热活化过一硫酸盐调理强化厌氧消化污泥脱水的研究

为了解热活化过一硫酸盐（PMS）调理对厌氧消化污泥脱水性能的影响,本文以毛细吸水时间（CST）、污泥比阻（SRF）和泥饼含水率（WC）为评价指标,通过比较不同温度条件下（25~80℃）热活化PMS调理过程中PMS分解速率、自由基产生、胞外聚合物（EPS）含量和组成,以及污泥形貌特征和粒径分布等变化规律,探讨作用效果及机理.结果表明,热活化PMS调理能显著改善厌氧消化污泥的脱水性能,且温度的升高可增强脱水改善的程度.在温度80℃、PMS投加量4 mmol·g^-1 DS（干物质）和处理5 min的条件下,厌氧消化污泥CST、SRF和WC分别从原始污泥的141 s、2.31×10¹³ m·kg^-1、85%降至35 s、1.95×10¹² m·kg^-1和63%.热活化PMS调理过程中产生的SO₄^-·和·OH破坏了污泥絮体结构,大幅消减了TB-EPS中的蛋白质（尤其是芳香类蛋白和色氨酸类蛋白）,同时污泥粒径的增大（100 μm→1000 μm）可能是厌氧消化污泥脱水性能提高的主要原因.该结果可为热活化过硫酸盐调理技术应用于厌氧消化污泥的高效脱水提供参考.     

二价铁活化过氧化钙提高剩余活性污泥的脱水性能

采用Fe²⁺活化过氧化钙（Fe²⁺/CaO₂）提高剩余污泥的脱水性能,考察初始pH值、Fe²⁺和CaO₂投加量对污泥脱水性能的影响,并进一步探究了实现污泥深度脱水的内在机制.结果表明,初始pH值为中性,Fe²⁺和CaO₂投加量（以VSS计）分别为3.31 mmol·g^-1和3.68 mmol·g^-1时,污泥的脱水效果最好,污泥比阻（SRF）和含水率（W_C）分别由20.99×10¹² m·kg^-1和86.61%降低至3.91×10¹² m·kg^-1和76.15%.Fe²⁺/CaO₂的氧化使污泥微生物细胞裂解,胞内有机物释放,胞外聚合物（EPS）降解;同时,Fe³⁺促使污泥颗粒再絮凝形成致密、多孔的絮体结构,有利于EPS结合水释放,实现污泥深度脱水.从技术和经济角度来看,Fe²⁺/CaO₂工艺经济实用,在提高剩余污泥脱水能力方面具有一定的应用前景.     

不同剪切条件下活性污泥理化性质及脱水性能的响应特征

通过实验室模拟,研究了原始活性污泥和最佳投药量下调理污泥的毛细管吸水时间、粒度、分形维数、Zeta电位和上清液SS值等参数随剪切强度与时间的变化规律,确定了污泥的剪切敏感性和强度因子及粒径、强度等参数与速度梯度（G）值之间的关系.结果表明,剪切导致原始污泥和调理污泥的脱水性能变差,相应的临界剪切强度分别为700 r·min^-1（G=554.6 s^-1）和400 r·min^-1（G=239.5 s^-1）,并暴露出更多带负电荷的新鲜表面.原始污泥的质量分形维数受剪切作用影响不大,其粒径在一定范围内随剪切强度的增加而减小,而调理污泥絮体的质量分形维数却随之上升,粒度随之降低.原始污泥与调理污泥絮体的K_SS值分别为4.73×10^-2、8.33×10^-2,稳定絮体粒径常数γ值分别为4.99×10^-2、35.19×10^-2,且前者的强度因子较高,它们均表明原始污泥的剪切稳定性更好.剥离是原始污泥剪切破碎的主要机制,而调理污泥在临界剪切强度以上呈现越来越明显的剪切分裂机制.此外,污泥粒径、强度均与G值呈现较好的指数关系.     

中国市政污泥中磷的含量与形态分布

于2016年采集了全国46个城市的市政污泥样品,运用SMT法测定了污泥中不同形态磷的含量.结果表明,我国市政污泥中总磷（TP）、无机磷（IP）、非磷灰石态无机磷（NAIP）、磷灰石态无机磷（AP）、有机磷（OP）和生物有效磷（NAIP+OP）的平均含量分别为（17.32±5.13）、（11.71±4.01）、（9.18±3.44）、（3.03±2.74）、（4.54±4.23）和（13.72±4.36）g·kg^-1.其中IP是污泥中磷的主要存在形态,占TP含量的60%以上;NAIP是主要的无机磷形态,占IP含量的66%以上.污泥中生物有效磷占TP含量的比例介于66.8%~96.1%之间,二者呈现极显著正相关关系（r=0.942,P<0.01）.市政污泥磷含量和排放量总体上呈现东高西低的空间分布规律.2016年随污泥处置排放入环境的磷达到了1.04×10⁵ t,其中1.95×10⁴ t随污泥农用进入土壤,4.69×10⁴ t进入填埋场,1.47×10⁴ t进入建筑材料中,2.34×10⁴ t经垃圾焚烧进入焚烧灰,4.50t被直接倾倒丢弃.与历史数据对比发现,我国市政污泥中总磷的含量呈现先升高、后降低的变化趋势.     

基于酸化与Fenton试剂处理的焦化污泥脱水过程及其重金属迁移研究

焦化废水污泥作为典型的危险废物,含有氰类、酚类、稠环芳烃与多环芳烃等有毒成分,严重影响人类健康与生态环境安全,焦化污泥减量化是其处理处置中重要一环.针对焦化废水污泥高有机物、高油含量特点,采用酸化+Fenton试剂进行复合调理改性,改性后污泥毛细吸水时间(Capillary Suction Time,CST)、比阻(Specific Resistance to Filtration,SRF)分别达到51.2 s和0.043×10¹³ m·kg^-1,药剂投加量通过响应表面法(Response Surface Method,RSM)进行优化,在实验室板框脱水实验中得到30%硫酸投加量为37.8 mL·L^-1,FeSO₄、H₂O₂和生石灰投加量分别为47.93、34.29和143.21 mg·g^-1DS时,脱水后泥饼含水率为55.82%,滤液pH为6.66,达到污泥深度脱水目标.采用酸化+Fenton试剂复合处理可使焦化废水污泥有效减量化,其良好的深度脱水效果能为后续的无害化处置奠定基础,并有效降低处置费用.     

反硝化除磷污泥聚集体内原位除磷活性及有机物浓度的影响

以SBR系统反硝化除磷污泥为对象,利用氧化还原电位、溶解氧和磷酸盐微电极定量研究了污泥聚集体内除磷菌的原位除磷活性及有机物浓度的影响.结果发现,厌氧初期污泥聚集体内最大净体积释磷速率为3.29mg·（cm³·h）^-1,是缺氧初期最大净体积吸磷速率的3倍左右;厌氧末期释磷速率明显降低,最大净体积释磷速率仅为厌氧初期的一半.在缺氧末期,最大净体积吸磷速率降至0.14mg·（cm³·h）^-1,且在1800 μm以下深层区域发生了"二次释磷"现象.随着COD浓度由350 mg·L^-1降至250 mg·L^-1和150 mg·L^-1,反硝化除磷菌的最大净体积释磷速率由3.27 mg·（cm³·h）^-1降至2.44 mg·（cm³·h）^-1和2.01 mg·（cm³·h）^-1,且快速吸磷区域整体向污泥聚集体表层收窄.     

铁负载污泥炭的表征及其促进PAM调理高级厌氧消化污泥的效能研究

本研究首先分析了铁负载污泥炭的物理化学性质,评估了铁负载污泥炭与有机高分子（聚丙烯酰胺,PAM）联合调理改善高级厌氧消化污泥脱水性的效能,研究了联合调理过程中污泥絮体特性与胞外聚合物（EPS）的变化特征.结果表明,单独投加污泥炭可以通过铁的电中和作用降低污泥颗粒间的静电排斥力,同时充当骨架材料改善污泥的脱水性能.此外,铁负载污泥炭可以有效去除污泥体系中大分子溶解性有机物,从而改善污泥的过滤性能.污泥炭和有机絮凝剂在污泥调理过程中表现出明显的协同作用,污泥碳和PAM的最佳投加量分别为250 mg·g^-1（以TSS计）和8 mg·g^-1（以TSS计）.激光共聚焦显微镜分析表明,PAM主要与污泥絮体中的蛋白质分子作用,从而促使污泥颗粒凝聚.     

水力空化-酸化调理增强污泥脱水性能分析

研究了水力空化-酸化调理作用于污泥脱水的机理。以污泥比阻（specific resistance to filtration,SRF）、污泥含水率和污泥毛细吸水时间（capillary sunction time,CST）作为主要的评价指标,测定污泥胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）中多糖、蛋白含量并进行了污泥酸化程度、污泥电子显微图像分析。结果表明:经水力空化-酸化调理污泥,污泥含水率和SRF分别从83.1%和5.12×1011 m/kg下降到69.8%和2.41×1011 m/kg,CST由50 s下降至20.8 s,各EPS组分含量下降明显,酸化作用通过影响污泥的溶解型胞外聚合物（S-EPS）和松散结合型胞外聚合物（LB-EPS）中的多糖及蛋白含量改变污泥的脱水性,pH=3时污泥脱水效果最好。综上所述,水力空化-酸化调理能大大增强污泥的脱水性能,在实际工程中具有很大的应用价值。     

基于臭氧旁路处理的污泥原位减量技术工艺

探究基于臭氧旁路处理的污泥原位减量技术在不同臭氧含量以及不同污泥龄条件下的工艺参数和污泥性质.本研究发现75 mg·g^-1（以O₃/MLVSS计）为实现污泥减量并维持污水处理系统正常处理能力较为适宜的臭氧含量,该含量下的臭氧旁路处理后污泥产率系数Y_h从0.331 g·g^-1减少到0.326 g·g^-1,衰减系数K_d从0.046 d^-1增加到0.050 d^-1,污泥产生速率减小,衰减速率增大,且污泥龄为10 d时SBR系统出水水质良好.即臭氧含量75 mg·g^-1、污泥龄为10 d条件下的臭氧旁路处理为适宜的工艺条件,此时剩余污泥减量12%.该工艺条件下的臭氧旁路处理改变了剩余污泥中微生物在门和属上的种群丰度,臭氧旁路处理后拟杆菌门相对丰度增加1.2倍,与硝化和反硝化相关的变形菌门相对丰度从24%降低到18%,硝化细菌相对丰度的减少影响了污水处理系统的脱氮能力,但出水总氮仍满足一级B排放标准;在属上Lactococcus等乳酸菌的种群相对丰度从0.4%增加到21.6%.同时,剩余污泥胞外聚合物（EPS）中蛋白质与腐殖质类等大分子有机物比例增加,使CST值从15 s升高至17 s,Zeta电位从-10.04 mV下降至-15.20 mV,剩余污泥的SVI由54 mL·g^-1升高至62 mL·g^-1,说明沉降性能和脱水性能受到一定影响,但系统的出水SS含量以及抽滤后泥饼含固率变化不明显,系统仍能够稳定运行,未明显影响剩余污泥的后续脱水.     

全程自养颗粒污泥快速启动及混合营养型脱氮性能分析

在连续流条件下,基于颗粒污泥全程自养脱氮（CANON）工艺的快速启动和混合营养条件下高效脱氮,是CANON工程应用的重要环节.本研究在气提内循环反应器（AIR）中,以老化的CANON颗粒污泥经机械破碎至0.3 mm作为种泥,实现混合营养型单级颗粒污泥同步脱氮除碳.启动26 d,通过控制DO,系统出现稳定的部分硝化,再缩短HRT提升氨氮负荷至5.65 kg ·（m³ ·d）^-1,促进颗粒化和厌氧氨氧化;第68 d,总氮去除率达到58%之后,进水加入有机物,C/N从0提升到0.25和0.5,促进AOB、AMX和异养微生物的协同,氨氮去除率达95%,总氮去除率达85%,COD去除率达80%左右.COD浓度增加,能较好地抑制Nitrospira菌属等NOB的活性,q（NH₄⁺-N）和q（TN）稳定在0.4 g ·（g ·h）^-1和0.34 g ·（g ·h）^-1,q（NO₃^--N）约为0.02 g ·（g ·h）^-1.采用MiSeq高通量测序对微生物多样性分析,表明有机物对污泥中Nitrosomomas和Candidutus_Kuenenia丰度未产生显著影响,增加了Candidutus_Brocadia菌属以及具有反硝化功能Denitratisoma等菌属的丰度.这对于快速启动连续流CANON颗粒污泥工艺处理低C/N比废水提供思路.     

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.     

不同调理方案下污泥脱水性能评价指标的相关性研究

污泥脱水性能评价指标选取不同导致目前调理剂难以进行比选.以聚丙烯酰胺（PAM）、FeCl3及无机复合物等几种常用的调理剂为例,通过测定调理后污泥比阻（SRF）、毛细吸水时间（CST）、污泥沉降性能、泥饼含水率及污泥脱水率5个常用评价指标,探讨了各种指标之间的相关性.结果表明,当分别使用不同种类和不同投加量的调理剂时,SRF与CST具有良好的正线性相关性（R2分别为0.96、0.93）.SRF及CST均能准确地反映污泥板框压滤脱水性能,但不能很好地预测离心脱水效果.污泥的沉降性能与SRF、CST大致呈现出相同的变化规律.由于泥饼含水率与脱水率存在一定的相关性,但不存在对应性,因此优选调理剂时,建议综合考虑泥饼含水率和脱水率.     

生物沥浸处理中微生物菌群和胞外聚合物对城市污泥脱水性能的影响

探讨城市污泥生物沥浸过程中微生物菌群和胞外聚合物(EPS)变化对污泥脱水性能的影响,对进一步揭示生物沥浸法提高污泥脱水性能机理具有重要意义.本研究通过摇瓶试验探讨了硫杆菌和异养微生物菌群数量的变化及EPS在生物沥浸法提高城市污泥脱水性能中的作用.试验结果表明,在生物沥浸处理的前2 d内,由于硫杆菌A.ferrooxidans LX5和A.thiooxidans TS6的大量生长,导致生物沥浸污泥的pH从初始的4.62显著下降至2.47,进而导致污泥中异养菌数量从初始的2.65×108CFU·mL-1下降至8.20×106CFU·mL-1,污泥中EPS含量从初始的28.18 mg·g-1(以VSS计,下同)显著下降为13.53 mg·g-1.A.ferrooxidans LX5和A.thiooxidans TS6的大量生长、异养微生物细胞的死亡破裂及EPS含量的下降共同促使污泥的结合水含量从初始的37.28%下降至21.10%,最终导致污泥比阻从初始的5.14×1012m·kg-1显著下降至6.92×1011m·kg-1.通过验证试验发现,原始污泥在剥离EPS后其比阻仅为原来的11.23%,其脱水性能与生物沥浸2 d后的污泥在0.05水平上没有显著性差异.因此,污泥中A.ferrooxidans LX5、A.thiooxidans TS6和异养微生物菌群数量的改变及EPS含量的减少是生物沥浸法提高污泥脱水性能的两个重要因素.     

不同阳离子聚丙烯酰胺有机脱水剂对污泥脱水性能的影响

为了研究不同阳离子聚丙烯酰胺有机脱水剂对污泥脱水性能的影响,选用市售同系列不同性质的8种阳离子聚丙烯酰胺,基于其阳离子度的不同,名称分别为9101、 9102、 9103、 9104、 9106、 9108、 9110和9112,采用仪器和化学分析手段对其性质进行表征,并研究分析处理后污泥各项指标的变化情况.结果表明,8种有机脱水剂的性质各不相同,电荷密度、阳离子度、黏度和Zeta电位具有类似的变化趋势,均为从9101～9112,上述各项指标值逐渐增加,9112的上述4种指标分别高达2.98 meq·L^-1、 17.42%、 85.07 mPa·s和67.10 mV.在污泥脱水过程中,有机脱水剂可通过改变污泥比阻（SRF）、絮体特性、黏度、污泥颗粒表面Zeta电位、结合水含量和胞外聚合物（EPS）的分布来改善污泥脱水性能.有机脱水剂性质与污泥脱水性能的关系研究结果表明,有机脱水剂的黏度、电荷密度、阳离子度和Zeta电位对污泥的脱水性能有较大影响,其中污泥的SRF与有机脱水剂的黏度呈负相关,其相关系数高达0.920 25,表明在污泥脱水处理中,有机脱水剂主要通过高的...     

生物沥浸对精对苯二甲酸化工污泥脱水性能的提高及其重金属脱除效果

通过摇瓶培养试验研究了生物沥浸处理对精对苯二甲酸(PTA)化工污泥脱水性能和重金属去除效果的影响.研究表明,PTA污泥经生物沥浸后脱水效果得到了较好的改善,且营养剂最佳投加量为5g·L-1.经生物沥浸2d后污泥的pH从7.37下降到2.29,比阻从62.64×1012m·kg-1下降到2.36×1012m·kg-1,降低了96.23%.在最佳处理条件下对该化工污泥进行多批次生物沥浸中试试验,并对沥浸后污泥采用厢式压滤机脱水.结果表明,经生物沥浸处理后污泥静置24h,污泥沉降率可从2%提高到33%,厢式压滤脱水后泥饼含水率下降到45.9%,与对照相比,污泥体积减少了91.1%.泥饼中Cu、Cd、Pb、Zn、Co的去除率分别为95.15%、85.20%、42.11%、82.59%和64.42%;滤液中COD和氨态氮去除率分别为42.82%和74.98%.可见,生物沥浸法不仅能够较好地改善化工污泥的脱水性能,还能脱除污泥中的重金属.这对生物沥浸技术在PTA化工污泥上的应用和推广具有重要意义.     

微生物营养剂浓度对生物沥浸法促进城市污泥脱水性能的影响

通过实验室摇瓶试验和实际工程应用试验研究了不同污泥浓度(2%～5%)下,营养剂加入量对生物沥浸促进城市污泥脱水性能的影响,同时分析了pH值和营养剂利用率的变化.结果表明,生物沥浸过程中,不同浓度污泥各处理下pH值均呈直线下降后趋于稳定的趋势;生物沥浸2 d后,各处理中营养剂几乎都被微生物完全利用;2%、3%、4%、5%浓度污泥比阻随着沥浸时间的延长先迅速减小后逐渐回升,且浓度越高回升幅度越大,各浓度污泥选择最佳营养剂浓度分别为3.0、4.5、8.3和12.8 g.L-1,此时污泥最低比阻分别为0.61×1012、1.22×1012、3.09×1012和4.83×1012m.kg-1.通过工程应用试验表明,将5%浓度城市污泥稀释成3%浓度再生物沥浸的方法不仅能够改善生物沥浸污泥脱水性能,表现在比阻从3.29×1012m.kg-1下降到1.10×1012m.kg-1,同时还可以缩短污泥停留时间(从4 d缩短为2.35 d)及降低运行成本.这为生物沥浸工艺处理高浓度污泥运行参数的优化提供了科学依据.     

活性污泥的理化性质与絮凝调理投药量的关系

采用烧杯试验研究了活性污泥理化性质与絮凝调理投药量的关系,分析了活性污泥离心上清液黏度及其中胶体的Zeta电位和表面电荷密度、污泥絮体的粒度、分形维数和强度等理化性质指标随调理絮凝剂(CPAM,CZ-8698)投药量的变化规律,探讨了这些指标在确定絮凝调理最佳投药量方面的差异.结果表明,CZ-8698的投药量对污泥的脱水性能和理化性质均可产生明显的影响,基于毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)确定的活性污泥絮凝调理的最佳投药量范围为4.28～7.13g.kg-1,对应的CST与SRF值分别为(12.62±1.39)s、0.56×1012m.kg-1.在此最佳投药量区间,污泥离心上清液中胶体的Zeta电位与表面电荷密度均由负值变为正值,污泥絮体的分形维数分别为1.09(一维)和1.51(二维),其表面不规则程度最低、结构较为密实;污泥絮体的粒径随着絮凝剂投药量的增加持续增大到mm尺度,但其强度在投药量高于4.60 g.kg-1以后逐渐趋于稳定.此外,当絮凝剂投药量低于上述最佳范围时,污泥离心上清液的黏度已经达到了最小值(1.24±0.04)mPa.s.