剩余污泥中木质纤维素稳定并转化能源可行性分析

剩余污泥中往往含有大量木质纤维素物质,在厌氧消化过程中难以降解,最终被浓缩于熟污泥中,这就是导致污泥有机物稳定并转化能源效率低下的主要原因之一.本文分析了剩余污泥中木质纤维素的含量与来源;阐述了木质纤维素的结构特点以及对其生物降解的关键技术所在;揭示了污泥常规预处理与木质纤维素预处理存在工艺条件不同的相似技术.文章结合两种预处理技术的特点和工艺条件,从原理、技术等角度分析了通过强化剩余污泥预处理而同时达到破解木质纤维素的技术思路.为此,提出了将污泥细胞破碎与木质纤维素破解耦合的观点,以期将污泥中木质纤维素的稳定与能源转化合二为一,从而构建木质纤维素稳定化、能源化与碳减排三位一体的技术策略     

降解剩余污泥中纤维素/半纤维素微生物富集培养实验研究

为促进剩余污泥中木质纤维素能源转化,首先需要探知污泥中是否存在可以降解纤维素/半纤维素的微生物.以木聚糖作为单一碳源分别从剩余污泥和厌氧消化污泥中富集培养可降解纤维素/半纤维素的微生物.实验结果显示,两种污泥源中均存在可降解纤维素/半纤维素的微生物,并可成功富集培养获得该类微生物.FISH与LIVE/DEAD实验证实,富集微生物为梭状芽孢杆菌属和芽孢杆菌属的混合物,并以梭状芽孢杆菌为主;富集微生物均具有很高活性.     

水泥窑替代燃料中的重金属特性分析

以水泥窑常用的替代燃料——生活垃圾和污泥为研究对象,分别测定了重金属As、Cd、Hg、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni总量,Cd、Cu、Pb、Zn的形态分布及As、Cr的价态,结果表明:脱水污泥中,8种重金属含量由高到低的顺序为:Zn>Cu>Cr>Pb>Ni>Hg>As>Cd。三种垃圾筛上物中,8种重金属含量由高到低的依次顺序为:Zn>Cr>Cu>Ni>Pb>As>Hg>Cd。市政污泥中,Cd以酸提取态为主,占总量的45%以上;Pb 94%以残渣态存在;Cu以有机结合态为主,占63.16%;Zn以铁锰氧化态为主,占43.5%。三种垃圾筛上物中,Pb几乎没有酸可提取态和铁锰氧化态的存在,重金属Cd没有残渣态存在。原生垃圾中,重金属Zn酸可提取态占18.52%,而堆肥垃圾筛上物和矿化垃圾筛上物中,重金属Zn酸可提取态为1%以下,铁锰氧化态含量为75%左右。垃圾和污泥中,重金属Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)均未检出。     

乌鲁木齐城市污泥重金属形态特征及农用可行性分析

选取乌鲁木齐市两家有代表性的污水处理厂的污泥,对其理化性质和重金属形态进行了测定,分析了污泥的农用价值和重金属的生物有效性。结果表明:乌鲁木齐两家污水厂污泥基本呈中性,含水率在70%以上,污泥呈现高有机质、高氮、高磷、低钾的特点。污泥中重金属含量均满足我国CJ/T 309—2009《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质标准》中B级标准,但HD污水厂Zn和Cd含量、QDW污水厂Cd含量超出A级标准,不可施用于蔬菜和粮食作物。污泥中Zn和Cu主要以残渣态和有机结合态为主,其余三种形态所占比例较小,Pb和Cd以残渣态、碳酸盐结合态和铁锰氧化态为主。Zn、Cu的不可利用态所占比例在50%以上,生物可用性较低。Pb、Cd生物有效态和潜在有效态所占比例之和在50%以上,有较强的生物可利用性,在污泥农用时存在潜在风险,Cd污染问题要引起重视。     

江苏省城市污泥中多环芳烃的含量及其主要影响因素分析

采用高效液相色谱,对江苏省21家代表性城市污水处理厂污水污泥中多环芳烃含量进行了分析.结果发现,污泥中含有7-16种PAH化合物,都是以2(或3)个苯环的化合物为主,而难降解4-6个苯环的化合物所占质量分数均较低.但污水来源及其处理方式、污泥处理方法等均影响着污泥中PAHs的含量及组成,消化可明显降低污泥中PAHs的含量.污泥中∑PAHs总量在11.68-169.91 mg·kg-1,各污泥间含量差异显著;具有致癌性的PAHs含量在1.17-41.03 mg·kg-1,平均值为6.59mg·kg-1;被列入中国环境"优先污染物"的PAHs含量在4.07-59.06 mg-kg-1之间.其中萘是江苏城市污泥中均含有的PAHs化合物,而对于强致癌性化合物苯并(a)芘,其含量相对较低,在污泥中含量一般在0-2.20 mg·kg-1,平均含量为0.15mg·kg-1,远低于我国农用污泥控制标准的3.0 mg·kg-1.     

市政污泥改良沙土重金属污染水平与风险评价

该文以北京市密云区某污水处理厂污泥为研究对象,采用ICP-MS和BCR四步提取法对污泥中7种重金属含量和形态进行实验分析,在污泥和沙土重金属含量的基础上,以污泥改良沙土为目的,开展污泥的重金属污染水平以及施用于沙土的潜在生态风险评价。根据结果可知,7种重金属的含量从高到低分别为ZnCrCuPbNiAsCd,非残渣态占比最多的重金属元素为Zn和Cu,占比超过80%,残渣态占比最多的重金属元素为Pb,占比超过70%;7种重金属的综合污染水平为警戒线范围,以1∶1比例施用于沙土的综合潜在生态风险属于低风险等级。建议施用时结合重金属的赋存形态分布情况,降低污泥施用比例以及对非残渣态为主的重金属采取稳定固化处理等措施。     

城镇污水处理厂污泥特性分析——以天津市5座污水处理厂出厂污泥为例

文章以天津市中心城区的5座污水处理厂的出厂污泥作为研究对象,对出厂污泥的性质进行了分析,研究了污泥含水率、有机质、总氮、总磷、蛋白质、碳水化合物、脂肪等指标变化规律,探讨天津市污水厂污泥的特征。结果表明：（1）由于处理工艺的不同,5座污水处理厂的污泥成分有一定的差异;（2）所研究的5座污水处理厂出厂污泥的有机质、总氮、总磷含量较高,具有良好的养分,较适用于植物生长;（3）所研究的5座污水处理厂出厂污泥的有机质、总氮、总磷含量较高,污泥中含有锌、铜、铅、铬、镉、汞、砷、镍等重金属,含量未超过我国农用污泥污染物控制标准;（4）污泥中含有的蛋白质含量为43.72～49.89%,如何科学的将蛋白质回收是一个全新的资源化利用途径。     

废纸脱墨污泥的主要毒性物质分析

通过对废纸脱墨污泥进行重金属含量及化学形态分析、有机污染物种类及含量等分析,研究其所含主要毒性物质及其对环境的影响。污泥中Cu和As的含量分别是269.0,113.7 mg/kg,会导致环境污染;Cu和As均以残渣态为主,分别为94.76%和100%,稳定性较高;污泥主要含有2,2’,5,5’-四甲基-1,1’-联二苯、邻苯二甲酸二异辛酯,含量分别为0.223%、0.165%,其生物毒性及其对生态环境和人体的危害是不容忽视的。     

好氧污泥颗粒化中胞外聚合物（EPS）的动态变化

在SBR中分别运行普通活性污泥和好氧颗粒污泥工艺,考察普通絮体污泥颗粒化过程中EPS的组分变化和分布情况.结果表明,通过减少沉淀时间可以获得质量高的颗粒污泥,污泥系统中的EPS可划分为紧密结合型、松散结合型和溶解性3种;普通污泥期、颗粒污泥初期和颗粒污泥稳定期的EPS含量均以紧密结合型EPS为主,颗粒污泥中总EPS和溶解性EPS含量均高于普通污泥,且颗粒形成初期溶解性EPS增长明显;颗粒污泥中紧密结合型EPS含量相对稳定,松散结合型EPS在不同污泥中含量很低,一个典型反应周期中蛋白质和多糖的变化趋势普遍是先降低后上升,普通污泥和颗粒污泥EPS中蛋白质含量均高于多糖,颗粒形成初期EPS中蛋白质含量有明显上升;普通絮体污泥中EPS和细菌分布均匀,颗粒污泥的表层聚集大量的细菌、内部主要成分是EPS.     

水稻土施用城市污泥盆栽通菜土壤中邻苯二甲酸酯(PAEs)的残留

应用GC/MS联机检测技术对水稻土施用城市污泥盆栽通菜(Ipomoea aquatic)后土壤中6种邻苯二甲酸酯化合物(PAEs)进行分析.结果表明,盆载通菜土壤中6种PAEs的总含量(∑PAEs)在7.667-40.025 mg/kg之间,平均为26.137 mg/kg,其高低次序为佛山污泥>广州污泥>佛山污泥加化肥>广州污泥+化肥>空白>化肥.与空白对照相比,施用污泥和污泥+化肥处理的土壤中∑PAEs含量显著提高,但单施化肥的土壤中∑PAEs含量降低.不同处理土壤中的PAEs化合物是以一种或两种化合物为主,主要是DnBP和/或DEHP,显示了不同的PAEs分布特征.     

预处理破稳污泥木质纤维素并厌氧降解实验研究

剩余污泥中往往含有大量木质纤维素物质,其在厌氧消化过程中难以降解,最终残留于熟污泥中,这也是导致污泥有机物稳定并转化能源效率低下的主要原因之一.针对污泥中木质纤维素的结构稳定性,本实验选择酸、碱、热解及超声波4种预处理方式,采用适宜的条件预处理剩余污泥,在一定程度上破坏污泥中木质纤维素结构,继而进行污泥厌氧消化,获得了较好的木质纤维素降解率.同时,实验筛选出热解为最佳的预处理技术方式.在T=150℃与t=30 min预处理工况下,污泥在厌氧消化后最高可实现52.6%的木质纤维素降解率,主要归功于半纤维素和纤维素的大幅降解.相对未预处理污泥,预处理能有效促进木质纤维素类物质的厌氧消化,从而提高污泥有机质的能源转化率.     

基于湿解技术处理木质纤维类废物的研究

运用木质纤维素固体基质半纤维素、纤维素和木质素定量分析程序等分析检测了不同湿解工况下草坪草和杂草主要组分的化学变化。结果表明,在湿解过程中草坪草和杂草中半纤维素、纤维素的相对含量呈减少趋势;木质素类物质经过衍生和小分子缩合后,其相对含量呈增加趋势;湿解最终产物呈弱酸性,可以用来改良碱性土壤。经过湿解处理的有机物料有机质含量丰富并含有大量腐殖酸,随湿解温度升高,腐殖化程度增加。在湿解过程中有机物料的主要化学组分同时受到热、湿、水解等各种作用,最终形成腐殖质。     

剩余污泥热水溶性有机物的提取方法优化研究

热水溶性有机物含量和组成是表征剩余污泥(简称为污泥)中有机质生物可利用性的重要手段.分析了不同热水淬时间(1~24h)和不同ρ(污泥)(0.7~36.0g/L)对热水溶性蛋白质和碳水化合物等溶出的影响,据此对剩余污泥中热水溶性有机物的提取方法进行了优化. 结果表明:污泥在60℃水淬8h时,水溶性蛋白质和碳水化合物的溶出率达到最大,分别为34.6%和36.1%;但是,随着水淬时间的延长,部分蛋白质被转化成氨氮,部分碳水化合物也发生了转化和降解,致使二者的浓度降低. 考虑测试分析的时间效率和溶出率稳定性,污泥热水溶性有机物最优水淬时间建议设置为5h. 研究结果表明,热水溶性有机物的溶出率随ρ(污泥)降低呈升高趋势,当ρ(污泥)为0.7g/L时,热水淬5h后蛋白质和碳水化合物的溶出率最大,二者分别为52.9%和36.6%.      

Ⅰ Ⅱ-ASBR中厌氧颗粒污泥的微生物组成及特性

在35℃下以奶粉人工合成废水为底物连续运行了两段厌氧反应器(ⅠⅡ-ASBR),且于ⅠⅡ两柱中形成了两种不同的厌氧颗粒污泥,为了解厌氧颗粒污泥的微生态结构及生物学特性,对ⅠⅡ两柱中厌氧颗粒污泥的形态及微生物组成进行扫描电镜观察,并测定了其不同基质中的比产甲烷活性、辅酶F420和胞外多聚物的含量。结果表明:ⅠⅡ-ASBR反应器ⅠⅡ两柱中厌氧颗粒污泥形态及微生物组成差异明显,Ⅰ柱的厌氧颗粒污泥大而密实,Ⅱ柱的较小,呈多孔的网状结构,Ⅰ柱中厌氧颗粒污泥以甲烷八叠球菌、球菌及短杆菌为主,丝状菌较少,Ⅱ柱则以丝状菌、短杆菌为主,球菌较少;Ⅰ柱颗粒污泥利用葡萄糖、甲酸、丙酸的产甲烷活性较高,利用乙酸的活性相对较低,Ⅱ柱颗粒污泥利用葡萄糖、乙酸的产甲烷活性较高,而利用甲酸、丙酸的产甲烷活性较低;辅酶F420的含量Ⅱ柱比Ⅰ柱明显要高,而胞外多聚物含量Ⅰ柱比Ⅱ柱的高。     

我国城市污泥中醚类和卤代烃类有机污染物的初步研究

应用GC／MS联机检测技术对我国大陆和香港共11个城市污泥中4种醚类和4种卤代烃类化合物进行分析。结果表明，醚类化合物的总含量在0－7．743mg/kg之间，以双（2－氯异丙基）醚为主，主要分布在兰州污泥和广州污泥中；卤代烃类化合物的总含量在0．007－3．237mg/kg之间，以六氯环戊二烯为主，主要分布在兰州污泥、佛山污泥和沙田（香港）污泥中。污泥中醚类和卤代烃类化合物的种类及其含量与污水来源、污水处理方式、污泥类型、化合物的结构和理化性质等因素有关。     

SBR中厌氧颗粒污泥向好氧颗粒污泥的转化

在SBR反应器中以醋酸钠为碳源,UASB厌氧颗粒污泥作为接种污泥,在好氧曝气条件下运行.通过观察污泥颗粒形态、结构等的变化,发现在运行中污泥颗粒经历了形态保持,成分置换的过程.污泥浓度先增加后降低,在运行35 d后逐渐稳定在5g/L,SVI值稳定在30～40mL/g的水平.在40～60d内反应器中颗粒污泥一直占主体成分,悬浮相浓度低于0.5g/L.在好氧条件下最终颗粒污泥形态、大小稳定,表明好氧颗粒污泥已经成功获得,好氧颗粒污泥与接种污泥相比在粒径、沉降速度、含水率以及惰性成分的含量上都有一定的变化.电镜观察还表明,原厌氧颗粒污泥中的微生物以球菌为主,而获得的好氧颗粒污泥中的微生物以丝状菌和杆菌为主.     

剩余活性污泥超声波破解的特性研究

通过7个0～26 000 kJ/kg TS超声能量水平进行活性污泥的破解研究。结果表明,在超声能量低于1 000 kJ/kg TS时,超声波轻微破坏了污泥絮体结构,破解效应较弱,而超声能量高于5 000 kJ/kg TS,污泥的破解效应显著增强,污泥中的SCOD、蛋白质含量、碳水化合物含量和无机氮含量随着超声能量的增加而显著增加,并与超声能量呈显著相关性,污泥的可生化性能得到改善。26 000 kJ/kg TS的超声能量破解污泥,使污泥中的碳水化合物、蛋白质、氨态氮和硝态氮含量分别增加了92%、97%、173%和55%,但SCOD的破解程度仅为25.3%,仍不能完全破解污泥,因而不是破解污泥的最佳能量。     

内循环厌氧反应器颗粒污泥沉降性能研究

采用以内循环技术为原理的内循环厌氧反应器,对高浓度大豆蛋白废水进行厌氧处理,主要对该反应器上、下部厌氧颗粒污泥的粒径分布、沉降速度及胞外多聚物(ECP)等沉降性能进行试验研究.试验结果表明:污泥床上、下部厌氧颗粒污泥平均沉降速度分别为43.29 m/h 和48.95 m/h;下部颗粒污泥胞外多聚物各主要成分含量低于上部颗粒污泥;污泥床中粒径大于0.45mm的颗粒污泥占90%以上;颗粒污泥粒径和胞外聚合物对其沉降性能有重要影响.     

加拿大污泥资源化利用和工程实践对中国的借鉴

以埃德蒙顿市为例,介绍了加拿大污泥资源化利用的主要模式及工程实践;并在此基础上着重介绍其污泥堆肥技术和从污泥液体中提取营养元素制取绿色缓释肥料Crystal Green的新工艺,旨在为国内城市污水处理厂污泥的回收利用提供借鉴。中国是一个以农业为主的发展中大国,污泥处理应当以堆肥、土地利用和资源化为主。管理上,需要规范中国的污泥处置工作,逐步提高资源化利用率;技术上,应重视城市污水污泥厌氧处理新工艺的开发,综合利用引进、消化吸收加拿大等发达国家的污泥堆肥一体化技术。     

剩余污泥热水溶性有机物的提取方法优化研究

热水溶性有机物含量和组成是表征剩余污泥(简称为污泥)中有机质生物可利用性的重要手段.分析了不同热水淬时间(1～24 h)和不同ρ(污泥)(0.7～36.0 g/L)对热水溶性蛋白质和碳水化合物等溶出的影响,据此对剩余污泥中热水溶性有机物的提取方法进行了优化.结果表明:污泥在60℃水淬8 h时,水溶性蛋白质和碳水化合物的溶出率达到最大,分别为34.6%和36.1%;但是,随着水淬时间的延长,部分蛋白质被转化成氨氮,部分碳水化合物也发生了转化和降解,致使二者的浓度降低.考虑测试分析的时间效率和溶出率稳定性,污泥热水溶性有机物最优水淬时间建议设置为5 h.研究结果表明,热水溶性有机物的溶出率随ρ(污泥)降低呈升高趋势,当ρ(污泥)为0.7 g/L时,热水淬5 h后蛋白质和碳水化合物的溶出率最大,二者分别为52.9%和36.6%.