硫粉投量对生物沥滤疏浚底泥脱水性能的影响

硫粉作为能源物质之一,可同时被氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌所利用,其投量对生物沥滤效果起决定性作用。为此,保持5g/L黄铁矿粉和10%接种物投量不变,在1~4g/L范围内改变硫粉投量,通过摇瓶试验分析了硫粉投量对生物沥滤疏浚底泥脱水性能的影响及其作用机理。试验得到:当硫粉投量为2g/L时,比阻由2.81×10~(12)mg/kg降至0.92×10~(12)mg/kg,降幅(81.82%)最大,该投量为试验条件下的硫粉最佳投量。此时pH、Fe~(3+)和SO_4~(2-)变化率也达到最大或接近最大,说明底泥脱水性能的改善是生物沥滤产生的氧化、酸化和混凝协同作用的结果。     

溶菌酶和硫酸铝联用优化污泥脱水性能的研究

以污泥沉降体积、污泥比阻和污泥泥饼含水率为指标,考察了溶菌酶和硫酸铝联用时加药方式和加药剂量对活性污泥沉降性能及脱水性能的影响。结果表明,先投加溶菌酶后投加硫酸铝时污泥的脱水性能更佳,硫酸铝和溶菌酶的最佳投加量均为0.10 g/g TS(总固体),此时,污泥泥饼含水率和污泥比阻分别可达71.84%和0.68×1012m/kg,相比于硫酸铝单独调理分别降低了约5%和0.23×1012m/kg。污泥胞外聚合物(EPS)含量分析表明,溶菌酶和硫酸铝联用时显著降低了污泥中LB-EPS(松散附着性EPS)含量,在最佳投量下可将原污泥的LB-EPS中的蛋白质和多糖依次从(13.44±2.11)mg/L和(23.97±3.44)mg/L降至(1.72±0.32)mg/L和(8.69±0.15)mg/L,表明联合处理使得EPS中的水分得到释放,提高了脱水性能。     

污水处理厂污泥脱水性能优化研究北大核心

以污泥减量化为目的,将污水处理厂浓缩污泥做为研究对象,研究了絮凝剂CPAM、PAC和PAC-CPAM联合使用的三种情况对污泥脱水性能的改善效果。实验结果表明,单独投加PAC、CPAM,最佳投加量分别为4%PAC 8 mL、0.2%CPAM 1 mL,污泥比阻从7.5×1012 m/kg分别降到2.24×1012,2.46×1012 m/kg,含水率分别降到81.2%、80.0%;两种絮凝剂联合使用时,先投加2 mL4%PAC,再投加0.33 mL0.2%CPAM,污泥比阻从7.5×1012 m/kg降到2.32×1012 m/kg,含水率降到76.39%。综合比较,PAC-CPAM联合使用时污泥脱水效果优于单独投加PAC,CPAM。     

氧化预处理对污泥蛋白质提取及脱水性的影响

为了提高污泥蛋白质的提取效率并提高其脱水性,分别采用过硫酸氢钾、过氧化钙及被Fe2+活化后的过硫酸氢钾和过氧化钙预处理污泥,以考察其对污泥脱水性及蛋白质提取效率的影响并选出一种最佳的氧化预处理方式.结果表明,过硫酸氢钾和过氧化钙单独调理时,污泥脱水性有明显提高且蛋白质提取量较高.经Fe2+活化后,虽然污泥比阻(FSR)比单独调理时降低50％以上,但因反应生成具有絮凝效果的Fe3+导致蛋白质提取量大幅降低.结合蛋白提取效率,发现采用0.1 g/gTSS(干物质质量)的过氧化钙单独调理效果最好,此时污泥比阻(FSR)与毛细吸水时间(tCST)分别为0.37×1013m/kg、22.4 s,相比原污泥比阻与毛细吸水时间分别降低78.4％和76.6％,同时蛋白质提取量高达104.52 mg/g TSS,与原污泥相比增加了 80.4％.     

超声波/絮凝剂联用于净水污泥脱水机理研究

采用超声波和絮凝剂共同作用于净水污泥脱水,通过设计正交试验得出两者协同作用下最优污泥脱水组合,在声能密度0.1 W/m L、超声作用时间30 s、絮凝剂投加量0.06 mg/g时,比阻去除率达到84%左右。同时对比单一絮凝剂调理和复合调理(超声+絮凝剂)的污泥脱水性能,考察上清液浊度、污泥沉降速度、污泥比阻以及泥饼含水率,综合评价两者的脱水效能。分别从超声作用机理和絮凝剂作用机理分析污泥脱水机理,同时通过热力学原理分析两者协同作用机理。     

表面活性剂CTAC和双氧水联用改善污泥脱水效果研究

通过对比调理前后污泥的泥饼含水率、污泥比阻、沉降(气浮)性能、上清液中蛋白质和多糖质量比、污泥絮体形态及污泥絮体粒径等指标,考察了表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)和双氧水(H2O2)联用对改善污泥脱水效果的影响,并进行了机理分析。结果表明,两者联用时,以先投加73.29 mg/g TS CTAC后投加1 m L/L H2O2的效果最好,氧化时间为1 h。此时,泥饼含水率和污泥比阻比单独投加CTAC或H2O2时进一步降低。与其他处理方式相比,两种药剂联用时上清液中蛋白质和多糖质量比最高,表明两者在剥离和释放EPS上具有协同作用,能促进污泥絮体的间隙水和胞内水的释放。通过粒径分析发现,联用时污泥粒径更小,表明H2O2能破碎污泥絮体,释放污泥微生物细胞内物质。通过扫描电镜发现,两者联用时污泥絮体破碎,絮体间形成很多排水通道,有利于水的排出。     

表面活性剂对生物沥滤去除污泥中铜、锌的影响

将Tween-80,Span-60和甜菜碱,分别添加到城市污水处理厂污泥中,进行序批式生物沥滤,研究表面活性剂的浓度和类型对污泥中Cu,Zn沥滤效果的影响。结果表明,3种表面活性剂的适宜投加量范围依次为:0.5%~0.7%、3.0~6.0 g/L和1.5~3.0 g/L。在此条件下沥滤10 d,Cu和Zn的去除率均可达到80%以上。与未添加表面活性剂相比,硫的氧化利用率也得到了一定的提高。     

化学强化沉淀污泥的除磷效果研究

取吸附-生物降解(AB)工艺A段沉淀池出水,利用投加硫酸铝(AS)和聚丙烯酰胺(PAM)化学强化后的沉淀污泥进行除磷实验,考察沉淀污泥除磷效果和化学强化对污泥沉降性能的影响.结果表明:化学强化的沉淀污泥对污水的11P和浊度有较好的去除效果,其去除率随As投药量的增加而提高;当泥水比为66.7%,PAM为0.05mg/L,AS投药量(以Al2O3计,下同)为15.1 mg/L时,对TP和浊度的去除率分别为75.0%和60.9%;AS投药量从0 mg/L增加至15.1mg/L,沉淀污泥对COD去除率维持在23%～40%,对氨氮无去除作用;同一投药量(As为7.5 mg/L,PAM为0.05 mg/L)下,TP去除率随泥水比增大而提高,氨氮质量浓度无明显变化;投加AS和PAM化学强化除磷,污泥沉降比和体积指数随AS投药量增加而降低,污泥沉降性能提高.     

有机高分子絮凝剂对污泥脱水性能的影响研究

通过对城市污水处理厂污泥进行絮凝、污泥比阻和过滤实验,研究聚丙烯酰胺作为絮凝剂对污泥脱水性能的影响。实验结果表明,适当投加絮凝剂可以降低污泥比阻,改善脱水性能。     

内源Fe2+活化过硫酸盐联合生物炭增强厌氧消化污泥脱水性能的研究

为实现厌氧消化污泥脱水性能提升，利用厌氧消化污泥内源Fe²⁺活化过硫酸盐(PDS)联合核桃壳生物炭开展其脱水性能调理，并探讨了作用机理。结果表明，调理体系在pH值为6、PDS质量浓度为6.2 g/L、生物炭投加量为25.6 g/L、粒径范围125～150μm条件下，低压抽滤后泥饼含水率为70.3%,厌氧消化污泥的毛细吸水时间(CST)降低至114.7 s, CST降低率达到81.3%,脱水性能明显提升。在调理过程中，PDS氧化污泥中含铁矿物释放内源Fe²⁺,进一步活化PDS生成·SO■和·OH,降解胞外聚合物(EPS),释放结合水，显著增强厌氧消化污泥脱水性能；生物炭能够吸附EPS中的亲水性有机物，并提供骨架支撑作用，实现脱水性能进一步提升。对抽滤后泥饼重金属分级提取结果表明，调理体系能够明显削弱污泥固相重金属的环境浸出能力，并降低其浸出毒性；环境效益成本比值(BCR)结果表明提出的联合调理手段可行性较强，需进一步研究实现工业化应用。     

不同污泥预处理方法对污泥过滤脱水性能的影响

研究了3种污泥预处理方法(表面活性剂处理、碱处理、Fenton处理)对污泥过滤脱水性能的影响。结果表明,对于3种预处理方法,使污泥过滤脱水性能最佳的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的投加质量比为50 mg/g,NaOH质量比为150 mg/g,Fenton试剂Fe~(2+)与H_2O_2的投加比n(Fe~(2+))∶n(H_2O_2)为1.5。3种预处理方法对污泥均有一定破解作用,其中由于Fenton反应的强氧化性,污泥破解率最大,污泥粒径减小了近50%,释放的溶解性COD(SCOD)最高(786.88 mg/L)。Fenton处理后的污泥紧密结合型胞外聚合物(Tightly Bound-Extracellular Polymeric Substances,TB-EPS)及TB-EPS中蛋白质和多聚糖的量减少得最多。此外,还分析了3种预处理方法脱水效率与速率的差异。     

超声预处理对污泥电脱水特性的改进

探讨超声波预处理对污泥电脱水性能的影响,并找到超声波预处理能够对电脱水产生促进作用的最佳工况。以天津市纪庄子污水处理厂的污泥为研究对象,采用自制的超声预处理电渗透污泥脱水装置进行试验,考察超声波声强和作用时间等因素对污泥电脱水效果的影响。试验开始前对污泥在0.1 MPa压力下进行机械预压0.5min,使污泥挤压密实,以保证电流和超声波在污泥介质中能够均匀平稳地流通。在整个脱水过程中机械压力恒定在0.1 MPa,总作用时间为5.5 min;电脱水过程中电压控制在60 V(泥饼厚度为2 cm),总作用时间为5 min。结果表明,在固定频率20 k Hz、相同电场和压力场作用下,适当的超声波声强和预处理时间能够对电渗透脱水产生积极作用,且超声预处理的最佳作用工况为声强0.510 W/cm2(功率40 W),超声预处理3.5 min。在最佳作用工况下,污泥脱水率达到24.35%,同时减缓了电流的衰减速率,增强了电脱水的效果。     

曝气及搅拌强化超声预处理污泥试验研究

超声是一种具有很大研究价值的污泥预处理技术,但超声波能耗较大,限制了其大规模应用。曝气和搅拌作为辅助技术可以使超声技术在较低的能耗下达到较高的破解效率。以污泥破解后上清液中SCOD增加值为主要评价指标,探究在曝气及搅拌辅助下超声预处理污泥的最佳条件,进一步考察在最佳条件下曝气及搅拌对超声破解污泥效率的提高和能耗的降低作用。结果表明,曝气最有效的超声声能密度为0.9 W/mL,最佳曝气量为20 mL/min,最有效的曝气时间为10 min,在超声10 min的后5 min曝气、前5 min不曝气比在整个超声过程中曝气破解溶出的SCOD更高。在最有效的条件下对污泥进行超声加曝气处理后的SCOD为388.45 mg/L,而相同条件下仅超声溶出的SCOD为196.5 mg/L,溶出的SCOD增加了97.7%,污泥经超声加曝气处理后SCOD溶出率为3.85%,比达到近似SCOD的仅超声处理方式的能量消耗降低了25%。搅拌作为另一个辅助技术,转速为600 r/min时对提高超声破解污泥的SCOD最有效,超声加搅拌比相同条件下仅超声破解污泥溶出的SCOD增加了83.8%,超声加搅拌破解污泥的SCOD溶出率为1.98%。在超声加曝气和搅拌的条件下,污泥SCOD溶出率为4.38%,污泥破解产生的SCOD比相同条件下仅超声破解的污泥SCOD增加了120.8%,比达到近似SCOD的仅超声处理方式的能量消耗降低了12.5%。     

低强度超声对短程硝化污泥活性的影响

为提高短程硝化反硝化脱氮效率,采用低强度超声对短程硝化反应进行强化,通过对比氨氧化率和亚硝酸盐生产量,考察低强度超声对短程硝化污泥活性影响。首先,通过对超声能量的优化试验,发现低强度超声能够提升短程硝化污泥反应速率,且超声能量为43.20 kJ时氨氧化率和亚硝酸盐生成量最大;然后考察超声能量与污泥浓度的关系。结果表明:1)在相同超声能量(43.20 kJ)条件下,随着污泥质量浓度(0.34~1.03 g VSS/L)增加,能量密度降低,反应速率不断提高;2)保持污泥浓度恒定,增加超声能量,发现在43.20 kJ时短程硝化污泥活性最好,氨氧化速率比对照组提高25.42%,继续增加能量后去除速率开始下降,原因是适宜的能量会增加微生物细胞壁和细胞膜的通透性,加快基质传递和反应速率,提高微生物活性,但当所施加能量超出其所能承受范围,则会对微生物内部产生损害,降低其活性;3)考察超声能量对胞外聚合物浓度和酶活性影响,在43.20 kJ条件下,多糖、蛋白质和胞外聚合物(EPS)浓度分别提高了18.32%、26.54%和22.05%,氨单加氧酶活性增加19.82%。研究表明,由于低强度超声作用加快胞外聚合物分泌,增加生物酶活性,进而促进了短程硝化污泥反应速率。     

贫营养条件下MBR与IAMBR脱氮效果分析

以膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor,MBR)工艺和间歇曝气式膜生物反应器(Intermittent Aeration Membrane Bio-Reactor,IAMBR)工艺进行对比运行试验,探求贫营养条件下系统的运行和脱氮特性。定期测量各项氮指标及混合液污泥浓度等数据,结果表明:IAMBR系统整个周期内的氨氮去除率(平均值为81%)基本高于MBR(平均值为76%);IAMBR的总氮去除率虽然有限,但基本维持了理论上的出水总氮质量浓度小于进水总氮质量浓度,优于MBR的总氮去除率负值状态;试验末期,MBR的污泥质量浓度迅速下降至3 650 mg/L以下,而间歇曝气式IAMBR的污泥质量浓度仍旧保持在4 530 mg/L。因此,整体来看IAMBR系统比MBR更能经受贫营养环境的冲击。     

混凝/平板膜光催化联合反应器工艺处理高速公路桥面雨水径流研究

运用混凝/平板膜光催化联合反应器工艺对穿越自然保护区的高速公路桥面雨水径流进行处理。首先,利用混凝沉淀将雨水中的悬浮物(SS)和CODCr进行去除。以SS、CODCr为去除对象,通过试验对聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铝(PAS)两种混凝剂进行性能测定和比选,考察混凝剂的处理效果,以确定合适的混凝剂。结果显示,混凝剂PAS对雨水的处理效果好。经药剂混凝之后的水再用平板膜光催化反应器进行处理,其中膜技术可以将小分子及剩余SS去除,光催化技术可以将难降解物质去除,同时光催化技术中紫外灯可将出水中的细菌消灭,达到光催化降解污染物和消毒的双重功效。在最佳工艺运行条件即100 mg/L混凝剂聚合硫酸铝(PAS)投量下,经曝气量250L/(m2·h)、停留时间20 min的光催化平板膜反应器处理后,出水SS、CODCr去除率分别为100%和94.5%,可达到地表水环境质量标准(GB 3838—2002)Ⅱ类水的水质要求。     

硫化物对城市污泥中重金属的形态分布与生物有效性影响

以合肥市某污水处理厂污泥为研究对象,研究了Na_2S、(NH_4)_2S改良剂对污泥重金属形态、生物有效性的影响。结果表明:硫化物改良剂可以提高污泥pH值,添加Na_2S和(NH_4)_2S改良剂后的污泥pH值比对照pH值最大升高分别为3.1和1.0;改良剂对污泥中重金属Cu、Zn、Cd、As均有显著钝化作用,利用Tessier连续提取法分析污泥重金属化学形态,2种改良剂均有效降低了污泥中重金属可交换态的质量比,使其向碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态等稳定态转化,可交换态Zn、Cd比对照最大降低程度分别达98.8%和98.6%;硫化物处理显著降低了污泥中重金属有效态质量比,硫化物添加量越多,重金属有效态降低幅度越大,其中对有效态Cu、Cd的作用效果更为明显,Cu、Cd有效态最大降低幅度分别为87.3%、52.6%;T3型发光菌发光量试验表明,添加硫化物改良剂后污泥中重金属毒性降低;盆栽试验结果显示,硫化物钝化污泥后青菜地上部和根部重金属积累量大大降低,地上部As、Cd、Cu、Zn最大降低量分别为51.6%、31.2%、17.5%、20.7%,根部As、Cd最大降低程度分别为19.5%、58.1%。     

城市再生水回用于浮选的健康风险评价及应急处置

为研究城市再生水回用于浮选的健康风险,以我国某铜钼矿为例,结合矿区职业人群暴露情况,采用定量微生物风险评价的方法(QMRA),评价了城市再生水中粪大肠菌回用于浮选的健康风险,以及臭氧氧化应急处置措施的消毒效果。结果表明:雨季再生水中粪大肠菌浓度明显高于旱季,矿物颗粒中粪大肠菌浓度高于浮选用水;暴露剂量为1 m L,矿物颗粒中粪大肠菌的年感染概率为0.08~0.33,远高于人体最大接受风险(1.7×10~(-2)),所有工位均处于不可接受水平,暴露于浮选用水中粪大肠菌的年感染概率为0~0.35,处于可接受水平的概率为83%,随暴露剂量增加,矿物颗粒和浮选用水中粪大肠菌的年感染概率增加;臭氧氧化应急处理工艺对粪大肠菌的去除率高达99%,有效降低了浮选用水和矿物颗粒中粪大肠菌的健康风险,其年健康风险均处于可接受水平,臭氧氧化应急处置措施能同时兼顾安全卫生指标和浮选指标,可作为城市再生水回用于浮选时应对粪大肠菌健康风险的应急处理技术。     

污泥转移对SBR工艺微生物群落结构及其除磷效能影响分析

采用污泥转移SBR工艺处理以生活污水为基础的合成废水。污泥转移能够强化厌氧生物选择器中聚磷菌的筛选,从而显著提升传统SBR工艺的除磷性能。对比传统SBR,应用荧光原位杂交(FISH)和聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)考察了污泥转移SBR中微生物种群结构的变化及除磷特性。结果表明,污泥转移SBR中磷的去除率总体呈上升趋势,稳定在93%左右;而传统SBR中磷的平均去除率为50%。DGGE试验表明,污泥转移SBR首尾样品的相似性系数为36.8%,传统SBR的则为54.7%;污泥转移SBR的香农指数下降率为5.6%,而传统SBR的香农指数下降率为4%。微生物种群在驯化过程中发生了变化,即微生物种群的优势菌在反应器启动阶段被筛选和富集。对比传统SBR,污泥转移SBR中微生物种群的这一驯化现象表现得更为明显。FISH试验表明,污泥转移SBR的聚磷菌占全菌比例在反应器稳定后可达到46%,聚糖菌则稳定在22%;传统SBR稳定后的聚磷菌比例为35%,聚糖菌比例为30%。传统SBR和污泥转移SBR的聚磷菌比例都先沿程增加最后稳定,且聚磷菌是优势菌。污泥转移SBR的聚糖菌沿程减少,聚磷菌抑制了聚糖菌的生长。因此,污泥转移SBR工艺具有筛选大量聚磷菌且抑制聚糖菌的除磷优势。