的粒径（d0.5）、分形维数（D3）、絮体强度（FS）、表面相对疏水性（RH）,以及这些参数与污泥脱水性能之间的相关性。结果表明,微波功率为540 W、微波时间为15 s时污泥脱水性能最好,此时d0.5、D3、FS、RH相对原污泥都有明显增大。从多元线性模型拟合结果可知,污泥特性参数d0.5、D3、FS对污泥比阻均有显著影响。     

蠕虫捕食对污泥性质的影响

利用一种新型静态序批式蠕虫生物反应器处理剩余污泥,另设一个未加蠕虫的反应器作为对照。通过对比分析2个反应器中污泥的比减量速率、沉降性能、脱水性能和比好氧速率来研究蠕虫捕食对污泥性质的影响。实验结果表明,蠕虫具有良好的污泥减量效果,蠕虫加入后可使污泥比减量速率增加（0．15±0．02）mg／（mg·d）。蠕虫作用后污泥沉降性能明显改善,污泥容积指数（SVI）降低28．9％,胞外聚合物（EPS）含量减少和污泥絮体结构变得更加密实规则是污泥沉降性能得到改善的重要原因。蠕虫捕食后污泥脱水性能变差,污泥标准化毛细吸水时间和比阻分别增大2．45倍和1．16倍,推测主要是由污泥絮体平均粒径减小造成的。另外,蠕虫的存在会降低污泥的微生物活性,异养细菌、氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌的比好氧速率分别降低7．09％、7．84％和8．29％。     

微滤膜垢分形生长的过程模拟

基于微滤膜系统污垢形成机制和分形理论,建立微滤过程膜表面混合垢生长DLA模型,并通过实验验证了模型模拟的可行性和准确性。选取不同运行周期条件下微滤膜系统中的受污染膜丝,进行膜垢污染生长的实时测试,并与不同运行条件下模型的动态模拟结果进行实际比较分析,结果表明两者分形维数相近,且分形维数与膜污染程度呈正相关,说明该模型能够动态表征膜污染水平,可揭示出微滤过程中膜垢生长的动态变化规律,预测出膜材料的受污染水平。     

冰冻调质对活性污泥脱水性能的影响

以污泥沉降性能、比阻（SRF）、分形维数（Df）、粒径（d0.5）等作为评价污泥脱水性能的参考指标,研究了冰冻解冻调质对污水厂活性污泥脱水性能的影响,并对其作用机理进行了探讨。结果表明：污泥冰冻调质后,污泥比阻和分形维数均随冰冻时间的延长呈先下降后上升的趋势,粒径反之。在-20 ℃、16 h时,污泥比阻可由原来的2.27×1013 m·kg-1降为5.4×1012 m·kg-1,比阻明显变小,污泥过滤性能显著提高;在-20 ℃下冰冻20 h后,Df和d0.5达到最值,Df由原来的2.25下降为2.09,d0.5由43.36 μm增大到231.78 μm,此时污泥密实度较低,结构较为松散。从多元线性模型拟合结果可知污泥特性参数d0.5、Df对SRF均有显著影响。综上可知在-20 ℃、16 h~20 h污泥脱水性能较好。     

污水处理厂污泥处理处置过程中的恶臭污染特征与恶臭物质减排控制措施

随着污水处理厂规模的不断扩大,污泥产量持续增加。虽然“重水轻泥”现象已有所改变,但污泥处理处置技术仍面临各种挑战。污泥处理处置过程中的恶臭污染会对周围环境和人群健康造成不利影响,极易引发民众投诉,是提高污泥处理效率、实现污泥资源化利用的难点之一。污泥释放的恶臭物质组分复杂,且影响污泥恶臭释放的因素较多,目前针对污泥处理处置过程中恶臭产生机制和释放规律的研究尚不深入,导致污泥控臭除臭处理的效果仍不理想。因此,在归纳总结污泥常见恶臭物质及其产生来源的基础上,详细阐述了不同处理处置方式下污泥的恶臭污染特征与产生机制,从源头减排、过程控制、末端治理、排放管理4个方面评述了污泥恶臭减排控制措施的原理和发展前景,讨论了污泥恶臭污染防治的复杂性和挑战,以期为污泥恶臭污染防控提供参考。     

2015年2月天津市大气颗粒物数浓度变化及其与气象条件的关系

2015年2月16—28日,采用APS-3321空气动力学粒径谱仪在天津市环境监测中心站连续监测0.5~10 μm间不同粒径大气颗粒物数浓度,并同步记录气象参数,研究了大气颗粒物的数浓度变化和粒径分布特征,运用Spearman统计分析方法初步探讨了气象因素对大气颗粒物数浓度的影响。结果表明,该地区大气颗粒物5 min平均数浓度为285 个·cm-3,其中0.5~1.0 μm粒径颗粒物对总粒子数浓度贡献较大,约占96.7%。观测期间共出现颗粒物数浓度显著增高的9个污染事件,不同粒径中污染事件颗粒物数浓度最大值的主导气象因素不同：对于0.5~1.0 μm,其与相对湿度呈明显的正相关性;对于1.0~2.5 μm,其与气象因素无明显相关性;对于2.5~10 μm,其与相对湿度呈明显负相关性、与风速呈明显正相关性。颗粒物数浓度受气象条件影响较大,其中相对湿度影响最为显著,当相对湿度小于70%时,颗粒物数浓度随着湿度的增加而增加;当相对湿度大于70%时,颗粒物数浓度随着湿度的增加而减少。此外,烟花爆竹燃放对颗粒物数浓度短暂上升贡献突出,主要集中在0.5~1.0 μm粒径的亚微米颗粒物。     

微波/超声波对污泥粒度与水分的影响

脱水是污泥处理的重要工艺,预处理技术可以改变污泥脱水特性,促使污泥含水率的降低。在总结国内外污泥脱水特性表征的基础上,对超声、微波和超声微波组合方法处理后的污泥进行实验,分析在不同的条件下,污泥的毛细吸水时间（capillary suction time,CST）、粒度分布、水分的变化情况,并根据差示扫描量热仪（differential scanning calorimetry,DSC）测试结果计算出结合水的含量。研究结果表明：在微波作用时间为180 s时效果最好,污泥的CST为5.8 s,d50为5.423 μm;超声作用30 s时效果最好,污泥的CST为12.1 s,d50为4.509 μm;在超声与微波组合作用下微波时间为60 s、超声时间为30 s时,污泥的CST为12.8 s,d50为3.731 μm。在此3种作用条件下,DSC图谱中峰值出现较早,峰值处热流分别为3.428、4.343和4.268 W·g-1。分析结果表明,经预处理后的污泥脱水特性向着有益于脱水的方向改变,粒度分析与DSC能够表征污泥含水率的变化情况。     

基于“压力—状态—响应”模型和分形理论的湿地生态健康评价

科学评价湿地生态系统健康是湿地管理和保护的重要前提。以海河流域河北衡水湖湿地为例,采用"压力—状态—响应"(PSR)模型对其健康评价进行探讨研究,并对该模型的压力、状态和响应部分分别建立相应的指标体系;该指标体系不仅将生态、经济、社会要素结合起来,而且考虑了湿地所处地区的社会经济结构、湿地所具有的功能以及管理部门、个人及企业等对保护湿地所采取的措施。同时,根据湿地生态系统具有自组织、自相似的特征,基于分形理论对其进行评价。计算分析时首先对选择的各指标进行归一化处理,然后采用最小二乘法求解拟合曲线斜率的方法来计算分维数(D),由1/D得到脆弱度,以此作为评价健康程度的依据。计算结果表明,D=0.5826,则脆弱度为1.7164,表明衡水湖湿地生态系统处于不健康程度。该湿地亟待开展进一步的科学管理和生态保护。     

不同生物营养物处理工艺剩余污泥中温水解特性简

为了解不同生物营养物处理（BNR）工艺剩余污泥性质差异及其中温水解特性,采用序批式实验研究了来源于Orbal氧化沟（OD）和倒置A²/O工艺剩余污泥在中温水解过程中污泥浓度、营养物释放、污泥粒径、污泥絮凝性、污泥比阻及污泥胞外聚合物（EPS）的历时变化。结果表明,相同泥龄（约18 d）条件下,Orbal OD剩余污泥氮含量较高,倒置A²/O剩余污泥磷含量较高,两者VSS/SS均低于0.6,导致中温水解过程污泥减量空间有限、氮磷释放速率不同。此外,尽管倒置A²/O工艺剩余污泥絮体尺寸及絮凝能力明显大于Orbal OD工艺剩余污泥的对应值,但两污泥比阻相近。中温水解过程中,两污泥絮体的尺寸均变小、絮凝能力均降低、比阻均增高;两者的胞外聚合物均呈现增高再降低趋势,且蛋白质均占EPS质量的75%以上,为主要的胞外物质。     

不同生物营养物处理工艺剩余污泥中温水解特性

为了解不同生物营养物处理（BNR）工艺剩余污泥性质差异及其中温水解特性,采用序批式实验研究了来源于Orbal氧化沟（OD）和倒置A2／O工艺剩余污泥在中温水解过程中污泥浓度、营养物释放、污泥粒径、污泥絮凝性、污泥比阻及污泥胞外聚合物（EPS）的历时变化。结果表明,相同泥龄（约18d）条件下,OrbalOD剩余污泥氮含量较高,倒置A2／O剩余污泥磷含量较高,两者VSS／SS均低于0．6,导致中温水解过程污泥减量空间有限、氮磷释放速率不同。此外,尽管倒置A2／O工艺剩余污泥絮体尺寸及絮凝能力明显大于OrbalOD工艺剩余污泥的对应值,但两污泥比阻相近。中温水解过程中,两污泥絮体的尺寸均变小、絮凝能力均降低、比阻均增高;两者的胞外聚合物均呈现增高再降低趋势,且蛋白质均占EPS质量的75％以上,为主要的胞外物质。     

不同稳定剂对污泥蛋白发泡特性的影响研究

污泥含有蛋白质,经过高温水解可产生水解蛋白液(简称污泥蛋白),该蛋白具有发泡特性,经通风搅拌可产生泡沫;由于污泥蛋白所产生的泡沫具有不稳定、易破裂的特点,因此,设计了不同稳定剂对污泥蛋白发泡特性的影响研究实验,解决污泥蛋白所产生泡沫的稳定性问题。结果表明,在测定污泥蛋白的基本发泡特性实验中,10 mL污泥蛋白稀释10倍时,初始泡沫量较大,达到2 153 mL,但泡沫半衰期相对较短,时间为27 min;在10 mL污泥蛋白中分别加入0.2 g十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)、羧甲基纤维素钠(CMC)、GP-1,并用水稀释10倍,制成泡沫后的初始泡沫量分别为1 380、1 400和1 248 mL,相对降低了773、753和905 mL;泡沫半衰期分别为31、76和509 min,相对提高了4、49和482 min,尤其是GP-1作为稳定剂时,泡沫的半衰期与不加稳定剂时相比提高了15倍;在10 mL污泥蛋白中加入0.2 g十六烷基三甲基溴化氨与0.2 g GP-1的复配稳定剂,用水稀释10倍,制成泡沫后的初始泡沫量为1 525 mL,相对降低了628 mL;泡沫半衰期为95 min,相对提高了68 min。因此,GP-1是污泥蛋白最好的泡沫稳定剂。     

高氯酸盐还原颗粒污泥的快速培养及其特性分析

为实现高氯酸盐还原颗粒污泥的快速培养,以反硝化颗粒污泥为接种污泥,对高氯酸盐还原颗粒污泥的快速培养进行了研究。在降低进水硝酸盐($ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}$)浓度的同时,采用逐步升高进水高氯酸盐($ {\rm{ClO}}_{\rm{4}}^{\rm{ - }}$)浓度的方法,考察了高氯酸盐还原颗粒污泥培养过程中$ {\rm{ClO}}_{\rm{4}}^{\rm{ - }}$的去除以及颗粒污泥的特性。结果表明：以反硝化颗粒污泥为接种污泥,经过50 d快速培养出高氯酸盐还原颗粒污泥,$ {\rm{ClO}}_{\rm{4}}^{\rm{ - }}$去除速率达96%以上;其混合液悬浮固体浓度(MLSS)为50.68 g·L−1,混合液挥发性固体浓度(MLVSS)为40.58 g·L−1,主要粒径分布在<0.60 mm和1.00~2.00 mm。$ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}$浓度逐步降低的培养方式可缓解$ {\rm{ClO}}_{\rm{4}}^{\rm{ - }}$对颗粒污泥中各类微生物的毒性,为高氯酸盐颗粒污泥的快速培养提供了新的方法,具有重要的理论和实践意义。     

SRT对MBR污泥性质的影响

以浸没式膜-生物反应器(SMBR)处理模拟赖氨酸废水为研究体系,考察SRT在10、20和40 d条件下,SMBR中的胞外聚合物(EPS)组分和含量、污泥沉降性能和污泥相对疏水性等污泥性质的变化及其对膜污染的影响。结果表明,随着SRT的延长,混合液中EPS总量呈递减趋势,TBEPS中蛋白质与多糖的比值呈上升趋势,污泥的沉降性能变差,相对疏水性增强;膜通量下降速率变大,膜污染加重。污泥性质与膜污染的相关性表明,膜污染与蛋白质和多糖的比值、污泥沉降性能和相对疏水性呈正相关关系,而与EPS呈负相关关系。     

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 mL·（g·VS）-1,较空白对照组提高了396.00%。     

红斑顠体虫在活性污泥中的生长特性研究

以活性污泥为研究对象,研究了污泥中红斑顠体虫的生长情况以及红斑顠体虫对污泥减量的影响.结果表明:(1)红斑顠体虫的培养温度应该保持在20℃以上.在低污泥负荷(F/M) (＜0.4 mg/(mg·d))下,红斑顠体虫均能大量出现.(2)当温度大于20℃、红斑顠体虫处于生长期的活性污泥浓度(MLSS)＞3.0 g/L时,红...     

活性污泥法处理高钙废水中污泥特性的变化

通过单级SBR法处理模拟高钙废水,研究了活性污泥法处理高钙废水的过程中钙离子对COD,MLVSS,MLSS,SVI,污泥增长速率,污泥形态结构及生物相的影响,揭示活性污泥法处理高钙废水的过程中污泥量巨大的原因。采用逐步增加钙离子浓度的方法,检测到在污泥培养期([Ca2+]=0 mg/L),COD去除率为98.1%,MLVSS和MLSS稳定在4 900~5 500mg/L,污泥增长速率为67 mg/(L·d),SVI为55~60 mL/g;在驯化处理期([Ca2+]=120~2 400 mg/L),COD去除率降至87.37%,MLVSS降至2 500 mg/L,MLSS增加至19 300 mg/L,污泥增长速率为212.31 mg/(L·d),SVI降至25 mL/g;在冲击期([Ca2+]=4 000 mg/L),COD去除率降至69.23%,MLVSS降至1 600 mg/L,MLSS迅速增加至24 200 mg/L,污泥增长速率为816.67 mg/(L·d),SVI降至14 mL/g。经显微镜观察发现,污泥絮体由松散变得密实,生物相由钟虫等指示性微生物变为不适应环境的胞囊结构。结果表明,随Ca2+浓度的增加,COD去除率下降,MLSS迅速增加,MLVSS和SVI急剧缩小,说明活性污泥中的活性微生物逐渐减少,而无机物组分逐渐增多;钙离子的加入促使系统碳酸平衡向右移动,使离子状态的钙大部分转化为难降解的碳酸盐,并附着于污泥絮体上,污泥绒粒被压缩,使污泥颗粒密实度及MLSS迅速增加,导致污泥排放量巨大。     

不同油田油泥热裂解的特性分析及动力学研究

油泥是石油行业的产物,具有产量大、污染严重、处理困难等特点。运用热处理方法进行实验,通过对两个不同油田油泥的热裂解实验,发现不同来源的油泥,其组分与形态差异十分明显,从而导致热解结果也有一定的差异。经热解处理后,油泥质量减少50%~80%,减量化明显;通过释放气体的分析,对热解的反应历程以及反应机理做出了初步推测。最后通过动力学分析,得到了一定的动力学参数,为实际操作中的问题解决提供实践依据,从而提高该技术的适用性与实用性。     

3种污泥对磺胺二甲基嘧啶的吸附性能

研究了厌氧颗粒污泥、厌氧污泥及好氧污泥对磺胺二甲基嘧啶(SM2)的吸附性能。当SM2初始浓度为50μg/L时,采用活性污泥灭活吸附,考察了吸附平衡时间、吸附等温线及温度对污泥吸附的影响,并比较了失活污泥与活性污泥的吸附性能。结果表明,3种污泥对SM2的吸附均在1 h内达到吸附平衡;3种失活污泥对SM2的吸附都可用Freundl-ich和Langmuir吸附模型来描述,并且Freundlich吸附模型的拟合效果要好于Langmuir模型(R2F>R2L);温度对3种污泥吸附影响规律一致,并且吸附常数KF(15℃)>KF(25℃)>KF(35℃),这说明吸附为放热反应,低温有利于吸附反应的进行。活性污泥对SM2的吸附与失活污泥吸附规律一致,都符合Freundlich模型。3种活性污泥对SM2的去除是吸附和降解的共同作用,并且都是降解占主导地位,降解效率为厌氧污泥>好氧污泥>厌氧颗粒污泥。