超声波促进城市生活污泥缺氧/好氧消化的研究

本研究将超声波预处理引入城市生活污泥缺氧/好氧消化工艺中,自主设计了容积为30 L的生活污泥超声波-缺氧/好氧消化中试系统并用以实验研究。超声波预处理的参数为超声频率28 kHz,声能密度0.15 W/mL,超声时间10 min,超声间隔12 h,污泥超声比例30%。结果表明,引入超声预处理后,缩短了污泥的稳定时间,提高了污泥的消化效率。污泥消化10 d就已经达到了稳定标准,比未引入超声预处理时缩短了12 d,而MLVSS最大去除率提高了11%,达到了55.10%。超声波的引入,对污泥缺氧/好氧消化系统中污泥上清液溶解性COD（SCOD）的变化趋势影响比较明显,而对上清液的pH、氨氮和TP的变化趋势没有明显影响。     

超声波预处理提高污泥好氧消化性能研究

为评价超声波预处理对提高污泥生物消化的作用,采用超声波预处理与好氧消化衔接,测试了污泥消化的溶解性有机物(SCOD)、TSS及蛋白酶变化过程.结果表明,污泥超声波预处理效果较好的能量密度与时间分别为12 kW/L和10 min,此时有机物释放与能量输入之比较优;在此条件下,经预处理后的污泥好氧消化性能明显比未处理的高.消化时间为10.5 d时,经超声波预处理的污泥TSS减量42.7%,而未处理的污泥仅减量20.9%.经超声波预处理后,污泥中的蛋白酶活性明显提高;同时,超声波预处理释放出较多的可溶性物质.因此,增加的可溶性物质与蛋白酶活性使得污泥迅速降解,提高了污泥好氧消化效率,缩短了污泥好氧消化时间.     

好氧/缺氧消化降解污泥特征分析

为考察好氧/缺氧消化过程中污泥降解的特征,利用2个反应器进行对比试验,研究好氧/缺氧和好氧消化2个过程中VS的去除,pH和碱度变化,消化上清液中COD和氮元素变化等情况。试验结果表明:好氧/缺氧消化能够满足污泥稳定的要求,在常温条件下,消化16 d VS去除率即可达到38.2%,同时比好氧消化节约曝气能耗。好氧/缺氧消化对污泥中总氮的去除率高于传统的好氧消化,达到了36.4%,而且能够降低消化污泥上清液中的氨氮和硝态氮浓度。     

低强度超声波预处理对污泥自热式高温好氧消化的影响

以0.3 W·cm-2的低强度超声波对调配好的污泥进行5、10和20 min的辐照,再经过12 d的自热式高温好氧消化（ATAD）。结果表明,适当的低强度超声预处理能够有效地加快稳定化进程,其中超声波辐照10 min后的实验组效果最好,在第8.5天时,温度升高至58.3℃,VSS去除率达到42.1%,比未经超声预处理的实验组提前2 d达到稳定状态。在消化过程中脱氢酶的活性与VSS去除率有着很好的相关性（R2>0.86）,它能有效地表征VSS的高温好氧降解规律及有机物去除程度。稳定后的污泥上清液中TP浓度降至初始浓度的40%以下,TOC浓度升高至初始浓度的3~4倍。然它们的浓度仍很高,仍会给后续处理增加一定的负担。     

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。     

超声波-缺氧／好氧污泥消化反应器中氨氧化细菌群落结构的演变

为了揭示超声波-缺氧／好氧污泥消化反应器中氨氧化细菌群落结构多样性的演变过程,采用变性梯度凝胶技术（PCR—DGGE）研究不同运行时期氨氧化细菌群落结构的变化。DGGE分析表明,反应器中氨氧化细菌群落比较丰富。在反应器运行的不同时期,氨氧化细菌的群落结构发生了一定的变化,反映了种群的动态演变。UPGMA聚类分析将DGGE图谱分为3大类群并对应于各自的运行时期。测序结果表明,反应器中的优势种群属于变形菌门（Proteobacteria）,包括α-proteobacteria,β-proteobacteria,γ-proteobacteria和ε-proteobacteria4个纲,其中β-proteobacteria占45％,γ-proteobacteria占40％。在始终保持明显优势地位的种属中,5株为反硝化细菌,它们对提高反应器脱氮效率具有重要作用。     

电化学预处理提高剩余污泥好氧消化性能研究

采用电化学方法对好氧消化处理前的剩余污泥(以下简称污泥)进行预处理,考察了不同预处理条件对污泥有机物(以MLVSS来表征)的去除效果,探讨了电化学预处理对污泥好氧消化效率的影响。结果表明,以网状钛涂钌电极板为电极,在pH为11.00,极板间距为2.0cm,工作电压为15V,气体搅拌作用下电解30min后,污泥(初始质量浓度为20.04g/L)的MLVSS去除率达9.7%。污泥经过电化学预处理后,在自然温度(10～15℃)下进行好氧消化处理,14d后MLVSS去除率达40.1%,而同期未经预处理的污泥MLVSS去除率为33.2%,并于20d后达40.2%。经电化学预处理后污泥的好氧消化效率显著提高,大大缩短了污泥好氧消化的时间。     

超声波预处理污泥研究进展

就近年来超声波技术在污泥预处理方面的研究成果进行了综述,介绍了超声波处理的机理、效果以及已取得的研究成果,并讨论了该技术存在的问题和今后的发展趋势,提出超声波预处理技术不但能解决城市污泥的处理问题,而且经济高效,具有重大社会、环境和经济效益.     

厌氧消化和好氧堆肥对城市污泥中新污染物的削减

城镇污水处理规模的扩大使得城市污泥的产生量增加,而药物及个人护理品(PPCPs)、生物性污染物、微塑料(MPs)和雌激素等新污染物在污泥中的检出率也呈增加趋势。污泥厌氧消化制沼气、好氧堆肥制土壤改良剂具有削减污染物、回收有价值组分、降低环境风险等多重功效,然而它们对新污染物的削减效果尚待考察。以上述4种新污染物为例,比较了它们在不同国家城市污泥中的存在状况,综述了厌氧消化、好氧堆肥、厌氧消化和好氧堆肥结合以及与物化措施联合对新污染物的削减情况及存在的问题。针对污泥中多种新污染物并存的状况,提出未来应开发针对多种新污染物的去除技术,同时强化新污染物削减机制的研究,以保障城市污泥的安全利用。     

污泥返混对自热高温好氧消化效果的影响研究

研究了污泥返混对自热高温好氧消化(ATAD)效果的影响.通过对二沉池污泥稳定化效果的考察,研究了间歇式ATAD过程中有机物、氮、磷等的变化情况.结果表明,有10％(质量分数)的消化污泥返混时,在消化15d时污泥挥发固体(VS)去除率达到38.5％;而无消化污泥返混时,污泥VS的去除率仅为33.4％;在消化21d后,前者和后者的VS去除率分别为40.1％和39.9％,均达到污泥稳定化的要求.研究发现,两个反应器污泥ATAD过程中溶解性COD(SCOD)、氨氮含量均呈现消化初期快速上升、消化中期在一定范围内波动、消化后期下降的趋势;TP、TN含量呈现出消化初期快速上升,消化中后期在一定范围内波动的趋势.     

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。     

超声与次氯酸钠耦合预处理剩余污泥的中温厌氧消化效果

以某城市污水处理厂剩余污泥为对象,通过实验研究了超声与次氯酸钠预处理对污泥的溶胞效果,以及对后续厌氧消化的影响。结果表明,超声与次氯酸钠耦合作用最优操作条件为超声声能密度1.0 W/mL,作用时间50 min。在此条件下,次氯酸钠投加量为4.023 mg/g SS时,对污泥厌氧消化改善效果最明显,剩余污泥产气率及甲烷含量较对照组分别提高了69.73%和10%。同时污泥VSS去除率由11.11%提高到21.24%,在一定程度上实现了污泥减量。     

城市污水厂污泥内循环自热高温微好氧消化的处理

利用一种新型的内循环自热式污泥高温微好氧消化装置对城市污泥进行消化处理。通过在反应器中增加内筒的方法,使得内筒中污泥通过搅拌器的提升作用在内外筒之间循环以提高消化速率。结果表明,增加内筒之后,消化系统的污泥VS去除率在第16天达到了41.52%,而未添加内筒的反应器污泥到第20天时仍未到达稳定化水平。因此,加了内筒的单段式ATAD消化反应器与不加内筒的单段式ATAD消化反应器相比可以使得污泥更快地达到稳定状态。另外,与没有内筒相比,增加内筒后反应器顶部和底部的ORP和pH值均维持较高水平,消除了曝气死角。增加内筒后,顶部和底部污泥上清液中SCOD、VFA、TN、NH4+-N和TP浓度基本保持一致,而没有内筒则相差较大,表明增加内筒后,反应器内污泥混合更加均匀。     

超声波联合厌氧消化处理制药污泥

以制药废水处理厂污泥为研究对象,采用超声波技术研究了污泥破解过程中污泥溶解性、沉降性、温度pH和粒径分布等变化情况,以及超声预处理对污泥后续厌氧消化的影响。研究结果表明,超声波能强化污泥的溶解性,在超声比能耗0到250000 kJ/kgTS范围内,污泥上清液的SCOD、TOC、TN和TP值均大幅增加,当比能耗相同时,高能短时的超声条件更利于污泥破解;污泥经超声波处理后,温度上升至40~52℃,pH值在6.9±0.2范围内有所波动,体积平均粒径削减58.75%~72.81%,污泥沉降比SV30由35%急剧升高至95%左右,使脱水性能变差。经ES 250000 kJ/kg TS的超声预处理,污泥厌氧消化的甲烷产量提高了36.81%,VS去除率由33.89%提高到53.11%,TCOD去除率由16.65%提高到89.23%,促进了污泥厌氧消化的产气效率和减量化效果。     

市政污泥与生活垃圾混烧技术验证简

对市政污泥与生活垃圾混烧进行了验证研究。结果表明,与生活垃圾单独焚烧相比,污泥与生活垃圾混烧后烟气中NO_x、CO和HCl的浓度没有出现明显变化,而SO₂浓度出现了下降（从82~93 mg/m³下降至41~70 mg/m³）;Hg、Pb、Sn、Cr和Zn的浓度均表现为不同程度的上升,但仍然符合GB18485;二恶英从0.0087 ng TEQ/m³降至0.0047 ng TEQ/m³。掺烧半干污泥比例为10%、12%和15%时,吨物质的发电量分别为311.8 kWh/t、306.7 kWh/t和296.1 kWh/t。混烧污泥在一定程度上降低了系统的发电量,因此建议混烧污泥的比例不应大于15%。测算的污泥混烧成本约209元/t（80%含水率）。