不同预处理方法对脱水污泥厌氧消化的影响

以城市污水厂脱水污泥为对象,研究不同预处理方法（低温水热、HCl、H2O2、HCl+低温水热、H2O2+低温水热、HCl+低温水热+HAc、H2O2+低温水热+HAc）对污泥可溶化率和后续厌氧消化产气的影响。实验结果表明,HCl添加量越大,pH越低;H2O2添加量越大,污泥可溶化效果越好。H2O2+低温水热+HAc可溶化效果最为显著,经预处理后溶解性化学需氧量（soluble chemical oxygen demand,SCOD）是原泥的13.4倍,溶解性碳水化合物为原泥的4.1倍。可溶化效果与预处理方式均对挥发性脂肪酸（volatile fatty acids,VFA）有影响。预处理条件为HCl+低温水热或H2O2+低温水热时,污泥自身VFA含量有较大幅度增加。生物化学甲烷势（biochemical methane potential,BMP）实验显示,甲烷产率提高与产气高峰提前呈正相关;添加HAc可有效提高微生物对污泥的代谢,有利于甲烷产率的提高。 预处理条件为H2O2+低温水热+HAc时的甲烷产率最大,比原泥甲烷产率提高了57.63%,优于已有研究成果。     

蒸汽爆破对脱水污泥溶解性和厌氧消化性能的影响

利用蒸汽爆破装置对脱水污泥进行了预处理,研究蒸汽爆破对污泥溶解性和厌氧消化性能的影响。结果表明,经汽爆处理后污泥的絮体结构遭到部分破坏,1 MPa条件下的汽爆污泥液相中可溶性糖、挥发性脂肪酸和DNA的浓度较原污泥分别提高了806.38%、577.36%和300%,BOD5/TCOD上升了35.58%;厌氧消化过程中累积产气量和甲烷平均含量分别为320 mL和42.32%,比未处理污泥提高了611.11%和726.56%; VFAs和氨氮平均浓度分别达到107.0 mg/L和1 758.7 mg/L。同时,压强升高可进一步改善污泥溶解性和厌氧消化性能。     

聚丙烯酰胺影响共厌氧消化污泥脱水性能研究

于污泥与洒精糟液共厌氧消化体系中添加聚丙烯酰胺,在35、45、55℃下消化稳定后对污泥的脱水性能进行试验.结果表明,没有添加聚丙烯酰胺时,55℃厌氧消化后污泥的脱水性能最好;随着聚丙烯酰胺添加量的增加,35℃厌氧消化后污泥的脱水性能逐渐变好,55 ℃厌氧消化后污泥的脱水性能逐渐变差;当聚丙烯酰胺添加量增加到20 g/k...     

高含固厌氧消化污泥流变特性

采用完全混合式反应器R1、R2和R3(搅拌频率分别设为不搅拌、每10 min转动5 min和每10 min转动8min),在序批式运行的状态下,考察了不同搅拌频率对高含固厌氧消化过程中污泥流变特性的影响,探究了污泥表观黏度降低的主要原因以及污泥流变特性与各项物化指标的关系。结果表明,各个反应器消化污泥表观黏度μ值在发酵的前4天均出现大幅降低,下降幅度依次达到73.3%、77.8%和80.0%,从厌氧装置设计和运行的角度来看,脱水污泥高含固厌氧消化具有可行性。各反应器消化污泥的含固率(total solid,TS)以及挥发性固体(volatile solid,VS)占TS的比例VS/TS与表观黏度μ值以及稠度系数K值呈现显著性的指数关系,而污泥颗粒中胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)的含量与污泥表观黏度之间的相关关系则较弱。厌氧消化的初始阶段,微生物(主要是水解菌与产酸菌)的作用是污泥黏度急剧降低的主要原因。     

脱硫石膏耦合微波对生产燃料乙醇厌氧消化污泥脱水性能的影响

为使污泥脱水后资源化农用,利用微波在不同功率（800、640和560 W）和时间（60、120和180 s）条件下,耦合脱硫石膏（2、4、6和8 g·L-1）对燃料乙醇厌氧消化污泥（ADSFE）脱水性能改善进行研究,探讨其脱水效果及相关机理。结果表明,最佳条件是脱硫石膏（6 g·L-1） 耦合微波（640 W,120 s）处理。在最佳处理条件下,污泥比阻（SRF）下降至1.05×1012 m·kg-1,与原污泥相比降低了87.5%,与单独加入脱硫石膏相比降低了77.80%,与单独微波调理相比降低了75.60%。此外,扫描电镜（SEM）表明耦合调理后的ADSFE形成致密且具有较大孔径的絮体, 易实现固液分离;热重（TG-DTG）曲线显示,脱水起始温度和热重峰明显前移。因此,脱硫石膏与微波协同作用调理ADSFE 时,脱水性能明显改善并优于单独调理的效果。同时,处理后污泥有机质含量满足有机肥制备原料要求。     

污泥调理对给水污泥脱水性能的影响

为了研究污泥调理对给水厂污泥脱水性能的影响,对不同水厂的污泥进行了特性研究及调理实验。实验结果表明：2个水厂污泥中有机物含量及Zeta电位差别较大,大庆某水厂污泥中不溶性大分子有机物和腐殖酸等亲水性物质含量较多,使得污泥的脱水过程受到影响。2种污泥在污泥比阻、沉降比、毛细吸水时间（CST）上的差异均可说明南通某水厂污泥的脱水性能远优于大庆某水厂污泥。经过污泥调理过程,二者的脱水性能均得到改善。对于南通某水厂污泥,高效聚合氯化铝（HPAC）的调理具有较为明显的优势,聚丙烯酰胺（PAM）对其脱水性能的改善作用次之,聚合氯化铝（PACl）调理效果最弱;对于大庆某水厂污泥,PACl、HPAC在提高污泥脱水性能方面效果欠佳,而使用阴离子型PAM虽然会增加体系中TOC含量,但其强大的吸附架桥能力可以有效地使污泥颗粒聚沉,使得污泥脱水性能得到较大幅度的提升,表现出最优的污泥调理效果。     

臭氧预处理对高固污泥厌氧消化的影响

高固污泥的厌氧消化速率低下,严重限制了有机物的利用。在序批式反应器中探究了臭氧预处理对高固污泥厌氧消化的影响。实验结果表明臭氧预处理能够显著促进高固污泥的消化,且最佳臭氧的剂量为80 mg·g-1（SS）,相应的最大甲烷产量为238 mL·g-1（VSS）,是空白对照组的1.36倍。进一步研究表明,臭氧的投加能够促进溶解性化学需氧量（SCOD）,溶解性蛋白质和多糖的溶出。最后NH4+-N和PO43--P的溶出量进一步验证了臭氧能够促进高固污泥的溶出。     

无机-有机及物理-化学复合调理对厌氧消化污泥脱水性能的影响

厌氧消化是常用的污泥稳定化处理方法,但污泥经厌氧消化处理后脱水性能恶化。分别用无机-有机复合调理剂和物理-化学复合调理剂对厌氧消化污泥进行调理,考察不同调理方法对污泥脱水性能的影响。结果表明,聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）和阳离子聚丙烯酰胺（PAM）对厌氧消化污泥的调理效果有限,最优条件下污泥比阻（SRF）分别下降了66.3%、89.2%和67.1%;PAC-PAM复合调理和PFS-PAM复合调理对厌氧消化污泥的调理效果较单种调理剂好,最优条件下SRF分别下降了98.2%和97.6%;稻壳、木屑和草木灰与PAM复合调理对厌氧消化污泥的调理效果较单种调理剂好,最优条件下SRF分别下降了97.3%、97.3%和97.7%。     

猪粪与污泥不同配比对其厌氧共消化与微生物多样性的影响

研究采用猪粪与城市污水厂脱水污泥以5种不同VS比例（1：0,2：1,1：1,1：2和0：1）进行中温厌氧消化实验,以研究反应器在不同配比下的产甲烷特性,同时结合16S rRNA扩增子测序技术分析了消化过程中微生物组成的多样性变化。实验结果表明,添加猪粪能明显提升消化效率,当猪粪与污泥以2：1混合消化时甲烷累计产量最高可达684 L·kg-1VS,比污泥单独消化提升了120%。2：1组的VS去除率可达63.1%,且运行稳定,没有出现明显的酸抑制现象。随着猪粪的添加,优势菌种演替为Bacteroides、Clostridium、Methanosaeta和Methanosarcina。冗余分析结果表明共消化组中甲烷产生主要以氢营养型途径为主。添加猪粪参与共消化能明显提高微生物群落多样性,促进菌种间的协同作用,从而提升有机质转化效率。     

微好氧预处理对市政污泥厌氧消化产甲烷的影响

针对目前市政污泥处理资源化与减量化效率低的问题,利用微好氧预处理技术进行预处理,提高其甲烷产量。利用有机物溶出效率、VSS减量、甲烷产量3项指标对预处理效果进行了评价;研究了不同参数条件下微好氧预处理对市政污泥厌氧消化产甲烷的影响;探讨了微好氧预处理对污泥胞外聚合物的影响。结果表明,微好氧预处理可以促进污泥溶解性有机物释放、提高VSS去除率;在最佳反应条件下(曝气强度0.30 m³·(min·m³)⁻¹、预处理时间12 h),相对于未经过预处理的工况,甲烷产量可提高26.77%;微好氧预处理对剩余污泥活性细胞的影响主要发生在胞外聚合物部分,同时也存在对活性微生物的破解作用。市政污泥经过微好氧预处理后,可有效提升后续中温厌氧消化或高温厌氧消化的甲烷产量。     

工业化规模超声波预处理对不同固体浓度污泥厌氧消化性能的影响

针对活性污泥厌氧消化水解速率慢的问题,通过工业化规模超声波反应器对不同固体浓度污泥开展了破解研究。采用粒径分析及溶解性COD、蛋白质和多糖浓度监测的方法研究了超声波破解前后污泥物理化学特性的变化;评估了超声波破解对污泥厌氧消化产甲烷潜力及有机物降解规律的影响。结果表明：工业化规模超声波破解不同固体浓度污泥后,污泥粒径均有所降低,而溶解性COD、蛋白质和多糖的浓度均有增加;超声波对污泥的破解程度与破解时间和固体浓度有关,其随破解时间增加而增加,随污泥固体浓度增加而减弱;超声波破解固体浓度2%和4%的污泥30 min后,累积甲烷产率分别提升41.2%和30.2%,当破解时间和固体浓度进一步增加时,污泥甲烷产率无明显变化。本研究结果可为超声波破解污泥技术的工业化应用提供参考。     

污泥厌氧消化的热预处理研究进展

热预处理能够提高后续厌氧消化效率,改善污泥脱水性能。对国内外污泥热预处理的研究进行了归纳,包括热与碱、超声波和氧化法的联合预处理,重点介绍了热预处理对污泥溶解作用、厌氧消化、脱水性和流变性的影响,分析了热处理与厌氧消化整体的能量平衡。最后提出了热预处理研究中存在的问题,并展望了今后的发展趋势。     

臭氧预处理对剩余污泥特性及厌氧消化的影响

研究了臭氧预处理对剩余污泥特性及厌氧消化的影响,考察了臭氧投加量对污泥特性的影响,并进行了预处理后污泥厌氧消化产气的实验。结果表明,当臭氧处理时间为15 min时,污泥上清液中SCOD含量达到最高为1 006.08 mg·L-1,较未处理污泥提高了420.85%。污泥上清液中蛋白质和多糖含量在臭氧处理时间为10 min时达到最高。氨氮的含量在15 min时达到最大值。三维荧光结果显示随着臭氧投加量的增加污泥中的富里酸类物质有不同程度的减少,在臭氧处理时间为20 min时富里酸类物质减少量最为明显。显微镜和扫描电镜结果显示随着臭氧投加量的增加污泥中的微生物细胞结构受到了不同程度破坏。厌氧消化结果显示当臭氧处理时间为10 min时,污泥产甲烷率达到最高为318.39 mL·（g·VS）-1,较空白对照组提高了396.00%。     

碱解+低温水热预处理改善剩余污泥中温厌氧消化性能工艺

以城市污水厂剩余活性污泥为对象,研究在不同碱解药剂和剂量以及不同水热预处理温度和水热时间下"碱解+低温水热预处理"的破胞效果。通过对预处理泥样进行中温((35±1)℃)厌氧消化生物化学甲烷势(biochemical methane potential,BMP)实验来评价该预处理工艺对中温厌氧消化性能的影响。实验结果表明,SCOD的溶出效果及VSS的减量化程度随着加碱剂量、水热温度的增加而呈现先升高后略有下降的趋势,且在碱解条件为0.05 g NaOH/g TS和水热条件为70℃、9 h时的预处理条件下破胞效果最为显著;在该预处理条件下,SCOD的溶出率可达52.3%,VSS的降解率达到33.3%。BMP实验结果显示,在最佳预处理条件下,与对照组相比,TCOD去除率提高了77.1%,甲烷产气量是对照组的2.7倍,甲烷产气率可达354 mL CH4/g VS。     

泡沫化预处理对污泥干燥特性的影响

采用泡沫化预处理与污泥干燥相结合的方法提高脱水污泥的干燥效率。采用密度变化的间接测定法,研究了脱水污泥的起泡性能和泡沫稳定性。采用薄层干燥实验法探讨泡沫化污泥的干燥特性,并引入干燥曲线,深入分析泡沫化污泥快速干燥的机理。结果发现,脱水污泥中加入一定量CaO后经搅拌可以形成泡沫化污泥,且泡沫的稳定性很强。当泡沫化污泥的质量和表面积相同时,在不同的干燥温度下,密度为0.70 g/cm3的泡沫化污泥均表现出最好的干燥性能。泡沫化处理后污泥与干燥空气的接触面积增大,泡沫化污泥中自由水含量增多以及干燥过程中泡沫化污泥内部形成的大量孔洞使得水分迁移和热量传递的阻力减小,这些是泡沫化污泥干燥速率得以加快的主要原因。     

超声联合碱解预处理对剩余污泥破解和厌氧消化的影响

对比研究了单独超声、单独碱解和两者联合预处理对污泥破解和厌氧消化性能的影响。以加碱量和输入能量为控制参数,研究了不同条件下的污泥破解和有机物溶解变化。结果表明：联合预处理技术对污泥破解和有机质溶解的效果比超声和碱解单独作用之和更好。污泥破解增加值ΔSCOD/TCOD和加碱量之间存在显著的线性关系（R2=0.936）。超声和碱解联合预处理对污泥厌氧消化产甲烷量较原泥增加了16.57%~31.13%。厌氧消化产甲烷结果表明,SCOD/TCOD的增加并不总是促进厌氧消化性能的改善,二者之间存在二次非线性关系（R2=0.85）,且厌氧消化性能最高点出现在超声能量12 000 kJ·kg-1（TS）、加碱量0.08 g·g-1（TS）联合作用条件下。