沸石颗粒在污泥絮体中的形态及其对污泥泥水分离的影响

投加沸石粉提高了活性污泥的泥水分离性能。通过对沸石颗粒表面生物膜和投加了沸石粉的活性污泥絮体生长过程及成熟形态的微观观察,结果表明沸石颗粒不仅可以作为微生物载体长成生物膜,而且成为菌胶团核心和污泥絮体骨架,改善了污泥絮体的颗粒结构,从而增强了絮体强度,提高了絮体密度,降低了污泥塑性。研究结果表明沸石粉适宜的投加量为4g/L;在活性污泥中投加4g/L沸石粉后,SVI从193降低到155,污泥比阻从27.36×1012m/kg降低到5.67×1012m/kg;在沸石粉含量小于10g/L时,随着沸石粉含量的增加,污泥呈现压缩沉淀时界面沉速和出现压缩沉淀的时间持续减小。     

沸石对活性污泥增殖及脱氨氮动力学影响研究

考察沸石粉投加对活性污泥增殖及脱氨氮动力学的影响,并根据相关结论探讨了不同泥龄(SRT)条件下沸石粉的生物再生情况。结果表明,曝气池中投加沸石粉可明显提高活性污泥的产率系数和衰减系数。与传统活性污泥法相比,投加沸石粉的试验组稳定运行后,污泥产率系数和衰减系数分别提高12.5%和16.7%;当泥龄≤10 d时,出水氨氮去除率提高10%～37%,继续增加泥龄,氨氮去除率提高不明显。通过对比试验结果的关联性分析,认为在低浓度条件下,沸石中铵离子的解吸速率是沸石生物再生的限制步骤,而且再生速率与泥龄呈正相关对应关系。     

原位臭氧氧化污泥减量工艺的运行效能

采用ASBR/SBR原位臭氧污泥减量工艺,重点研究了原位臭氧氧化对SBR段污泥产率和出水水质的影响。两个相同的ASBR/SBR组合工艺同时运行,每隔3个周期向臭氧投加组SBR的曝气阶段原位间歇投加臭氧,臭氧投加量为0.027 g O3/g MLSS,连续运行40 d;对照组不投加臭氧作为对比。结果表明,原位臭氧氧化实现污泥减量约43.9%,臭氧投加组SBR段平均污泥产率系数为0.1447 g SS/g SCOD,而对照组为0.2580 g SS/g SCOD,投加组没有惰性污泥的累积,并且污泥沉淀性能得到改善。原位臭氧氧化对出水水质影响不大,投加组与对照组相比,臭氧投加3周期后的出水COD、NH4+-N、TN和TP平均值分别为47.8、0.76、14.1和6.4 mg/L,去除率分别下降了4%、2%、3%和7.7%,其中COD、NH4+-N和TN均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。     

复合酶处理对活性污泥溶解的动力学机制研究

研究了酶(蛋白酶和α-淀粉酶)处理过程中污泥溶解效率及动力学特征。研究表明,酶处理可以有效地溶解污泥絮体,上清液有机物含量明显上升,经淀粉酶处理的污泥上清液中的蛋白质和多糖浓度分别增长了268%和1 100%。同时,污泥的溶解过程遵循一阶反应动力学方程,蛋白酶与α淀粉酶的酶促水解动力学反应速率常数分别为0.146和0.306。复合酶(蛋白酶和α-淀粉酶)投加方式对污泥酶促水解效能有着重要的影响。淀粉酶先于蛋白酶投加的水解效率明显高于其他2种投加方式(蛋白酶先于淀粉酶投加和同时投加)。该研究成果为复合酶在污泥处理过程中的应用提供了理论依据。     

Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐改善污泥脱水性能

针对污水处理厂剩余污泥脱水困难的问题,采用Fe~(2+)活化过硫酸钾高级氧化法提高剩余污泥脱水性能,使用污泥含水率和污泥比阻对调理前后污泥脱水效果进行分析;研究了过硫酸钾投加量、Fe~(2+)投加量、pH和反应时间对污泥调理效果的影响;探究了过硫酸盐调理污泥过程中溶解性有机物质和胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)的变化特性。结果表明:过硫酸钾调理的最佳反应条件为pH=7.5,反应时间为20 min,过硫酸钾和Fe~(2+)的最佳投加量分别为15 mmol·L~(-1)和18 mmol·L~(-1),在此条件下,污泥含水率和污泥比阻值分别可达78.89%和0.3×10~(12) m·kg~(-1);污泥含水率和比阻的变化可能与污泥调理后絮体结构形态变化有关;调理污泥后,上清液中溶解性有机物质含量与过硫酸钾投加量呈显著正相关关系,而EPS不同组分中蛋白质和多糖含量在Fe~(2+)投加后均减少,表明Fe~(2+)的投加可以破坏污泥絮体,分解胞内物质;利用Fe~(2+)激活过硫酸钾所生成的硫酸根自由基可极大改善污泥的脱水性能。     

粉煤灰替代石灰进行污泥深度脱水的中试研究

采用板框压滤机在中试规模下,以粉煤灰替代工业石灰,对污泥进行调质脱水实验研究,从而考察粉煤灰替代石灰进行污泥调质脱水的可行性。结果表明:粉煤灰投加后可降低污泥p H,降低其二次污染危害,但污泥进料量却降低14.3%~15.2%,脱水能力下降;针对不同有机质含量的污泥,粉煤灰的替代性并不相同,对于低有机质含量污泥,采用粉煤灰替代工业石灰具有一定可行性,且随着粉煤灰投加量的加大,污泥热值逐步上升,而对于高有机质含量污泥,粉煤灰并不适用于其深度脱水过程。     

电镀污泥的还原焙烧-酸浸

将电镀污泥作为一种重要的重金属资源加以回收利用,逐渐成为了国内外研究的重点。以电镀污泥为研究对象,在不同的温度及不同的焙烧时间下进行直接焙烧和还原焙烧,并对焙烧底渣进行酸浸,分别研究了污泥减量率以及Cu、Ni、Zn和Cr 4种重金属的含量和浸出率,并探索了还原剂(煤粉)和催化剂(CaCO3)投加量的影响。实验结果表明,原始电镀污泥中,Cu含量最高,达到10.05%,因此,电镀污泥中Cu具有回收价值;焙烧后电镀污泥得到了减量化,同时污泥中的金属得到了富集;还原焙烧比直接焙烧更有利于Cu的选择性浸出,当煤粉投加量为10%,CaCO3投加量为0.5%,在700℃下焙烧20 min时,Cu的浸出率达到98.73%,Cu的含量达到15.07%。     

低温胁迫下Ca2+对厌氧氨氧化污泥脱氮效能影响研究

为了解决厌氧氨氧化(ANAMMOX)污泥在低温下脱氮效能较低的问题,采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,通过投加不同浓度的Ca~(2+),考察低温胁迫下Ca~(2+)对ANAMMOX污泥脱氮效能及特性的影响。结果表明:低温胁迫下ANAMMOX污泥脱氮效能明显降低,当Ca~(2+)投加量为0mmol/L时,氨氮、亚硝态氮去除率分别降至50%、54%,UASB反应器的TN去除负荷最低为0.094kg/(m~3·d);投加一定Ca~(2+)对ANAMMOX反应有正面促进作用,在最佳Ca~(2+)投加量(0.04mmol/L)下,氨氮、亚硝态氮去除率可分别提高至65%、68%,TN去除负荷提高至接近0.200kg/(m~3·d),脱氮效能是未投加Ca~(2+)时的2倍左右,但Ca~(2+)投加量大于0.04mmol/L时,脱氮效能开始呈现下降趋势。投加Ca~(2+)可以增大污泥颗粒粒径,提高污泥的混合液悬浮固体(MLSS)、混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)浓度,但对污泥活性的提升不明显。     

SBR中纳米氧化锌和四环素复合投加系统对污泥胞外聚合物的影响

为研究氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)和四环素(TC)对SBR系统内活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的响应变化,在模拟室外光照条件下,考察了递增浓度ZnO-NPs和TC单独或复合投加方式下对EPS中蛋白质和多糖的影响。结果表明:ZnO-NPs、TC和复合投加系统中EPS的蛋白质含量均明显高于多糖,在各系统中,低浓度的投加量对蛋白质和多糖的含量改变无明显影响;随着浓度的递增和反应周期的延长,相比于空白组,ZnO-NPs系统中的蛋白质和多糖含量分别下降了33.58%和64.75%;TC和复合投加系统中蛋白质含量分别升高了57.86%、68.58%,多糖含量分别下降了43.60%和40.38%,且2个系统蛋白质和多糖含量变化趋势相似,因此,判断复合投加系统可能受TC影响较大。FT-IR分析显示,ZnO-NPs、TC和复合投加系统主要对EPS中蛋白质和多糖中的—OH、—NH_2、C==O、C—OH及C—O产生影响。3DEEM分析表明,EPS中蛋白质基团受到主要影响。该研究可为纳米颗粒和抗生素共存情况下对污泥EPS的影响提供依据。     

不同泥质类型河流底泥脱水药剂优化实验研究

为了考察几种典型脱水絮凝剂对各泥质类型底泥脱水性能的影响,对3条不同泥质类型的典型河流(沙质、泥沙混合质、泥质)底泥的脱水效果进行了研究。结果表明,在一定投加量范围内,所有脱水药剂均能不同程度改善各泥质类型底泥的脱水性能。无机絮凝剂建议选择PAFC(聚合氯化铝铁)或PAC(聚合氯化铝),其中PAFC的最佳投加范围为0.4%~1.6%,PAC的最佳投加范围为0.4%~2.0%;有机高分子絮凝剂建议选择CPAM(阳离子聚丙烯酰胺),最佳投加范围为0.01%~0.03%;在各絮凝剂最优投加条件下,泥质底泥的脱水性能提高最为明显,其比阻最大可下降86%,泥沙混合质底泥污泥比阻最大可下降81%,沙质底泥污泥比阻则最大可下降58%。而当复合混凝剂为PAC和CPAM或PAFC和CPAM时,沙质底泥在优化混凝条件下其污泥比阻最大可分别下降82%和76%。     

污泥干化芦苇床中的渗滤液水质变化特征

对3个中试规模的高有机质剩余污泥干化床中污泥渗滤液水质变化特征进行了为期2年的实验研究。Ⅰ单元作为对照床,未种植植物;Ⅱ单元和Ⅲ单元种植芦苇。Ⅰ单元和Ⅱ单元底部充填炉渣,通过穿孔PVC通风管与大气相连通,目的是通过床体填料空隙提供氧气。3个干化床按照如下周期运行:进泥大约半小时,闲置1周,污泥负荷平均为41.3kg TSS/(m2·a)。实验结果表明,污泥干化芦苇床去除污泥渗滤液中的有机物较传统干化床更有效,通风结构有利于有机物的降解;3个床体的污泥渗滤液总磷浓度均高于进泥,但两个芦苇床渗滤液总磷浓度较低,可能的原因是较传统干化床多了植物吸收作用。根据实验数据分析,3个床体中都发生了氨化、硝化和反硝化作用,单元Ⅲ获得了最高的总氮去除率30.38%,Ⅱ单元和Ⅰ单元获得的总氮去除率分别为25.47%和20.59%。高有机质剩余污泥渗滤液仍含有较高的污染物浓度,需回流至污水处理单元进行进一步处理。     

Enhanced sludge solubilization by microbubble ozonation

A microbubble ozonation process for enhancing sludge solubilization was proposed and its performance was evaluated in comparison to a conventional ozone bubble contactor. Microbubbles are defined as bubbles with diameters less than several tens of micrometers. Previous studies have demonstrated that microbubbles could accelerate the formation of hydroxyl radicals and hence improve the ozonation of dyestuff wastewater. The results of this study showed that microbubble ozonation was effective in increasing ozone utilization and improving sludge solubilization. For a contact time of 80 min, an ozone utilization efficiency of more than 99% was obtained using the microbubble system, while it gradually decreased from 94% to 72% for the bubble contactor. The rate of microbial inactivation was obviously faster in the microbubble system. At an ozone dose of 0.02 g O₃ g⁻¹ TSS, about 80% of microorganisms were inactivated in the microbubble system, compared with about 50% inactivation for the bubble contactor. Compared to the bubble contactor, more than two times of COD and total nitrogen, and eight times of total phosphorus content were released from the sludge into the supernatant by using the microbubble system at the same ozone dosage. The application of microbubble technology in ozonation processes may provide an effective and low cost approach for sludge reduction.     

Effects of nitrogen and phosphorus limitation on the activated sludge biomass in a kraft mill biotreatment system.

Unlike wastewater, pulp and paper mill effluents are generally severely deficient in bioavailable nitrogen and phosphorus. The influence of nitrogen and phosphorus limitations on steady-state or typical pulp and paper mill activated sludge floc properties and performance was studied using a bioreactor-fed synthetic raw mill effluent and seeded with mill activated sludge. Limitation of either nitrogen or phosphorus decreased growth, five-day biochemical oxygen demand, and suspended solids removal. Nitrogen limitation greatly enhanced activated sludge floc poly-beta3-hydroxybutyrate (PHB), but not carbohydrate or extracellular polymeric substances (EPS). In contrast, phosphorus limitation increased total floc carbohydrate and EPS, but not PHB. The flocs showed little ability to store either nitrogen or phosphorus. Nitrogen limitation, but not phosphorus limitation, produced much more negative net floc surface charge, increasing fines, while phosphorus limitation, but not nitrogen limitation, increased the floc bound water content and surface hydrophobicity and decreased fines.     

Effects of earthworms and effective microorganisms on the composting of sewage sludge with cassava dregs in the tropics

The present study revealed the role of earthworm-effective microorganisms (EM) in converting sewage sludge and cassava dregs into a valuable product. Sewage sludge was toxic to earthworm, therefore it was mixed with cassava dregs in 80:20 proportions (dry weight). Treatments included mixed substrate inoculated versus not inoculated with EM and treated with or without earthworms. The pH, total organic carbon, total nitrogen, and C:N ratio decreased from the initial measurements in the range of 17.43–18.46%, 25.48–33.82%, 19.60–25.37%, and 6.68–14.05% respectively; but electrical conductivity and available phosphorus increased in the range of 113.47–158.16% and 42.42–57.58%, respectively. In addition, they interactively increased total phosphorus from 19.84–63.01% and potassium from 16.41–50.78%, and decreased the polycyclic aromatic hydrocarbons content of substrate from 21.17% to 32.14% with an increase in earthworms from 51.71 to 57.69, respectively. Earthworms and EM could be used together as an efficient method for co-composting sewage sludge plus cassava dregs in the tropics. This could be expected to result in stabilization of waste, increase in nutrients, and reduction of pollutant content.

Implications: The first reports of interaction of earthworms and effective microorganisms in the treatment of sewage sludge and cassava dregs in the tropics. Co-composting was an efficient technology for treating sewage sludge and cassava dregs at the same time, in the tropics. The survival rate of the earthworms both> 95%, the highest number of cocoons (640.33) and hatchlings (4694.33) both in EW+EM (Earthworms added and EM inoculated) treatment. Earthworms and EM (Only EM inoculated) interactively increased total phosphorus and potassium content, and decreased the PAH content of substrate with increase in earthworms.     

造纸白泥和粉煤灰的添加对污泥消化液中氮磷回收的影响

污泥厌氧消化液中含有丰富的氮磷,若直接排放到环境中,将会对附近水体造成严重污染。由于消化液中Mg^2＋和Ca^2＋的含量很低,严重影响了氮磷的回收效果。把造纸白泥和粉煤灰引入到污泥厌氧消化液氮磷的回收当中,可以明显地提升消化液pH和提高PO4^3-P和NH3-N回收率。实验结果表明：当造纸白泥添加量为4g／（L·h）时,曝气12h后,pH可达10．19,此时PO4^3-P和NH3-N回收率分别达到64％和45％;而当粉煤灰添加量为4g／（L·h）时,曝气12h后,pH达到9．63,PO4^3-P和NH3-N回收率分别为46％和41％。但仅用曝气方式处理,12h后,pH值仅为8．52,PO4^3-P和NH3-N回收率分别只有20％和18％。实验结果还表明,水力停留时间（HRT）越大,pH上升速度越快,幅度越大,氮磷的回收效果就越好。     

沸石联合生物吸附再生工艺可行性研究

对沸石联合生物吸附再生工艺用于城市污水脱氮的可行性进行了系统的研究。研究结果表明,对于城市污水,在3h的水力停留时间下,当沸石投加量为120mg/L时,平均出水氨氮为3.18mg/L,总氮为16.3mg/L,COD为29.2mg/L。在硝化细菌的作用下沸石粉能够得到有效的生物再生,试验中再生率达到了80%。     

不同运行模式对同步脱氮除磷CAST工艺快速启动及其稳定维持的影响

以实际生活污水为处理对象,考察了传统进水/曝气和改良型分段进水的交替缺氧-好氧(A/O)2种运行模式对CAST工艺的快速启动及脱氮除磷性能稳定维持的影响。结果表明,传统进水/曝气运行模式下,系统达到最佳营养物去除性能所需启动时间30 d,稳定运行阶段TN平均去除80.66%,磷的去除率维持在66.30%左右;采用改良型交替运行模式,反应器达到稳定运行状态仅需18 d,系统稳定运行时TN平均去除81.36%,磷去除率稳定维持在90%以上,出水磷浓度在0.3 mg/L以下,出水水质达到国家污水综合排放标准一级A(GB8978-2002)。研究还发现,传统运行模式下,由低温引起的污泥沉降性能变差导致系统污泥严重流失,反应器几乎丧失污染物去除性能;而低温对交替运行模式下的反应器除磷性能几乎没有影响,总氮去除则因氨氮不完全硝化而大大降低。     

改良型Carrousel氧化沟工艺生物脱氮除磷效果研究

为了提高改良型Carrousel氧化沟工艺污水处理厂的脱氮除磷效果,结合某污水处理厂3年的运行实践,讨论了该工艺的处理效果,生物脱氮除磷原理及影响出水效果的因素.分析表明将DO控制在0.3～0.7 mg/L范围内,能够使出水中的TN浓度低于20 mg/L;在氧化沟中发生的同步硝化反硝化反应(SND)对总氮的去除的贡献占总系统脱氮的66%;该系统剩余污泥的含磷率为3.0%,生物细胞中平均含磷量可达细胞干重的4.2%;总磷去除率与污泥龄具有很好的线性关系,加大污泥排放量可以提高除磷效果.     

低温下ZCS工艺和改进式ZCS工艺脱氮效率研究及微生物特性分析

考察冬季低温下沸石联合生物吸附再生工艺和改进式沸石联合生物吸附再生工艺对城市污水的脱氮效率,结果表明在HRT为3.5 h下,ZCS工艺出水氨氮为11.65 mg/L,总氮高于20 mg/L.而相同条件下MZCS工艺氨氮出水为5.45 mg/L,总氮去除率比原ZCS工艺提高了11%,均值为16.8 mg/L.通过聚合酶链式技术,变性梯度凝胶电泳和电镜扫描技术发现两工艺微生物多样性、丰度高于传统活性污泥法,兼具活性污泥法和生物膜法的微生物特性.     

利用白云石回收污泥厌氧消化液中的磷

为经济有效地从污泥厌氧消化液中回收磷,构建了以白云石提供钙镁源的磷回收方法,探讨了磷回收的工艺条件与效果。通过盐酸酸化厌氧消化液以降低其碳酸盐含量,同时利用白云石溶于冷稀盐酸的特性使其钙镁缓慢释放到酸化的厌氧消化液中形成第一步磷回收体系,考察体系酸化pH、白云石与厌氧消化液的固液比以及反应pH对白云石的钙镁释放和磷回收效果的影响;第一步磷回收后的上清液为第二步厌氧消化液磷回收提供钙镁源,研究投加钙磷摩尔比对磷回收效果的影响。实验结果表明,当固液比为5.0时,在酸化pH为4.0～4.5且酸化溶出时间为10 h以及反应pH为9.0的条件下,第一步磷回收产物以磷酸钙盐沉淀为主,厌氧消化液磷回收率及回收产物含磷率（以P2O5计）分别达到99.43%和38.49%;第一步磷回收后的上清液按一定的钙磷摩尔比投加到酸化后的厌氧消化液中进行第二步磷回收,当投加钙磷摩尔比为0.20时,在反应pH为9.0的条件下,回收产物同时含有磷酸钙盐和磷酸铵镁,厌氧消化液中氮、磷回收率分别达到13.19%和90.90%,回收产物氮、磷含量（以P2O5计）分别为0.26%和39.58%;经XRD、XRF、ICP及SEM等分析表征,2步磷回收的产物以磷酸钙盐和磷酸铵镁为主要成分,杂质少。研究表明,利用白云石为钙镁源,通过分别构建不同的磷回收体系可以分步从污泥厌氧消化液中经济有效地回收磷,且磷回收率和回收产物含磷率高。