城市污泥深度脱水调理药剂的筛选与优化研究

以佛山市镇安污水厂污泥为对象,以污泥沉降比、污泥比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、泥饼含水率和脱水率为指标,研究比较了添加单一絮凝剂、有机-无机复合絮凝剂对污泥脱水性能的影响,探讨了助凝剂对污泥脱水的影响。结果表明:1)单一絮凝剂作污泥调理剂时,以阳离子聚丙烯酰胺(PAM)脱水效果最好,其最佳投加量为30~60 mg/L。有机-无机絮凝剂复合作污泥调理剂,比之单一絮凝剂,污泥脱水效果有明显改善。2)添加石灰、粉煤灰等助凝剂,可显著提高污泥脱水效果,并能大幅降低絮凝剂添加量。在实验范围内,阳离子PAM 9 mg/L、粉煤灰30 g/L、生石灰30 g/L为最佳污泥调理药剂组合。     

稻秸秆制备微生物絮凝剂及改善污泥脱水性能的研究

采用水稻秸秆制备微生物絮凝剂,研究了微生物絮凝剂对污泥脱水性能的影响,并通过响应面分析法优化了微生物絮凝剂与聚合氯化铝（Polyaluminum chloride,PAC）复配改善污泥脱水性能的过程.结果表明,制备微生物絮凝剂的最佳条件为：800mL蒸馏水、200mL水稻秸秆酸解液、4g K₂HPO₄、2g KH₂PO₄、0.2g MgSO₄、0.1g NaCl、2g尿素,在此条件下,微生物絮凝剂产量达0.96g/L.保持原污泥pH值,当微生物絮凝剂投加量为12mg/L,干污泥量（DS）较原污泥提高了59.5%,污泥比阻（SRF）降低了53.6%,表明经微生物絮凝剂絮凝处理,污泥脱水性能显著改善.保持原污泥pH值,当PAC投加量为3g/L,干污泥量（DS）为16.4%,高于原污泥的13.2%,污泥比阻为（SRF）5.4×10¹²m/kg,低于原污泥的11.3×10¹²m/kg,说明PAC对污泥脱水性能有着明显的改善作用.响应面分析结果显示,污泥脱水最佳条件为微生物絮凝剂8.1mg/L、PAC 1.9g/L、pH值8.0,相应DS和SRF分别为24.1%和3.0×10¹²m/kg.实际污泥脱水工程中,污泥pH往往不进行调节,保持原污泥pH=6.4条件下,DS和SRF分别为23.6%和3.2×10¹²m/kg,均优于单独采用微生物絮凝剂和PAC时的污泥脱水效果.     

污泥预处理对微生物絮凝剂制备及性能的影响

试验研究了不同污泥预处理方法对微生物絮凝剂的制备及其絮凝性能的影响.结果表明,污泥经碱热预处理后释放的有机物质量最大,SCOD/TCOD可达到0.56.以碱热预处理污泥作为基质制备的微生物絮凝剂,其产量为2.3 g·L-1,高于热预处理的1.6 g·L-1,酸热预处理的0.6 g·L-1,以及未接种污泥絮凝剂的18 mg·L-1.采用响应面分析法对碱热预处理污泥制备的微生物絮凝剂与PAM复配改善污泥脱水的过程进行了优化,实验分别拟合了关于污泥比阻(SRF)和干污泥量(DS)的二次模型,决定系数(R2)分别为0.9057和0.9171,表明拟合情况良好.实验中最佳的污泥脱水条件为微生物絮凝剂投加量12.6 g·kg-1,PAM投加量1.0 g·kg-1,Ca Cl2投加量59.7 mg·L-1,p H值6.7,搅拌速度185r·min-1.在此条件下,DS和SRF分别为29.1%和2.2×1012m·kg-1,表明碱热预处理污泥制备的微生物絮凝剂与PAM的联合使用有助于改善污泥脱水性能.     

微生物絮凝剂改善污泥脱水性能的研究

从活性污泥中筛选出一株微生物絮凝剂产生菌,该菌在优化培养条件下所产微生物絮凝剂命名为M-127。将M-127用于污泥脱水,并与聚丙烯酰胺、聚合氯化铝以及硫酸铝进行脱水效果对比。试验结果表明,M-127投加量为2mg/L时,污泥沉降性能得到明显改善;该絮凝剂用于污泥脱水的最佳条件是:40mg/LM-127,pH=6.5;在此条件下污泥比阻(SSR)可降至4.71×1010m/kg,脱水率可达96.3%,效果优于PAC、PAM以及Al(2SO)43。     

壳聚糖絮凝剂在活性污泥调理中的应用

研究了自制的壳聚糖絮凝剂在活性污泥调理中的应用,通过污泥比阻、上清液剩余浊度、泥饼含水率及沉降性能等的测定,重点分析了活性污泥脱水的pH范围、絮凝剂投量和壳聚糖分子量及其脱乙酰度对调理效果的影响,并与絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铝(PAC)作了比较,在此基础上还进行了双絮凝剂两段法处理污泥的初步探索。研究发现,壳聚糖作为活性污泥调理剂,投量(干污泥质量百分比)在0.8％～1.2％,pH值在5～8时即有较好的调理效果,与PAM效果基本相当,接近于8％～16％的PAC;壳聚糖相对分子量在30×10~4左右,脱乙酰度在70％左右时有较好的调理效果;双絮凝剂两段法处理污泥,在同等用量时效果好于单絮凝剂一段法。     

城市污水处理厂污泥脱水性能研究

分别对城市污水处理厂产生的浓缩污泥、初沉池污泥和浓缩污泥的混合污泥以及消化污泥进行了絮凝脱水试验,同时对聚合硫酸铁(PFS)、丙烯酸钠-丙烯酸酰胺共聚物、异丁烯酸-甲基丙烯酸共聚物和阳离子聚丙烯酸胺(PAM)的絮凝效果进行比较。结果表明,浓缩污泥所需要的絮凝剂最少,消化污泥所需要的絮凝剂最多,并且各种絮凝剂都存在着最佳投加量。以浓缩污泥为例进行经济分析结果表明,最佳絮凝剂为PAM,最佳投加量为2.45kg/t干泥。另外,对絮凝脱水的影响因素分析后发现,过滤压力、pH以及搅拌速度都对污泥脱水性能有很大影响,在实际应用中应通过实验进行优化选择。     

酸浸赤泥制备含碳聚硅酸铝铁絮凝剂及其污泥脱水性能研究

以改性淀粉、拜尔法赤泥为原料,制备了含碳聚硅酸铝铁絮凝剂(R-CSiAFS),研究其对污泥的脱水性能,并采用红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和热重分析仪(TGA)对R-CSiAFS复合絮凝剂进行表征.结果表明,赤泥经硫酸前处理后,总铁(TFe)和Al~(3+)的浸出率分别为81.44%和96.83%.在(Al+Fe)/淀粉质量比为0.55/1,最佳pH=3.0,SiO_2质量分数为0.375%的条件下制得最优R-CSiAFS.利用此絮凝剂进行污泥脱水实验,当投加量为330 mg·L~(-1),污泥体系pH为7.0时,污泥比阻SRF降低了92.3%,沉降比SV30从90.0%降低到79.9%.     

克雷伯氏菌生产絮凝剂M-C11的培养优化及其在污泥脱水中的应用

从活性污泥中筛选分离得到可产生微生物絮凝剂的克雷伯氏菌C11,对微生物絮凝剂M-C11的培养基碳源、氮源、无机盐等条件进行优化.探讨将微生物絮凝剂应用于活性污泥脱水时,pH、CaCl2投加量、M-C11投加量等因素对污泥脱水效果的影响,并与常规化学絮凝剂的调理效果对比分析.结果表明,絮凝剂M-C11生产的最优培养条件:30 g·L-1葡萄糖、2g·L-1NaNO3、0.5 g·L-1MgSO4分别作培养基碳源、氮源、无机盐,在37℃,150 r·min-1振荡培养48 h,絮凝活性高达91.70%.M-C11在pH为4~8、温度为20~60℃的范围内具有良好的絮凝稳定性.克雷伯氏菌产絮凝剂M-C11应用于调理污泥脱水,在pH为6、3 mL M-C11、4 mL CaCl2(1%)的最佳投加组合下,调理后污泥比阻(SRF)和含水率分别由原泥的11.64×1012m·kg-1和98.86%,降低至4.66×1012m·kg-1和83.74%,调理后的污泥脱水效果显著优于硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)等无机絮凝剂.微生物絮凝剂具有成本低廉、易生物降解、无二次污染等优点,且对污泥pH、盐度等条件具有良好的适应性,可作为新型高效的污泥脱水调理剂.     

絮凝剂在河湖污泥脱水中的应用研究

河湖水质在一定程度上受河湖底泥的影响,要彻底改善水质就要对沉积的污泥进行处理。研究发现,有机高分子絮凝剂的种类及投加比例对河湖污泥脱水效果有着很大的影响。通过对特定湖泊污泥中投加不同型号、不同比例、不同用量的絮凝剂,比较其脱水效果,可以筛选出针对该种污泥的最佳絮凝剂投加使用方式,从而为污泥的大规模脱水减量化、资源化处置工程提供依据,并可大幅提高河湖污泥处置的经济效益,最终为河湖水质的改善提供了基础条件。     

阴阳离子有机絮凝剂对污泥脱水效果的研究

为研究阴阳离子有机絮凝剂对污泥的脱水效果,在不同条件下分别向污泥中投加聚二甲基二烯丙基氯化铵(HCA)和聚丙烯酰胺(APAM)。结果表明:絮凝剂浓度、过滤时间、p H显著影响污泥的脱水性能;污泥脱水最佳的絮凝反应条件为絮凝剂投加量为30 mg/L,污泥p H为5,真空抽滤时间为4 min;投加HCA和APAM的污泥都能取得良好的脱水效果,但HCA污泥脱水效果优于APAM。另外,吸附架桥是离子型有机絮凝剂高效絮凝的主要机理,电中和起辅助作用。     

微波及其组合工艺强化污泥厌氧消化研究

为提高剩余污泥的厌氧消化效能和脱水性能,考察了微波及其组合污泥预处理工艺的强化污泥厌氧消化效果,同时考察了预处理-厌氧消化过程的污泥理化特征及其脱水性能.结果表明,微波及其组合工艺可以强化污泥厌氧消化产甲烷,其中微波-过氧化氢-碱(0.2)的强化效果最为显著,不仅30 d累计产甲烷量比对照组增加了13.34%,而且产甲烷速率也得到了提升.与单独微波处理相比,过氧化氢、碱的投加显著提高了溶解性COD的释放量,这表明微波、过氧化氢、碱之间的协同作用能有效破碎污泥,进而强化厌氧消化效果;微波-酸预处理后的污泥具有良好的脱水性能,毛细吸水时间(CST)只有9.85 s,污泥脱水性能的改善与其表面电性、粒径分布的变化密切相关;不同预处理条件下的污泥经过厌氧消化后,污泥脱水性能较为接近.     

零价铁对厌氧消化过程中氨氮抑制解除的影响

氨氮抑制是影响高含固有机固体废弃物厌氧消化产甲烷效率的重要因素.本研究通过实验室批量实验,考察了微米级零价铁对剩余污泥、热水解污泥厌氧消化的影响以及对高氨氮抑制解除的影响.结果表明,投加4 g·L~(-1)和10 g·L~(-1)零价铁对剩余污泥、热水解污泥厌氧消化过程中的产甲烷速率、迟滞时间和产甲烷潜势等动力学特征均未有影响.但是,在高氨氮抑制的厌氧消化过程中, 4 g·L~(-1)和10 g·L~(-1)的零价铁投加可使厌氧消化受氨氮抑制的产甲烷迟滞时间由对照组的18.61 d分别缩短为17.22 d和16.18 d,最大产甲烷速率(以VS计)由对照组的6.34 mL·(d·g)~(-1)提升为7.84 mL·(d·g)~(-1)和7.39 mL·(d·g)~(-1).零价铁并未通过化学反应对厌氧消化的pH缓冲体系产生直接影响,而是使氨氮抑制后的产甲烷优势古菌Methanosarcina的相对丰度(27 d)由对照组的30.71%提升到53.50%和60.30%.本研究证明了零价铁并不能提升污泥产甲烷潜势,而只是在受抑制影响的厌氧消化过程中,刺激产甲烷微生物的代谢活性,强化如氨氮抑制影响的快速解除.     

高温厌氧法处理炼厂浮选渣的研究

本文考察了高温厌氧消化处理炼油厂浮选渣的效果，得出在污泥停留时间为10天的条件下，厌氧过程能较好地进行，高温消化后的污泥脱水性能有较大的改善；离心后的渣相含水率明显降低．     

厌氧污泥降解萘动力学与生物多样性研究

为对工业废水中的萘进行高效的生物处理,采集某石油工业废水处理装置的厌氧活性污泥,以萘和萘与乳酸钠为电子供体进行驯化培养.当一个驯化周期中萘去除率达到90%以上时,研究间歇反应条件下分别以萘和萘与乳酸钠为电子供体时的降解动力学,并提取去除率高的污泥中微生物总DNA,构建16S rDNA基因片段克隆文库分析细菌群落结构.结果表明,以单一萘为电子供体时萘的降解率远远小于萘与乳酸钠共代谢时的降解率;两种驯化模式下萘浓度与时间符合一级反应动力学,动力学常数K分别为3.5×10-3h-1和16×10-3h-1.萘与乳酸钠共代谢污泥中细菌类群主要为Deltaproteobacteria、Thermotogae、Bacteroidetes、Chloroflexi和Unclassified bacteria,其中Deltaproteobacteria类细菌占主导地位.在成熟的厌氧活性污泥中Desulfobulbus sp.所占比例为24.2%;Kosmotoga占21.0%.此外,反应器中还存在Smithella、Syntrophobacter、Levilinea等细菌.对厌氧活性污泥中细菌多样性的研究有利于优化反应条件,从而提高污泥中萘的去除率.     

热水解时间对污泥厌氧消化系统微生物群落结构影响分析

为评估热水解时间对北京市大兴区某污水处理厂污泥厌氧消化系统微生物群落结构的影响,利用Illumina MiSeq高通量测序方法,分析了不同热水解时间（15、30和45 min）对初沉污泥和剩余活性污泥厌氧消化系统中微生物群落结构及其多样性的影响因素.结果表明,消化污泥优势类群主要分布在厚壁菌门（Firmicutes）、阴沟单胞菌门（Cloacimonadota）、绿弯菌门（Chloroflexi）和同力菌门（Synergistota）,相对丰度之和超过60%,相对丰度最高菌属为W5,占比为20.8%~54.5%,表现为少数优势物种的高丰度特征.热水解污泥厌氧消化过程中,高挥发性脂肪酸和氨氮浓度导致嗜乙酸产甲烷菌相对丰度减少,嗜氢产甲烷途径多于嗜乙酸产甲烷途径.环境因子关联分析结果显示,消化进泥可溶蛋白质、消化进泥pH值、消化出泥氨氮和热水解时间是影响微生物群落结构的4个主要环境因子,其中消化出泥氨氮对产甲烷菌属的影响最大,呈负相关关系.热水解时间与Chao指数和Shannon指数均呈负相关,较长热水解时间不利于提高厌氧消化过程微生物菌群丰富度和多样性.     

高温污泥厌氧消化器的启动

污泥厌氧消化是最常用的污泥减量化和稳定化技术,高温消化污泥稳定快,但我国缺乏启动和运行经验,故进行了高温厌氧消化器处理剩余活性污泥的中试启动试验.所采用的消化器为内循环消化器,它属于升流式反应器.依赖回流沼气控制反应器的水力状况.启动采用了分步适应的策略,促进厌氧细菌适应温度、反应器构型和处理对象的变化.主要措施有:启...     

从亚硝酸还原厌氧氨氧化转变为硫酸盐型厌氧氨氧化

在UASB反应器内,研究了由亚硝酸盐型厌氧氨氧化转变为硫酸盐型厌氧氨氧化的过程及其微生物群落变化.结果表明,历时177 d成功实现了硫酸盐型厌氧氨氧化.进水氨氮和硫酸盐浓度分别为130 mg·L-1和500 mg·L-1下,反应器对氨氮和硫酸盐的去除率分别达到58.9%和15.7%,对氨氮和硫酸盐的去除负荷为74.3 mg·(L·d)-1和77.5 mg·(L·d)-1,氮、硫损失摩尔比约为2,出水p H值低于进水.污泥中细菌从以球菌为主转变成以短杆菌为主,菌群中细菌由Candidatus brocadia为优势种转变为以Bacillus benzoevorans为优势种.说明完成这两种厌氧氨氧化的优势菌不同,两种厌氧氨氧化并非同一种菌参与完成的.     

硝酸盐对厌氧生物膜和颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能影响研究

为了研究硝酸盐对厌氧生物膜系统同时产甲烷反硝化反应的影响及其机制,拓展生物膜工艺在高氮有机废水中的应用,采用生物膜-污泥厌氧复合反应器和上流式厌氧污泥床培养具备同时产甲烷反硝化反应的功能微生物系统,并以间歇实验方法,对比研究硝酸盐对厌氧生物膜和颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能的影响.结果表明,硝酸盐对生物膜和颗粒污泥系统去除COD和反硝化反应均有影响,但硝酸盐浓度变化对颗粒污泥系统的影响比生物膜系统更大,生物膜表现出更强的降解能力和更高的耐性阈值.随着硝酸盐浓度从75 mg·L-1增加到600 mg·L-1,颗粒污泥对COD的降解速率从273.26mg·（h·g）-1降到0.1 mg·（h·g）-1,而生物膜从95 mg·（h·g）-1降至1.7 mg·（h·g）-1;同时,生物膜和颗粒污泥对硝酸盐的降解速率分别从21.43、22.31 mg·（h·g）-1增加到83.72、61.06 mg·（h·g）-1,随着硝酸盐的降解,生物膜表现出更强的恢复能力,最大值为712.44 mg·（h·g）-1.研究还发现亚硝酸盐积累是影响生物膜和颗粒污泥同时脱氮除碳功能的主要原因,在相同的硝酸盐浓度下,生物膜中亚硝酸盐的最大积累量仅为的颗粒污泥的1/10.因此,生物膜-污泥厌氧复合反应器可以作为高浓度含氮有机废水实现同时产甲烷反硝化工艺反应器一种重要选择.     

快速启动厌氧氨氧化工艺

为研究如何获得厌氧氨氧化的快速启动工艺,采用两种不同水力流态反应器:完全混合式膜生物反应器(MBR)和推流式厌氧折流板反应器(ABR),分别接种絮状硝化污泥,考察其厌氧氨氧化快速启动性能.结果表明:两种反应器均能成功启动厌氧氨氧化,MBR启动周期(90 d)比ABR(111 d)缩短20%;稳定运行期内,MBR总氮(NH_4~+-N+NO_2~--N)平均去除负荷[0.098 kg·(m3·d)-1]也明显高于ABR[0.089 kg·(m3·d)-1];此外,两个反应器中污泥形态差异明显,MBR中污泥呈絮状,而ABR第1隔室中以厌氧氨氧化颗粒污泥为主;NH_4~+-N、NO_2~--N和NO_3~--N之间的定量关系分析表明:相较于ABR,MBR能实现完全的生物截留,使得系统内含有更多种类的脱氮功能菌,有利于氮素的去除.MBR在厌氧氨氧化的快速启动方面表现出更明显的优势.     

盐度对EGSB反应器的运行及厌氧颗粒污泥的影响

高盐废水通常含有高COD浓度,难以处理,引用具有耐盐性能的生物反应器处理高盐废水成为必要.使用模拟高盐废水在3.267 kg·(m~3·d)~(-1)的COD容积负荷下,将Cl~-浓度逐步从0提升至10 000 mg·L~(-1),研究盐度对膨胀颗粒污泥床(expanded granular sludge bed,EGSB)反应器的影响.结果表明,Cl~-浓度小于7 500 mg·L~(-1)时,对微生物的抑制作用较低;Cl~-浓度为7 500 mg·L~(-1)时,反应器的COD去除率能保持在98.1%左右,容积产气率能够基本保持在1.3 m~3·(m~3·d)~(-1)以上,大粒径的厌氧颗粒污泥仍然占据体系的主体;当Cl~-浓度为10 000 mg·L~(-1)时,反应器中的厌氧颗粒污泥受到严重影响.采用高通量测序技术对0和5 000 mg·L~(-1)两个Cl~-浓度下的厌氧颗粒污泥的微生物菌群结构进行分析,结果表明,盐度影响了微生物的种群分布,在5 000 mg·L~(-1)的Cl~-浓度下,主要的优势菌属由Cl~-浓度为0时的Methanoregula与Longilinea变为Methanobacterium、Methanospirillum、Methanothrix和Paludibacter.