低温热水解对剩余污泥DOM的溶出特征分析

为了研究剩余污泥在低温热处理条件下的理化性质及溶出特征,采用批次试验探究了热处理温度对剩余污泥溶解性有机物（SCOD）、溶解性碳水化合物（SC）、溶解性蛋白质（SP）的溶出变化情况,分析了溶解性有机物质（DOM）荧光组分的平行因子分析模型特征.研究发现,随着热处理温度的升高,SCOD在80℃的破解度增幅最高,在90℃溶出量最大;SC在70℃时溶出率增幅最高,在90℃质量浓度最高;SP在60℃质量浓度最大;挥发性脂肪酸（VFAs）在60℃达到最大含量;液相色谱-有机碳测定仪（LC-OCD）分析表明,溶解性有机碳在90℃分子质量浓度最大,但生物聚合类物质的比例在80℃最高;三维荧光平行因子分析（PARAFAC）显示,剩余污泥热处理后的DOM均包含类蛋白质C1（282,324nm）、代谢类蛋白质C2（310,364nm）、可见腐殖酸C3（278/338/358nm,424nm）、土壤富里酸C4（270/318/354nm,476/524nm）,对于热水解法预处理污泥,类蛋白质在80℃下具有最大荧光强度,代谢类蛋白质在60℃下具有最大荧光强度.在60min条件下,污泥中有机物溶出的最佳温度是80℃.     

高温热水解对不同含固率低有机质污泥溶出规律影响

高温热水解是促进低有机质污泥厌氧水解过程的有效方法,探讨不同含固率下低有机质污泥高温热水解后物质溶出规律,可为实现其高效厌氧发酵提供基础理论依据。通过序批式实验和相关性分析研究了含固率、温度和时间对高温热水解污泥中物质溶出的影响。结果表明：污泥中物质溶出特性与温度、含固率的相关性均较高(P=0.272～0.757,0.249～0.774)。除含固率6%的污泥外,8%、10%及12%含固率污泥中可溶糖、可溶蛋白质、总挥发性脂肪酸(TVFA)、溶解性有机碳(SOC)浓度随处理温度提高而增大,而pH则相反。除含固率的8%污泥外,氨氮(NH⁺₄-N)和游离氨(FAN)浓度亦随含固率、热水解温度的提高而增大。当处理温度相同时,可溶糖、可溶蛋白质、TVFA、SOC、NH⁺₄-N、FAN浓度总体上随含固率的升高而升高,而含固率变化对pH无显著影响。同时,含固率6%～10%的污泥中可溶蛋白质的溶出率高于可溶糖,随着含固率的增加,可溶蛋白质溶出率增幅有所降低;含固率为6%和12%时,TVFA增加不明显;SOC与SCO...     

超声处理对剩余污泥的粒径和溶出物的影响

为了有效地发挥微型动物摄食对剩余污泥的减量作用,研究了超声声能密度和超声时间对剩余污泥的粒径和溶出物(蛋白质、多糖、DNA、COD及BOD)溶出的影响.在脉冲比2:1和超声时间10min的条件下,声能密度为0.2W·mL-1时出现一个污泥粒径变化的转折点,当小于转折点时污泥粒径随声能密度增加明显下降,而当大于转折点时污泥粒径几乎不受声能密度影响.在脉冲比2:1和声能密度0.8W·mL-1的条件下,超声时间5min是个转折点.上清液中溶出物的浓度随超声波声能密度或超声时间的增加而增加,各溶出物指标之间存在显著的相关关系.溶出物指标中蛋白质指标可以较好地反映出污泥破解状态.为了得到既能使污泥粒径变小到微型动物可摄食的程度又能使污泥中溶出物的溶出量最少的效果,建议声能密度或超声时间取上述转折点为限值.个数平均粒径(Dn)和重量平均粒径(Dw)分别反映了污泥的几何粒径变化和溶出物的溶出状况,因此,在超声破解污泥-微型动物摄食污泥的污泥减量工艺中可通过Dn和Dw的并用来决定剩余污泥超声处理的工艺参数.     

连续流2450MHz电磁波剩余污泥脱水与溶出效果研究

利用连续流2450MHz的电磁波污泥脱水装置,对2种不同的污泥进行均匀性试验,得到加载功率270W、加载时间200s、加载泥量150mL工况最优.该工况下,污泥离心含水率、沉降含水率、SV分别由原泥的90.46%、96.35%、88%下降到87.32%、95.55%、76%,比阻由2.37?109m/kg升高至1.22?1010m/kg ,在同等离心条件下,经过2450MHz电磁波处理的污泥体积比不经电磁波处理的体积减少了25%.加载后,TN、TP、SCOD的最大溶出倍数分别达到了17.69、9.50和40.11,EPS降低61.9%,与现有的微波加载实验结果对比发现,在原泥比阻值较低情况下,连续流状态下比阻值未降反增,但污泥胞内物质的溶出倍数明显更大,能有效降低EPS,改善污泥脱水性能,表明了2450MHz电磁波动态污泥脱水的效果更好.     

水力空化联合臭氧氧化协同促进剩余污泥溶胞

为有效提高剩余污泥溶胞效率并减少剩余污泥产量,采用水力空化与臭氧反应相结合的方法促进剩余污泥溶胞。系统探究了二者协同作用下剩余污泥的减量效果、有机质的释放、胞外聚合物(EPS)的解聚,分析污泥形态结构和各类溶解性有机物的变化趋势。结果表明：当臭氧浓度为(160±10) g/m³,水力空化联合臭氧处理135 min后,污泥的挥发性悬浮固体和总悬浮固体去除率分别为79.12%和68.55%,DD_COD达到90.67%,ρ(NH⁺₄-N)由(3.15±0.07) mg/L增加至(42.75±0.21) mg/L,蛋白质和多糖总量分别提高了627.05%和957.28%。剩余污泥经水力空化联合臭氧氧化处理后,粒度扫描和显微镜观察结果表明其颗粒较原泥显著变小;三维荧光结果显示该方法可有效增强污泥溶胞效果,在促进污泥溶胞和减量方面表现出显著的协同效应。     

低温热水解和超声联合破解污泥优化工艺的参数研究

针对国内低温热水解和超声联合技术应用于低有机质剩余污泥厌氧消化预处理领域的实验研究和工艺参数缺陷问题,探讨了低于100℃的低温热水解和超声波技术联合破解剩余污泥的技术可行性及工艺参数的优化.以热水解温度和超声能量为控制参数,以污泥破解度、溶解性蛋白质和多糖浓度为分析指标,通过Box-Behnken设计实验,并根据响应曲面法(RSM)构建了污泥破解的二次多项式预测模型,进而得到各影响因素作用下的最佳破解工艺参数.结果表明,温度对污泥破解的影响较超声能量明显.低温热水解和超声联合作用下,最佳工艺组合为温度80℃和超声能量12000kJ/kgTS,该工艺下的污泥破解结果为污泥破解度39.01%,溶解性蛋白质1360.59mg/L和多糖334.52mg/L,该结果与预测值吻合度较高,表明响应曲面模型所得参数较为可靠,能够为实际应用和推广提供参考.     

污泥处理对微塑料特性及吸附溶出行为的影响

近年来,微塑料对生态环境和人类健康的潜在危害日益引起社会的关注。微塑料随污泥的土地利用进入到土壤环境后会危害人类健康以及生态系统。文章系统综述了污泥中微塑料的表面形貌、官能团、Zeta电位等理化特征变化及其与环境中有机污染物以及重金属的相互作用,详细介绍了国内外关于污泥中微塑料种类、表面形貌和表面官能团特征等典型特征的研究;重点分析了污泥预处理、干化、好氧堆肥以及厌氧消化等污泥处理过程中的微塑料特性变化规律,微塑料与持久性有机物、抗生素和重金属等的吸附作用以及微塑料中塑化剂等有毒物质的释放规律。作者也探讨了微塑料的典型特征与其环境行为之间的作用关系,以期为污泥土地利用中微塑料污染的生态风险评估提供参考。     

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%.     

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%.      

厌氧消化结合双氧水溶胞处理剩余污泥试验研究

通过实验室装置将城市污水厂剩余污泥厌氧消化后进行双氧水溶胞脱水处理,分析组合工艺对污泥脱水性能的改善效果,并探索双氧水调理厌氧消化污泥的最佳反应条件,考察脱水滤液回流与剩余污泥共同厌氧消化对滤液的处理效果,并对组合工艺的产、耗能进行了分析。试验结果表明:厌氧消化污泥在双氧水调理下脱水性能显著改善,厌氧消化过程能减少双氧水用量;双氧水调理厌氧消化污泥的最佳反应条件为:双氧水投加量0.106 m L/g(以干污泥计),p H=3,调理时间60 min,调理温度为常温;污泥溶胞脱水滤液回流处理效果良好,且对污泥厌氧消化过程无明显不良影响;厌氧消化产能不仅能够维持自身反应,还有富余能量供出。     

淀粉酶促进剩余污泥热水解的研究

考察了微好氧条件下,外加淀粉酶对污水处理剩余污泥热水解的影响,以及水解过程中污泥上清液各成分的变化情况,并对酶水解过程的动力学进行了分析.结果表明,淀粉酶的加入对剩余污泥的热水解有促进作用.在最适温度50℃,酶投加量0.5g/L条件下,水解4h后,污泥中SCOD/TCOD达到30.98%,比未加酶时高7.68%.在淀粉酶催化作用和热水解的共同作用下,污泥固体溶解,大分子碳水化合物被水解成小分子糖类,固相蛋白质溶出,并进一步水解.污泥水解过程中,上清液糖、蛋白质浓度均呈现先增加后降低趋势.加酶后污泥上清液中糖、蛋白质浓度分别于4h、6h达到最大值271.43mg/L和1437.37mg/L.污泥水解反应前4h内,VSS溶解率和SCOD/TCOD增加迅速,符合一级反应动力学,4h后反应趋于平衡.4h时VSS溶解率达到22.01%.     

Releasing characteristics of phosphorus and other substances during thermal treatment of excess sludge

The releasing characteristics of phosphorus,nitrogen compounds,organics,and some metal cations during thermal treatment of excess sludge were investigated.It was found that during heating not only phosphorus,but also nitrogen compounds,organics,and some metal cations could be released in abundance.The maximum orthophosphate (ortho-P) release of about 90 mg/L in concentration was observed at 50℃in 1 h.Except for volatile fatty acids (VFAs),comparatively little total nitrogen (TN),total organic carbon (TOC),and metal cations were released at the same time.Such results might favor further process of phosphorus recovery.VFAs were considerably released only at 50℃.Acetic,butyric,and propionic acid were the most abundant components in turn and their releasing profiles exhibited good linear relationship with time (R~2=0.9977,0.9624,and 0.8908,respectively).The concentrations of Mg~(2 ) and K~ increased with time and temperature during thermal treatment,but Ca~(2 ) decreased.The release of Mg~(2 ) and K~ agreed well with TP release (R~2=0.9892 and 0.9476,respectively).Temperature in the experimental range had very little impact on the linear relationships, especially of Mg~(2 ).Moreover,the parameter of mixed liquor suspended solids (MLSS) was found to be an important factor for thermal sludge treatment as the released ortho-P and total phosphorus (TP) at 50℃increased more than one-fold when MLSS was increased from 4000 to 8000 mg/L.     

柠檬酸钠强化剩余污泥酶水解和酸化的研究

厌氧条件下,研究了阳离子络合剂柠檬酸钠(SC)对剩余污泥酶水解和酸化的影响.结果表明:络合剂SC提高了污泥酶水解和酸化的效率,溶解性蛋白质和碳水化合物溶出量增加,SC的最佳投加剂量为0.432 g·g-1(以TS计,下同).络合剂SC可以提高污泥中短链脂肪酸(SCFAs)的积累量,同时减少达到最大SCFAs积累的时间,缩短厌氧消化时间.空白对照组和蛋白酶组的总SCFAs积累量分别在反应第7 d和第6 d达到最大值,而SC+蛋白酶组(SC 0.432 g·g-1)在反应第2 d就达到了最大值.从酶活性的变化和SEM图可知,SC的投加破坏了EPS的网络结构,原来被束缚、隐藏于污泥基体中的水解酶得到释放,从而提高了污泥水解速率.     

基于PARAFAC分析的二级出水DOM臭氧化特性研究

基于三维荧光平行因子分析(PARAFAC analysis),对污水处理厂二级出水溶解性有机物(DOM)在不同臭氧投加量下的反应特性进行了研究,PARAFAC分析确定了污水厂二级出水中共有3个荧光组分,其中组分1为蛋白质类物质,组分2和3为腐殖质类物质.当臭氧为0.98mgO3/mgTOC时,3个组分中的荧光基团均可以和臭氧发生比较彻底的反应.线性回归分析表明,臭氧与组分1和组分2中荧光基团的反应可以很好地解释臭氧化对色度、UV254、UV280的去除.HPLC-SEC的结果进一步验证了PARAFAC的分析结果.同时,对于蛋白类物质组分1而言,臭氧主要和其中小分子物质的荧光基团发生反应,与其大分子物质几乎不发生反应.     

利用寡毛类蠕虫反应器处理剩余污泥的研究

考察了一种新型寡毛类蠕虫反应器(由游离型蠕虫生长区和附着型蠕虫生长区组成)处理排放剩余污泥的效果．在试验的启动阶段1^#反应器接种了颤蚓(Tubificidae),2^#反应器作为对照．对照试验的结果表明,整个试验运行期间,颤蚓始终存于1^#反应器中,并且主要附着在填料上和聚集在反应器底部．从第35天开始,2个反应器中均发现了游离型蠕虫如红斑瓢体虫(Aeolasoma)、仙女虫(Nais)和叉形管盘虫(Aulophorus)．蠕虫生长有助于污泥减量和改善污泥沉降性能,并且颤蚓的存在和生长可导致更显的污泥减量效果．整个试验期间,1^#反应器的平均污泥减量效果为57％,远高于对照反应器．高浓度NH4^ -N对蠕虫有毒害作用,从而抑制了蠕虫的生长．寡毛类蠕虫的生长对硝化过程没有影响,但会导致一定程度的氮、磷释放。     

混合外源菌强化剩余污泥微氧水解产酸

利用外源投加酵母菌与醋酸菌的方式促进了剩余污泥水解产生短链挥发性脂肪酸（SCFAs）的产量,考察了混合投加模式下污泥水解溶出的正磷酸盐、氨氮和溶解性COD的浓度,研究水解过程胞外聚合物（EPS）组分中蛋白质及多糖的变化特征.结果表明,在酵母菌和醋酸菌投加量分别为10和20g/L时,发酵第5d实现了最高的SCFAs产量,达到719mgCOD/gVSS,其中乙酸含量为328.78mgCOD/gVSS,占总SCFAs的45.72%.投加两种菌显著促进了剩余污泥水解产生SCFAs,且以乙酸为主.外源菌投加促进了水解酸化过程氨氮和正磷酸盐的释放,最佳反应条件下最大释放量分别为80.66和22.38mg/gVSS,有利于从剩余污泥中回收氮磷.投加外源菌后EPS中的蛋白质和多糖从内层向最外层释放,为污泥水解产酸提供底物.外源投加酵母菌与醋酸菌是促进剩余污泥水解酸化的有效手段.     

利用MCMP微生物制剂减少剩余污泥产量的研究

通过在3组日处理规模为5m^3／d的活性污泥法装置中进行连续进出水试验，考察了投加多功能复合微生物制剂（multifunctional compound micro—organisms preparation，MCMP）对污水处理过程中剩余污泥减量的影响。中试研究结果表明，曝气池中，每次MCMP菌剂加入量为日处理水量的0．02％～0．04％的条件下，运行2个月装置未排放剩余污泥，有效地实现剩余污泥源头减量的预期要求。该技术不增加或改变原有污水处理工艺和运行方式，不增加处理系统总的动力消耗，并且不会对出水水质产生不良影响。     

加热和鼠李糖脂预处理促进剩余污泥厌氧发酵积累短链脂肪酸

短链挥发性脂肪酸(volatile fatty acids, VFA),如乙酸和丙酸,是高碳氮比海水养殖废水处理时更易利用的碳源,对剩余污泥进行恰当预处理是其后续厌氧发酵获得优质短链脂肪酸的关键.本研究分别运用加热水解和鼠李糖脂水解对剩余污泥进行预处理,继而厌氧发酵,通过检测溶解性有机质(SCOD、多糖和蛋白)、胞内水解酶活性、短链VFA以及氨氮等指标特征,探究预处理技术对短链脂肪酸尤其是乙酸和丙酸单位产量的影响.结果表明,65℃、2 h加热水解预处理能促进污泥中VFA的溶出和发酵过程中碳源的转化,剩余污泥厌氧发酵3 d时,产生的VFA是无预处理组的2倍,乙酸是优势产物;鼠李糖脂水解的剩余污泥,发酵8 d时产生的VFA是无预处理的4倍,丙酸是优势产物.相比丙酸而言,乙酸是反硝化脱氮、微生物燃料电池(MFC)更好的碳源.因此,从VFA组成类型、发酵时间以及应用的可行性等考量,加热水解是一种相对经济可行的促进剩余污泥发酵制取优质脂肪酸的预处理方式.     

络合剂对剩余污泥厌氧酶水解的影响研究

研究了厌氧条件下,单独添加络合剂柠檬酸钠（SC）、酶及两者联合添加对城市剩余污泥水解效率的影响.实验结果表明,络合剂SC和酶联合添加可以在一定程度上提高污泥水解效率,且相对单独添加SC或酶,SC与酶联合添加时的处理效果更好.同一温度下（50℃）,单独投加0.294g·g-1（以干污泥DS计）SC时,污泥SCOD/TCO...