超声与碱预处理对剩余污泥磷及有机物释放的影响

为了回收污泥所含的磷,采用碱和超声波对3种剩余污泥进行预处理以释放磷,考察了处理前后PO3-4-P(正磷酸盐)、TP(总磷)、SCOD(可溶性COD)、TOC(总有机碳)、TS(总固体)、VS(挥发性固体)的释放规律及溶解性有机物的三维荧光特性变化.结果表明,碱和超声波处理均能有效破解污泥,释放磷和有机物;城市污泥比制药污泥更容易破解;城市污泥无机磷的释放高于有机磷,而工业污泥的有机磷释放高于无机磷;采用生物脱氮除磷工艺的城市污泥释放磷最多,释放有机物最少,有利于磷的进一步回收.碱处理和超声处理都不会从根本上改变污泥上清液中有机物的组分,但碱处理能促进污泥蛋白质类、腐殖酸类和富里酸类有机物的释放.     

城市污泥中蛋白质资源化的研究进展

资源化是城市污泥处理处置的必然趋势,回收利用污泥中丰富的蛋白质用作动物饲料添加剂、发泡剂原料和肥料等是一个新的研究方向。蛋白质资源化包括污泥水解提取蛋白质、蛋白质的纯化分离和污泥蛋白质的开发应用3个步骤。其中,提取蛋白质的方法中热-碱法、热-酸法、超声-碱法和超声-酶法的蛋白质提取率在65%以上。蛋白质纯化的过程中循环水解和膜技术能进一步提高提取液中蛋白质的浓度,盐析沉淀法和等电点沉淀法可回收其中85%以上的蛋白质。用作动物饲料添加剂和肥料是提取纯化出的蛋白质最有前景的应用方式。最后对城市污泥中蛋白质资源化的研究方向提出了建议与展望。     

污泥制砖

废水处理厂的污泥带来诸多处置难题。通常,脱水污泥用土地回收或填埋法处置。然而,对于高度都市化的城市来说,因土地有限,采用填埋法处置污泥可能是不合适的焚烧或许是一种较好的处置方法,经焚烧处理后会产生相当多的污泥烟灰,这些烟灰必须用其它方法来处置。本文介绍了用干污泥和污泥烟灰作为制砖材料的研究结果。制砖时,能与粘土相混合的干污泥和污泥烟灰的最大百分数分别为40％和50％,砖的抗压强度从不含污泥时的87.2N/mm~2减少到含干污泥40％时的37.9N/mm~2和含污泥烟灰50％的69.4N/mm~2     

类芬顿调理污泥用于微生物电解池产氢与磷回收的研究

为提高微生物电解池(MEC)利用剩余污泥产氢气和磷回收的效率,采用Fe~(3+)、原儿茶酸(PCA)和H_2O_2体系预调理污泥,探究中性PCA/Fe~(3+)/H_2O_2体系的试剂投加量对污泥液相总磷含量和溶解性化学需氧量(SCOD)的影响.在单因素试验的基础上,通过表面响应法(RSM)优化得到Fe~(3+)和H_2O_2投加量分别为12.96 mmol·L~(-1)和0.45 mol·L~(-1),液相总磷含量和SCOD含量实际值分别为(60.14±0.08) mg·L~(-1)和(3357.67±66.37) mg·L~(-1),模拟效果显著.与未处理的剩余污泥MEC反应器出水相比,经过调理后的剩余污泥MEC反应器出水中的总化学需氧量(TCOD)、多糖和蛋白质的去除率分别提高了30.03%、50.16%和97.31%,氢气转化率提升了1.31倍,有效提升了MEC产氢效率.通过鸟粪石结晶回收MEC污泥上清液中的磷,发现在初始pH值为10、Mg~(2+)浓度为0.056 mol·L~(-1)和NH~+_4浓度为0.08 mol·L~(-1)时效果最佳.鸟粪石晶体质量浓度最高可达7.6 g·L~(-1),晶体纯度最大为88.30%,上清液中77.55%的磷以鸟粪石的形式得到回收.在本研究最优化条件下进行中性PCA/Fe~(3+)/H_2O_2体系调理剩余污泥微生物电解池产氢与磷回收全过程中产出经济价值达到2.36元.实验研究最终表明,经过Fe~(3+)/PCA/H_2O_2体系调理污泥可促进污泥中磷的释放和MEC处理污泥的产氢效率,为探究污泥资源化提供了新的研究思路.     

沉淀浮选法回收废液中稀土的实验研究

依据沉淀浮选法的基本原理,提出了从废酸中回收RE_2O_3的方法.用Na_2SO_4作沉淀剂,与RE~(3+)形成溶解度小的RE_2(SO_4)_3·xNa_2SO_4·yH_2O复盐;用月桂胺作捕收剂浮选回收,RE_2O_3的回收率达98％以上。用(NH_4)_2SO_4作沉淀剂分离废酸中的Ca~(2+),去除率达99％,从而使浓度为2mol/L的HCl废酸能循环使用。     

盐酸法提取污泥中蛋白质过程的研究

为了探索剩余污泥中蛋白质的提取方法,采用盐酸和氢氧化钠对污泥中蛋白质进行了提取,并对提取液进行了紫外光谱分析。结果证明盐酸提取法更有利于污泥中蛋白质的提取操作,并可以保证蛋白质质量。随后,实验考察了温度、污泥浓度、盐酸浓度以及操作时间对提取液中蛋白质浓度的影响情况。结果表明:蛋白质浓缩随温度呈先慢后快的增加趋势,随污泥浓度呈线性增加趋势,随盐酸浓度呈先快后慢增加趋势,适当延长时间有利于提升提取液中的蛋白质浓度。     

剩余污泥热水溶性有机物的提取方法优化研究

热水溶性有机物含量和组成是表征剩余污泥(简称为污泥)中有机质生物可利用性的重要手段.分析了不同热水淬时间(1~24h)和不同ρ(污泥)(0.7~36.0g/L)对热水溶性蛋白质和碳水化合物等溶出的影响,据此对剩余污泥中热水溶性有机物的提取方法进行了优化. 结果表明:污泥在60℃水淬8h时,水溶性蛋白质和碳水化合物的溶出率达到最大,分别为34.6%和36.1%;但是,随着水淬时间的延长,部分蛋白质被转化成氨氮,部分碳水化合物也发生了转化和降解,致使二者的浓度降低. 考虑测试分析的时间效率和溶出率稳定性,污泥热水溶性有机物最优水淬时间建议设置为5h. 研究结果表明,热水溶性有机物的溶出率随ρ(污泥)降低呈升高趋势,当ρ(污泥)为0.7g/L时,热水淬5h后蛋白质和碳水化合物的溶出率最大,二者分别为52.9%和36.6%.      

剩余污泥热水溶性有机物的提取方法优化研究

热水溶性有机物含量和组成是表征剩余污泥(简称为污泥)中有机质生物可利用性的重要手段.分析了不同热水淬时间(1～24 h)和不同ρ(污泥)(0.7～36.0 g/L)对热水溶性蛋白质和碳水化合物等溶出的影响,据此对剩余污泥中热水溶性有机物的提取方法进行了优化.结果表明:污泥在60℃水淬8 h时,水溶性蛋白质和碳水化合物的溶出率达到最大,分别为34.6%和36.1%;但是,随着水淬时间的延长,部分蛋白质被转化成氨氮,部分碳水化合物也发生了转化和降解,致使二者的浓度降低.考虑测试分析的时间效率和溶出率稳定性,污泥热水溶性有机物最优水淬时间建议设置为5 h.研究结果表明,热水溶性有机物的溶出率随ρ(污泥)降低呈升高趋势,当ρ(污泥)为0.7 g/L时,热水淬5 h后蛋白质和碳水化合物的溶出率最大,二者分别为52.9%和36.6%.     

有机质组分对发酵工业污泥脱水性能的影响

该研究选取了味精、柠檬酸、酱油、食醋、赖氨酸和酵母 6 种典型生物发酵制品工业的废水污泥,开展了污泥有机质（VS/TS）、流变特性、胞外聚合物（EPS）与污泥脱水性能的分析及相关性研究。结果表明,发酵工业的剩余污泥 VS/TS 为 62.22%～82.53%,脱水性能差异较大,酵母和柠檬酸污泥的脱水性能最差,毛细吸水时间（CST）分别高达(259.44±9.87) s和(251.71±8.85) s,污泥比阻（SRF）分别为（3.85±0.21）×10⁽¹⁴⁾m/kg和（2.61±0.17）×10(14)m/kg和（2.61±0.17）×10⁽¹⁴⁾m/kg,其次为食醋和味精污泥;不同污泥的初始表观黏度（剪切速率10 s(14)m/kg,其次为食醋和味精污泥;不同污泥的初始表观黏度（剪切速率10 s^(-1)）相比极限表观黏度（剪切速率300 s(-1)）相比极限表观黏度（剪切速率300 s^(-1)）的差异更大,但都与CST和SRF成极显著正相关,说明发酵工业的污泥为黏度值越大污泥脱水性能越差。然而CST、SRF、污泥黏度等都与污泥的VS/TS成反比,与市政污泥结果相反。污泥 EPS 中有机质组分分析结果表明,除赖氨酸污泥外的其他污泥有机组分总量均为蛋白质>多糖>腐殖酸,酵母和柠檬酸污泥的蛋白质总量分别达(624.96±24.08) mg/(gTS)和(361.30±3.11) mg/(gTS),赖氨酸污泥的多糖总量高达(361.59±11.60) mg/(gTS);蛋白质在污泥各 EPS 层的含量分布均为 TB-EPS>Slime-EPS>LB-EPS,且近 50% 的蛋白质和多糖分布在 TB-EPS 层中;从荧光光谱的分析来看,色氨酸类蛋白质在各 EPS 中占比最大,是主要蛋白类物质。脱水性能的相关性分析表明,污泥中腐殖酸及蛋白质组分与黏度、CST 和 SRF 均成显著正相关,蛋白质对污泥黏度和脱水性能的影响比腐殖酸更大,Slime-EPS 和 LB-EPS 层的蛋白质含量对污泥脱水性能的影响更显著。     

吐温80与氢氧化钠耦合污泥溶胞及生物水解酸化特性研究

采用吐温80与氢氧化钠耦合进行污泥溶胞,当污泥溶胞时间为15min时,污泥上清液中蛋白质与DNA浓度较初始上清液中分别提高了32.5倍和15.8倍,显示细胞壁已得到有效破解,胞内的蛋白质与DNA溶出进入水相。而且,溶胞后污泥的水解酸化过程中挥发性脂肪酸(VFAs)和氨氮产量随着吐温80浓度的增大和酸化时间的延长而增加,这表明吐温80的加入促进了水解酸化菌对蛋白质和碳水化合物的分解。酸化进行24h时,不同条件下系统的pH均达到7.4左右,此后系统进入稳定运行阶段。     

离子交换树脂在污泥处理中的应用及展望

离子交换树脂(IER)因其不溶性以及可循环利用性被广泛用于废水处理,但目前仍缺乏其对污泥应用研究的综述。本文汇总了污泥中常见IER类型(阳离子交换树脂、阴离子交换树脂以及螯合树脂),并介绍了树脂的基本特性以及适用的污泥方向,其中阳离子交换树脂,尤其是强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,适用范围最广。IER在污泥中的应用归为4类,分别为去除/回收重金属、回收磷、胞外聚合物提取以及调理污泥,并阐述了基本应用机理以及优缺点。针对IER在污泥中应用的不足,提出未来的研究方向,包括改性或开发新型IER去除/回收污泥中的重金属,优化IER直接回收污泥中磷的方法,改进IER调理污泥的方式以及开发新型分离IER与污泥的手段。本文有助于研究人员更好的了解IER在污水厂污泥中的应用现状,优化IER处理污泥的应用方式以及开发应用于污泥处理的新型IER。     

不同预处理方法对剩余污泥性质的影响研究

研究了3种污泥预处理方法(酸、碱和热处理)对污泥性质的影响.结果表明,3种处理方法对污泥均有一定破碎作用,其中碱处理的破碎效果最好,污泥的破碎率最大(约达58.46%),释放的SCOD最高(2 934.9 mg/L).处理后污泥的溶解性有机物的主要成分为蛋白质、碳水化合物和挥发性脂肪酸(三者之和约占总量的80%～90%),碱处理污泥的溶解性蛋白质增加最多(2 058.6 mg/L),而溶解性碳水化合物则是热处理污泥的增加值最大(353.2 mg/L).3种污泥预处理方法均会降低污泥的SS和VSS,其中碱处理效果最好,两者的减少量分别达到25.32%和38.84%,而酸处理效果最差,仅9.05%和1.80%.粒径分析表明,酸、碱处理会减小污泥的粒径、增加污泥的比表面积和提高污泥粒径的均匀性.本研究还对3种预处理方法对污泥的融胞机理进行了分析.     

从皮革厂污泥中回收铬的工艺研究

本文介绍了从皮革厂污泥中分离和回收Cr(Ⅲ)的工艺研究。该工艺主要过程包括:在pH1条件下用硫酸溶液提取Cr(Ⅲ),用H_2O_2将Cr(Ⅲ)氧化成Cr(Ⅵ),从某些阳离子中分离出Cr(Ⅵ),最后再将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)。根据其规模的大小,对上述每个过程的试验条件都进行了最佳化选择。若全部回收污泥中的Cr(Ⅲ),则必须要控制提取和氧化这2个环节,使提取率和氧化率都达到80％。从分开的废皮革浸洗液中回收Cr(Ⅲ),由于某些阳离子浓度较低,在Cr(Ⅲ)定量氧化方面,(Fe+Mg)/Cr的克分子比率将明显的影响到H_2O_2/Cr的比率。在目前的情况下,估计该工艺的运行费用是污泥掩埋处置的2倍。但若能在皮革废水处理过程中将Fe(Ⅱ)有效地去除掉,就会明显地减少该工艺的成本并提高竞争能力。     

高含固污泥厌氧消化中蛋白质转化规律

采用剩余污泥在含固率(total solid,TS)为12%条件下进行中温(37℃)厌氧消化,通过分析厌氧消化前后污泥蛋白质组分的变化情况,研究了高含固污泥厌氧消化中蛋白质的转化规律,探讨了高含固条件下污泥蛋白质转化效率较低的原因.结果表明,经过45 d的厌氧消化处理,污泥蛋白质的转化率为34.26%.污泥蛋白质转化效率较低的原因主要表现在:(1)高含固条件下污泥的传质较差;同时,污泥蛋白质经水解过程形成大量的氨氮,反应结束后污泥总氨氮(total ammonia nitrogen,TAN)质量浓度达到1 201 mg·L~(-1),导致对厌氧消化过程,尤其对蛋白质的分解表现出一定的抑制作用;(2)三维荧光光谱(three-dimensional fluorescence spectroscopy,3D-EEM)分析表明,部分蛋白质向腐殖质类、富里酸类物质转化,从而更难分解;(3)通过二维电泳(two-dimensional electrophoresis,2-DE)-质谱(mass spectrometry,MS)分析发现,厌氧消化后污泥蛋白质的相对分子质量和等电点(isoelectric point,p I)降低;最终,污泥中残留的大部分蛋白质来源于微生物体内.由于微生物代谢能力随着厌氧消化过程的进行而减弱,难以继续利用这些蛋白质,或消化体系中不具备分解这些蛋白质的酶,从而限制了污泥中蛋白质的分解效率.     

富磷污泥厌氧发酵过程中乙酸浓度对磷释放的影响

以强化生物除磷(EBPR)污泥为研究对象,考察了不同初始乙酸浓度条件下富磷污泥厌氧发酵过程中磷及相关指标的变化,并探讨释磷机制.结果表明:初始乙酸浓度对污泥最大释磷量影响不大,(73.1±2.2)%的污泥总磷量(TP)以磷酸盐的形式释放到液相中,其主要来自聚磷的分解.聚磷的分解途径包括:1)聚磷菌(PAOs)通过吸收乙酸贮存聚β-羟基烷酸酯(PHA)的厌氧生物释磷机制释放磷酸盐;2)PAOs的维持作用导致的聚磷直接分解过程.当初始乙酸浓度不充足时,生物释磷过程受限制,聚磷以相对较慢的速率直接分解;随着乙酸浓度的增大,生物释磷速率增快,同时随之增加的PHA含量能促进污泥的水解酸化.上清液中PO43--P和Mg2+浓度在达到最大值后出现了下降的现象,其可能形成鸟粪石等沉淀.根据试验数据,本文提出了从富磷污泥中回收磷的策略,即可在厌氧消化开始前向污泥中投加一定量碳源,并在发酵24h内分离上清液进行磷回收,这样不仅可以快速大量地从上清液中回收磷并减少沉淀引起的管道堵塞等问题,还可消除高浓度磷酸盐对厌氧消化的影响.     

处理含氰离子废液的新方法

本文介绍的是关于处理含氰离子废液的新方法。它适用于所有的含氰离子废液,而且无论对高浓度还是低浓度的氰离子均适宜。其主要过程是,首先用银离子使之沉淀,然后再在沉淀的氰化物上添加浓硫酸,加热分解,使之生成硫酸铵[(NH_4)_2SO_4]。银离子可再次作为沉淀剂使用。该装置是由左右两个用做离心分离用的烧并,连接在两个烧瓶之间进行过滤器、以及作为沉淀剂使用的硫酸银(Ag_2     

同时回收氮磷提高碱性发酵污泥脱水性能的机制研究

同时回收氮磷可以显著提高碱性发酵污泥的脱水性能,但是目前对其机制尚不清楚.通过批式试验,研究了ζ电位、二价离子、胞外聚合物、溶解性聚合物以及鸟粪石对碱性发酵污泥脱水性能的影响.结果表明,在最佳回收条件下(pH=10.0,n(P)/n(N)=1.3 mol.mol-1,n(Mg)/n(N)=1.9 mol.mol-1),镁离子不仅能使|ζ|电位减小到14 mV以下,而且使一价阳离子与二价阳离子比例降低到9 mol.mol-1以下;同时回收氮磷可以显著降低溶解性多聚物和胞外聚合物的含量,尤其是溶解性蛋白质和松散型胞外聚合物的含量;这些变化都促进了碱性发酵污泥的脱水.此外,鸟粪石的形成也有助于提高脱水效果.     

剩余污泥提取蛋白质工艺研究进展

剩余污泥中含有丰富的蛋白质,对其进行提取和回收利用是污泥资源化的重要途径。对目前研究较多的碱热法、酸热法、酶法以及各方法的联合处理等技术的原理、操作参数、提取效果和研究现状进行了综述和分析。在此基础上,展望了污泥蛋白提取技术的应用前景,并对其研究方向提出了建议。     

柠檬酸废水污泥脱水中蛋白质和多糖变化特征

该研究从影响污泥脱水性能的胞外聚合物(EPS)形态及蛋白质、多糖分布入手,对废水处理中的污泥进行分层测定,并探讨柠檬酸废水污泥脱水的主要机理。实验结果表明,在污泥各层中蛋白质和多糖的分布模式不同,二沉池剩余污泥、浓缩池污泥、经CPAM调理后的浓缩池污泥的pellet层中的蛋白质和多糖分别占污泥总蛋白质的78.76%和92.86%、89.26%和95.55%、91.68%和95.05%,表明污泥中蛋白质和多糖都主要分布在pellet层,而LB-EPS层和TB-EPS层中几乎没有。此外,污泥在脱水处理过程中slime层中的蛋白质和多糖分别降低了9.28%和1.72%,pellet层中的蛋白质和多糖分别增加了10.5%和2.69%,表明slime层中的蛋白质和多糖均转移到了pellet层。而经CPAM调理后的污泥,蛋白质与多糖含量的比值也有所增加,有利于污泥脱水的性能的提高。     

污水处理厂污泥水溶解性有机物的光谱特性分析

污泥水是污水处理厂污泥浓缩、稳定、脱水等环节产生的废水,具有污染物浓度高、成分复杂的特点.采用三维荧光光谱和红外光谱研究了污泥水中溶解性有机物(DOM)的光谱特性.污泥水荧光性DOM(FDOM)可利用平行因子分析划分为6个荧光组分,分别为类蛋白质组分C1(275/355 nm)、C4(235/350 nm)和C6(275/305 nm),及类腐殖酸组分C2(250,340/440nm)、C3(320/380 nm)和C5(250/465 nm).重力浓缩和机械浓缩污泥水中COD与所有类腐殖酸组分均正显著相关(P0.01),类蛋白质组分对其影响不大.离心脱水污泥水中组分C1、C4和C5含量明显上升.深度脱水污泥水中FDOM荧光峰位置和强度与其它污泥水存在显著差异,C3和C6分别较离心脱水污泥水升高15.63和7.30倍.与浓缩污泥水相比,离心脱水污泥水中多糖和腐殖酸吸收峰增强,而深度脱水污泥水中蛋白质大量释放,金属离子会与腐殖酸和蛋白质络合引起DOM结构变化.