不同碱剂对污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷的影响

为了使污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷后的沼渣得到有效利用,研究了以Ca(OH)2代替NaOH作为碱剂调节产氢余物与污泥混合物初始pH进行厌氧发酵产甲烷情况。结果表明,以NaOH和Ca(OH)2作为碱剂的消化系统厌氧发酵产甲烷的最佳接种量均为50%,且产甲烷率和比产甲烷速率相差不大,分别为60.48 mL/(g·DS)、2.16 mL/(g·DS·d)和58.68 mL/(g·DS)、2.35 mL/(g·DS·d),两种消化系统的COD、总糖和总蛋白质的降解率分别为63.0%、25.7%、47.1%和56.7%、23.6%、45.7%。以Ca(OH)2代替NaOH作为碱剂调节反应物初始pH进行厌氧发酵产甲烷是可行的。     

联合NaOH和Ca(OH)2强化剩余污泥厌氧发酵生产挥发性脂肪酸

以剩余污泥为研究对象,在序批式厌氧反应器中探究了NaOH和Ca（OH）2联合作用对污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸（VFA）的影响。结果表明,相较于NaOH单独发酵,NaOH和Ca（OH）2的联合作用能够进一步促进VFA的积累,且NaOH和Ca（OH）2的质量比例为50：50时,VFA的最大积累量为286 mg COD·g-1VSS。机理研究表明,NaOH和Ca（OH）2联合作用能够促进污泥溶解过程,并且溶解性COD（SCOD）的最大含量为3 650 mg·L-1,同时NaOH和Ca（OH）2联合作用能够促进胞外聚合物内部有机物向外部的转移。NaOH和Ca（OH）2联合作用能够进一步遏制产甲烷古菌的活性,甲烷的最大积累量为165 mL,远小于NaOH单独影响下甲烷的积累量。研究结果对指导污泥厌氧发酵回收能源物质具有一定的指导意义。     

红薯渣和城市污泥混合发酵产酸强化污水脱氮除磷

投加红薯渣促进城市污泥厌氧发酵产酸量,并将所得有机酸应用到污水处理外加碳源,强化污水脱氮除磷效果。实验结果表明,红薯渣和城市污泥混合发酵产酸比单一污泥发酵效果更好,有机酸产量可提高3倍左右,且做补充碳源时品质好,发酵液中COD:TN:TP约为160:1:1.6。将混合发酵所得有机酸应用到污水脱氮除磷外加碳源,结果表明,混合发酵所得有机酸优于污泥热碱预处理碳源和乙酸钠,污水处理出水中平均COD、TN和TP分别为(32.1±1.45)、(4.8±0.52)和(0.7±0.18)mg/L,TN和TP去除率分别达到(87.2±1.20)%和(90.0±0.18)%。因此,红薯渣的投加,可以大大提高城市污泥发酵产酸效果,优化发酵液碳源的品质。     

工程规模下碱类型对污泥预处理效果及发酵产酸的影响

研究了工程规模下3种碱对剩余污泥热碱预处理效果以及厌氧发酵产酸的影响。结果表明,平均进泥浓度为70 g·L~(-1)时,氢氧化钠的预处理效果要优于混碱(Ca(OH)_2:NaOH=4:1)和过氧化钙,处理后污泥中溶解性化学需氧量(SCOD)的平均浓度是预处理前的8.45倍,水解率达到64.26%。但是,使用过氧化钙进行预处理可以有效提高污泥的发酵产酸效果,产酸效率明显优于混碱和氢氧化钠,总挥发性脂肪酸(TVFAs)的平均浓度为7.93 g·L~(-1),产酸率(以COD计)为273.93 mg·g~(-1)VSS,且总酸中乙酸比例达到60.35%;发酵后平均TSS和VSS分别下降了24.42%和47.62%;同时,氨氮(NH_4~+-N)和总磷(TP)浓度最低,其平均浓度分别为286.33 mg·L~(-1)和17.42 mg·L~(-1)。此外,混碱组、过氧化钙组和氢氧化钠组污泥厌氧发酵的净利润分别为229.14、257.37和10.49元·t~(-1)(脱水污泥)。实验结果表明,热混碱和热过氧化钙预处理用于污泥厌氧发酵有望得到广泛的应用。     

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,考察了不同进水磷浓度、pH和钙磷质量比（Ca/P）对磷回收效率及污泥特性的影响。结果表明：进水磷浓度在40~250 mg·L⁻¹时,膨胀颗粒污泥床反应器脱氮性能稳定,总氮去除率可达88.5%;磷回收效率与进水磷浓度、反应器内pH及进水Ca/P密切相关,磷回收效率最高为89.7%;高磷浓度下形成的颗粒污泥,有望实现高效的磷资源利用。本研究可为利用anammox-HAP系统实现磷回收提供参考。     

微生物絮凝剂的制备及其对城市污水厂污泥的脱水

研究利用甘蔗渣作为廉价原材料制备微生物絮凝剂并探讨其对城市污泥的脱水性能。按0.5%最佳接种量接种,并利用发酵罐进行批式发酵培养,培养60 h后的发酵液具有最佳絮凝效果,投加量为5.0 mg/L时较优,污泥脱水率从75.60%提高到84.2%,污泥含水率从95.82%降至76.21%。此时絮凝剂粗产量为1.16 g/L。培养108 h后,发酵液仍具有显著的絮凝效果,能使污泥含水率维持在76.81%左右。补料发酵实验表明,恒pH培养会抑制微生物分泌絮凝剂,最佳絮凝效果为72 h的发酵液,投加量5.0 mg/L,污泥含水率降至76.47%。通过补料以及不控制pH后,发酵液絮凝效果迅速上升,投加不同量的发酵液使污泥的含水率保持在76.22%~75.60%之间。综合来说,补料在能减少原料浪费的同时也可以有效地提高絮凝剂的絮凝效果。     

Fe2+联合NaClO强化污泥脱水性能与作用机理

为了强化污泥脱水性能,采用亚铁离子 (Fe²⁺) 活化次氯酸钠 (NaClO) 氧化工艺改善其脱水效果,考察了Fe²⁺/NaClO体系中Fe²⁺和NaClO投加量、初始pH对污泥脱水性能的影响,并探究强化污泥深度脱水的作用机制。研究表明,初始pH为5.0、Fe²⁺和NaClO投加量 (以总悬浮固体计) 分别为48.61和39.04 mg·g⁻¹时,污泥的脱水性能最佳,污泥含水率和比阻分别由91.32%和11.81×10¹² m·kg⁻¹降低至71.74%和1.71×10¹² m·kg⁻¹。Fe²⁺/NaClO氧化体系使胞外聚合物 (EPS) 降解和部分细胞裂解,反应生成的强氧化性的·OH会降解松散附着型EPS (LB-EPS) 和紧密黏附型EPS (TB-EPS) 中的蛋白质和多糖,改变蛋白质二级结构,导致蛋白质结构松散,暴露了更多的疏水位点,同时减少污泥表面的亲水性官能团,释放EPS结合水。Fe³⁺使污泥絮体颗粒在絮凝形成松散、多孔的絮体结构,有利于胞内结合水的排出,从而改善污泥脱水性能。本研究结果可为有效去除污泥中的结合水和提高污泥的脱水性能提供参考。     

侧流磷回收强化主流脱氮除磷微观现象评价

在低碳源污水脱氮除磷时外加碳源虽然明显有效,但这会增加运行费用,且增加间接碳排放量。为此,考虑侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺,以解决低碳源进水对脱氮除磷的限制。基于变型UCT工艺,建立侧流磷回收单元,仅以调节pH方式实现磷沉淀。结果表明,实验确定的最佳侧流比为15%,调节侧流上清液pH至9.5~10.5即可实现较高的磷回收效率。此外,分析了侧流磷回收强化主流脱氮除磷作用,并进一步评估污泥性状、微生物活性与丰度等微观变化。通过实验,详细剖析并总结了侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺引起的微观现象,重点对污泥沉淀性能、胞外聚合物（EPS）变化、微生物（硝化细菌、聚磷菌、反硝化除磷菌等）活性与丰度等进行了深入分析与评价。以上研究结果有助于侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺推广应用。     

废玻璃/铝渣人工沸石对水中Ca2+的吸附

利用废玻璃和铝渣制备沸石,进而表征沸石结构特征并研究其对水中Ca2+的吸附性能。采用批式实验考察不同温度下沸石用量、初始pH、振荡频率、接触时间对吸附量的影响,并研究吸附过程热力学、动力学特征。结果表明,吸附量随沸石用量增加而减小、随接触时间延长而增大。初始pH和振荡频率对吸附量影响较显著。温度变化对平衡吸附量影响不大,但升高温度可显著缩短吸附平衡时间。最佳工艺参数为：沸石用量20 g·L-1,初始pH 6~8,振荡频率150 r·min-1,接触时间60 min,此时吸附量约16 mg·g-1。Langmuir等温线最符合沸石吸附水中Ca2+过程,表明该过程是均质单分子层吸附。动力学特征最符合准二级动力学方程,证实该过程主要受离子交换、颗粒外液膜扩散和颗粒内扩散控制。该沸石对水中Ca2+吸附过程是物理吸附和化学吸附并存的自发、吸热、熵增过程。该沸石可较好地去除水中Ca2+,故具有一定软化硬水能力。     

不同预处理方法对污泥脱水性能的影响

污泥脱水是污泥处理的关键步骤,本文以污泥比阻(SRF)为考察指标,对比分析了污泥经单独酸碱调节、酸碱联合调节、水浴加热、自然冻融以及氧化剂Fenton等预处理方法调节后污泥的脱水效果。结果表明,污泥经氧化剂Fenton试剂处理后,SRF明显减小,污泥脱水性能得到改善;先酸后碱调节的方式比单独酸、碱调节更利于污泥脱水;温度调节对污泥的比阻有影响,低温条件下污泥的比阻较小。     

不同pH条件下剩余污泥厌氧发酵过程中溶出物的释放

对剩余污泥进行厌氧发酵处理可实现污泥中有机质和磷的释放并最终回收利用,而pH是影响厌氧发酵过程的重要因子。为研究pH对厌氧发酵中磷与有机物释放的影响,采用批次实验研究了pH分别为3、5、7、9、10、11时剩余污泥厌氧发酵过程中磷和有机物的释放与转化规律。结果表明,在不同pH下,剩余污泥厌氧发酵过程中发生着有机物与不同形态磷的迁移与转化,酸性和碱性环境下的厌氧发酵液成分的三维荧光结构不同。剩余污泥厌氧发酵过程中,泥相钙结合态磷(AP)在酸性条件下转化为液相磷,有机磷(OP)和大部分铁/铝结合态磷(NAIP)在碱性条件下转化为液相磷;其中, pH为11时,污泥发酵液中磷含量最高。污泥发酵类型为丁酸型发酵,发酵产物以异丁酸为主,其次是正戊酸和乙酸。pH为10时,发酵液中的蛋白质与多糖的总量、挥发性有机酸(VFAs)浓度最高,两者呈现正相关关系;类蛋白和类腐殖酸降解,利于VFAs的积累。     

污泥发酵液主要成分对鸟粪石结晶法回收磷的影响

为了研究污泥发酵液中的主要无机离子和有机成分对鸟粪石结晶法回收磷的影响,选取钙和钾为典型无机离子,以与胞外聚合物（EPS）性质相似的海藻酸钠（SA）和腐殖酸的主要成分富里酸（FA）模拟污泥发酵液主要有机成分,利用小试流化床反应器进行连续流实验。结果表明,随着Ca2+浓度升高,除磷率先下降后上升,生成了无定形磷酸钙沉淀,当Ca2+浓度为100 mg·L-1时,鸟粪石纯度降至14.9%。实验浓度范围内,K+、SA与FA均使鸟粪石纯度降至90%以下,生成少量共沉淀物,但产物晶型仍以规则斜方晶为主,除磷率在80%以上。其中SA主要附着在鸟粪石表面,阻碍鸟粪石晶体的正常生长,随着SA浓度由0 mg·L-1升高到120 mg·L-1,产物纯度由96.0%降至77.3%,粉末状晶体增多,使产物平均粒径由0.80 mm降至0.56 mm。     

Ca2+和PAM 对污泥流变性和脱水性能的影响

研究了Ca2+和聚丙烯酰胺(PAM)在污泥调理过程中对污泥流变行为和脱水性能的影响,通过对粘度、毛细吸水时间(CST)、比阻(SRF)等参数的测量,发现Ca2+单独作用时对污泥脱水性能的提高不大,而不同含量的Ca2+和PAM混合后,对污泥的流变行为和脱水性能都有不同程度的影响,发现20 mg/L的PAM连同140%DS的Ca2+对污泥共同进行调理时,体系表观粘度最低,脱水性能最好,同时经济成本也较低.研究表明,还不能肯定地得出可用体系的表观粘度作为调理剂最佳投加量的控制指标.     

高铁酸钾与碱耦合处理剩余污泥的实验研究

采用高铁酸钾与碱耦合工艺处理剩余污泥,分析其对污泥的减量及溶胞效果的影响。结果表明,高铁酸钾与碱耦合处理时,污泥减量效果较单独高铁酸钾处理明显提高,最佳耦合方式为高铁酸钾与碱同时投加处理,适宜的碱性物质为NaOH;高铁酸钾与碱耦合处理能有效破坏污泥絮体及细胞结构,导致污泥减量,胞外聚合物(EPS)和胞内物质大量溶出。当高铁酸钾投加量为0.24g/g(以污泥中单位质量SS的投加量计,下同),NaOH投加量为6mmol/g时,耦合处理24h后挥发性悬浮固体(VSS)去除率达25.92%,处理后的污泥离心泥饼含固率增加,污泥体积指数(SVI)降低,污泥脱水性能及沉降性能明显提高,显微镜检表明耦合处理后污泥絮体明显解离,说明高铁酸钾与碱耦合工艺具有较好的污泥减量及溶胞作用。     

低温热碱破解低有机质污泥及磷形态分析

以低温热碱破解低有机质污泥,考察了不同热碱条件下低有机质污泥破解情况,通过DNA释放量分析了污泥细胞破解效果,同时,研究了污泥中磷形态分布与变化。结果表明,从污泥破解程度（DD）与DNA释放量来看,热碱联合可强化污泥破解,而pH比温度起更重要作用,尤其对污泥破解释磷起关键作用。高pH条件下,污泥中有机磷（OP）和非磷灰石无机磷（NAIP）以磷酸盐的形式大量溶解,而磷酸盐与钙离子反应导致磷灰石（AP）含量升高。研究认为,仅加碱pH=13即可有效破解低有机质污泥,操作简单,有利于污泥减量,且磷回收潜力大。     

CTAB改性斜发沸石对剩余污泥的调理作用

实验利用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性斜发沸石,并将其应用于剩余污泥的调理。以污泥比阻为参数,考察了表面活性剂浓度、反应温度及反应时间对CTAB改性沸石调理剩余污泥效果的影响。正交实验结果表明,改性沸石的最佳条件为CTAB浓度30 mmol/L,反应温度30℃,反应时间12 h。相较于原沸石,经改性沸石调理的污泥其脱水性能和沉降性能都有较大提高.当改性沸石投加量为90%(干污泥重)时,污泥净生产率达到最大值1.95 kg/(m2·h),过滤时间缩短至最小值121 s,滤饼含水率也相应地由87.8%(原污泥)降低至59.5%。强化机理的研究表明,改性沸石主要是通过静电中和与吸附架桥作用,以及在污泥絮体中构建坚硬骨架来强化污泥调理效果的。     

碱度对聚合氯化铝调理污泥脱水和流变的影响

针对厌氧消化污泥的难脱水问题,探究了不同碱度条件下污泥经聚合氯化铝调理后的脱水效果和流变特性变化。以高级厌氧消化污泥为研究对象,调节碱度后考察污泥理化性质的变化。在碱度调节的基础上投加聚合氯化铝进行调理,通过测定抽滤泥饼含固率、屈服应力和表观黏度等指标,研究不同碱度下调理污泥的脱水效果和流动性改善情况。结果表明,污泥碱度调节会对上清液中总磷和氨氮的质量浓度产生影响,可以通过碱度变化控制污泥中的P和N等元素的质量浓度。在低碱度条件下,减少聚合氯化铝的投加量可以获得较好的污泥脱水效果和流动性。当污泥碱度值为1 842.00 mg·L⁻¹时,添加0.02 g·g⁻¹的聚合氯化铝进行调理,抽滤泥饼的含固率达到最高值31.97%;同时,在这个条件下,污泥的极限黏度接近0,达到最低值,污泥的流动性得到了提升。调理污泥在具有最佳流动性能的同时达到最佳脱水效果。本研究结果可从污泥碱度变化的角度为污泥脱水性能的提升与调理剂的优化投加提供参考。     

合成条件对粉煤灰合成沸石除磷特性的影响

利用不同钙含量的3种粉煤灰采用碱熔融-水热法合成沸石,研究了不用合成条件对3种粉煤灰合成沸石除磷性能的影响,并分析了除磷机理。3种粉煤灰合成沸石中沸石的种类各不相同,低钙粉煤灰合成沸石主要以NaP1型沸石为主,中钙粉煤灰合成沸石主要以一种无名沸石为主,高钙粉煤灰合成沸石则主要以加藤石为主,沸石含量几乎为零。碱灰比、熔融时间、熔融温度、固液比、结晶时间等合成因素中,对3种粉煤灰合成沸石固磷能力影响相对较大的是碱灰比和熔融时间。3种合成沸石的除磷能力顺序依次为高钙粉煤灰合成沸石> 中钙粉煤灰合成沸石> 低钙粉煤灰合成沸石,并且3种沸石的固磷能力与初始原料粉煤灰中的CaO含量成正比。固磷机理是合成沸石溶于水后向水中释放Ca2+,释放出来的Ca2+即可与磷酸根生成磷酸钙沉淀,从而达到固磷的目的。合成的沸石最大固磷能力为92.24 mg/g。     

几种常见离子对粉煤灰合成沸石除磷效果影响研究

研究了几种常见无机离子(SO2-4、HCO-3、NO-3、SiO2-3、Ca2 、Mg2 )对3种阳离子饱和的粉煤灰合成沸石(Ca沸石、Al沸石和Fe沸石)除磷效果的影响.结果表明,与纯水比较,NO-3和SO2-4的存在能提高沸石的磷去除率;HCO-3对沸石除磷起抑制作用;高浓度的SiO2-3显著提高溶液pH,从而促进Ca沸石的除磷,但抑制Al沸石和Fe沸石的除磷作用;Ca2 的存在能够显著提高沸石的磷去除率;Mg2 能促进Al沸石和Fe沸石除磷,但对Ca沸石除磷有一定抑制作用.     

不同pH控制策略下剩余污泥中NH4^＋-N、PO4^3--P、COD溶出研究

污水处理厂的剩余污泥中富含氮、磷、COD,在其水解酸化过程中对pH条件进行控制,使污泥中的氮、磷、COD溶出到上清液中并进行回收利用是可行的。在22～25℃的温度条件下,1#反应器中剩余污泥先调节为酸性（pH=3）,在实验第8 d氨氮、磷酸盐溶出量最多后调节为碱性（pH=10）;3#反应器中剩余污泥先调节为碱性（pH=10）,在实验第8 dCOD溶出量最多后调节为酸性（pH=3）;2#反应器为对照实验,pH不进行调节。结果表明：若要以回收污泥中的氨氮、磷酸盐为主,剩余污泥由碱性（pH=10）调节为酸性（pH=3）优于由酸性（pH=3）调节为碱性（pH=10）;若要回收污泥上清液中的COD为主,剩余污泥由酸性（pH=3）调节为碱性（pH=10）优于由碱性（pH=10）调节为酸性（pH=3）。