调理剂对CAF污泥浓缩工艺影响的试验研究

涡凹气浮（CAF）已广泛应用于工业废水和城市污水的预处理中.由于污泥本身的特性原因,CAF在污泥处理中尚没有应用.通过试验投加污泥调理剂改变污泥的特性,以达到将CAF工艺用于浓缩活性污泥的目的.试验表明,CAF工艺浓缩低浓度剩余活性污泥效果很好,但正确选择污泥调理剂的投加点和投加量对CAF污泥浓缩工艺至关重要.     

调理剂对CAF污泥浓缩工艺影响的试验研究

涡凹气浮(CAF)已广泛应用于工业废水和城市污水的预处理中.由于污泥本身的特性原因,CAF在污泥处理中尚没有应用.通过试验投加污泥调理剂改变污泥的特性,以达到将CAF工艺用于浓缩活性污泥的目的.试验表明,CAF工艺浓缩低浓度剩余活性污泥效果很好,但正确选择污泥调理剂的投加点和投加量对CAF污泥浓缩工艺至关重要.     

CPAM调质浓缩污泥脱水的影响因素及其机理研究

污水处理厂剩余污泥的处置是当前业界的热点。研究了阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)调质浓缩污泥脱水的一些影响因素,如药剂投加量、污泥pH值、环境温度、搅拌条件等。同时,还对污泥絮凝脱水机理进行了一定的探讨。研究表明：阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)作为浓缩污泥脱水剂,在优化投加量下、污泥pH值在5.0～7.5、低速搅拌时,有较好的脱水效果。环境温度对污泥的脱水效果也有一定的影响,夏天处理优于冬天处理。     

剪切应力对活性污泥絮体特征的影响

采用具有自动控制系统可周期性改变搅拌速度的生物反应器处理生活污水,研究了剪切应力周期变化对活性污泥絮体特征及功能菌群分布的影响。结果表明,在相同的运行条件下,运行初期的污泥形态不规则,结构疏松,其内部各功能菌群丰度差异较大,污泥絮体粒径受剪切应力影响较大,最大和最小剪切应力下污泥平均粒径相差30μm;随着反应器运行时间的延长,活性污泥絮体的粒径减小;到达运行稳定期,污泥粒径较小,但结构紧实,最大和最小剪切应力下污泥平均粒径相差仅为6μm,说明剪切应力对污泥粒径的影响减弱,其主要作用在于维持污泥絮体相对稳定的三维结构及相对平衡的功能菌群分布。此外,处理效果研究也表明,稳定的污泥结构有助于污染物去除效率的提高。     

表面活性剂对污泥脱水性能的影响及其作用机理

研究了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对活性污泥脱水和沉降性能的影响,及其改善活性污泥脱水效能的作用机理。结果表明,质量分数8%的CTAB可使污泥比阻(SRF)从8.5×1012 m/kg降为7.5×1011 m/kg,滤饼的含水率降至75%左右,污泥的沉降性能最好,上清液的浊度也较小。相比之下,SDS对污泥沉降、脱水性能的改善效果明显逊于CTAB。实验表明, 表面活性剂主要是通过溶出胞外聚合物(EPS)破坏污泥结构释放内部结合水来加快污泥的沉降速度和提高其脱水性能。     

投加沸石粉活性污泥搅拌参数优化及其对离子交换速率的影响研究

在0.3 m×0.3 m×0.36 m方形搅拌槽中初步探讨了不同的搅拌器类型、安装高度以及曝气强度对投加了沸石粉的高浓度活性污泥悬浮状态的影响,并根据固液悬浮理论确定了最佳的搅拌参数.同时,进行了不同搅拌速率下沸石对污水中氨氮的离子交换动力学研究.结果表明在无曝气的情况下,选用三叶推进式搅拌器,搅拌器离底高度为1/3搅拌器直径时所需要的临界搅拌速率最低.曝气有助于反应池中污泥的悬浮,对于30 g/L的污泥,当曝气强度由10 m3/(m2·h)增大1倍时,临界搅拌速率降低了50%.搅拌速率为120 r/min时,沸石对污水中氨氮的离子交换速率受膜扩散过程控制,当其增大为180 r/min时,其控制步骤为粒内扩散,沸石粉活性污泥达到完全均匀悬浮的临界搅拌速率不足以满足传质的要求.需增大一定程度.     

污泥淤砂分离器对分离分流污泥性质的影响

为解决我国很多城镇污水厂活性污泥的MLVSS/MLSS普遍偏低,污泥中泥沙淤积严重的问题,根据水力旋流器的分离原理,开发了污泥淤砂分离器,实现污泥中生物基质和淤砂的分离分流,研究污泥淤砂分离器主要结构参数排口比(底流口直径/溢流管直径)对分离分流污泥性质的影响。实验结果表明,排口比为0.4时,污泥经过污泥淤砂分离器后,得到的底流污泥MLVSS/MLSS比原污泥减小了34%,溢流污泥MLVSS/MLSS增大了16.8%,污泥中的生物基质富集在溢流污泥中,淤砂富集在底流污泥中;底流污泥浓度MLSS比原污泥增加了2.6倍,底流污泥SVI和CST分别减小了68%和70%,底流污泥浓缩效果明显,沉降性能和脱水性能大幅提高,有利于底流污泥的处理处置;进一步减小排口比,底流污泥浓缩效果、沉降性能和脱水性能均进一步提高。     

内源电子受体产生及其在抑制富磷剩余污泥释磷行为中的应用

根据生物脱氮除磷系统产生的富磷剩余污泥含有硝化细菌和生产废水含有高浓度氨氮的特点,将生产废水中的氨氮转化为硝酸盐(内源电子受体),并将获得的内源电子受体利用在富磷剩余污泥浓缩过程,同步实现内源电子受体反硝化及其抑制富磷剩余污泥释磷行为。结果表明,将富磷剩余污泥(excess activated sludge,EAS。EAS1是在好氧方式下添加,EAS2是在缺氧方式下添加)与生产废水(reject water)按4种比例(Ⅰ、生产废水∶EAS1∶EAS2=15%∶85%∶0%;Ⅱ、生产废水∶EAS1∶EAS2=15%∶80%∶5%;Ⅲ、生产废水∶EAS1∶EAS2=15%∶75%∶10%;Ⅳ、生产废水∶EAS1∶EAS2=15%∶65%∶20%)混合曝气用于产生内源电子受体时,最佳硝化时间均为12 h,可将液相中的氨氮分别由初始的(113.16±0.85)mg/L、(117.18±4.39)mg/L、(129.48±4.85)mg/L及(142.53±0)mg/L降至(0.74±0.41)mg/L、(0.45±0.15)mg/L、(0.41±0.15)mg/L及(0.38±0.08)mg/L;同时,硝酸盐氮分别由初始的(7.48±7.91)mg/L、(12.87±5.81)mg/L、(12.87±5.81)mg/L及(13.55±6.18)mg/L升为(128.37±11.03)mg/L、(141.43±12.71)mg/L、(148.01±14.84)mg/L及(146.22±7.53)mg/L。内源电子受体可将重力浓缩过程中释磷量分别削减85%、63%、64%及83%,同时使得由生产废水回流引起的氨氮积累量分别减少89.25%、69.93%、74.31%及85.40%。在整个内源电子受体产生及其应用于抑制污泥释磷阶段,TN去除率分别为39.59%、44.54%、51.86%及57.33%。上述内源电子受体胁迫条件下的浓缩过程中,不仅可以有效降低由重力浓缩释磷引起的磷积累量,且可同步实现减少由生产废水回流引起的氨氮积累量。     

混合碱和沸石联用对初沉污泥厌氧发酵性能的影响

在初沉污泥厌氧发酵过程中,以NaOH作为碱剂调节污泥pH,虽能有效提高发酵液中有机物浓度,但同时发酵液中的氮、磷等副产物的含量也增加,且发酵后污泥脱水性能较差。为解决上述问题,通过小试实验,考察了NaOH与Ca（OH）2混合碱和沸石联用的强化方式对发酵液性质及污泥脱水性能的影响。实验结果表明：采用NaOH与Ca（OH）2比值为1 : 3的混合碱液调节初沉污泥pH至10,且同步投加80 g·L-1沸石时,具有较好的强化发酵及控制氮、磷副产物的产生的特性,同时发酵后污泥具有较好脱水性能。在此条件下,发酵液的TVFA、SCOD、NH4+-N和PO43--P分别为2 898.1、4 960、106.1和3.1 mg·L-1,具有作为反硝化碳源的潜力,同时发酵后污泥CST值为273.9 s,具有较好脱水性能,有利于污泥的后续处理。     

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。     

酸改性沸石对污泥调理的影响

实验研究了酸改性沸石在剩余污泥调理中的应用。采用单因素法,以比阻作为主要参数,分别从酸浓度、酸浸时间和沸石粒度等方面来确定沸石酸改性的最佳条件。最佳的改性沸石在酸浓度为3 mol/L,酸浸时间为5 h,沸石粒径为150μm的条件下获得。利用改性沸石来调理污泥,考察改性沸石投加后污泥沉降和脱水性能的变化以及对污泥上清液中COD、氨氮的去除效果。结果表明,沸石可以有效的调理污泥,减小污泥的比阻,且改性后的沸石调理效果更好。当改性沸石投量为30%(污泥含固量计)时,污泥的比阻由原来的3.0×1013m/kg降到1.39×1013m/kg,滤饼的含水率由原来的92%降到64%。沸石改性前后颗粒的电镜扫描图说明其强化污泥调理的机理主要是吸附架桥作用。     

沸石粉在污泥生态床中的应用研究

研究了不同沸石粉投加比例对污泥脱水、沉降、干化时间、污泥生态床中植物根部干重的影响,最终选定沸石粉投加比例为6%。在此投加比例下,对污泥生态床中的氮磷含量进行了测定,结果表明,黄花鸢尾床与芦苇床,总磷含量下降分别为13.2%和12.2%;总氮含量下降分别为48.3%和49.2%;硝氮含量下降分别为67.2%和70.2%。     

污泥负荷对上流式厌氧污泥床中颗粒污泥快速形成的影响

运行两个相同的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器R1和R2,设定两个反应器的初始污泥负荷(MCOD/(MVSS·d))分别为0.12、0.17 kg /(kg·d),并根据COD去除情况逐步地提高污泥负荷水平,在运行过程中控制R2的污泥负荷始终高于R1 37%～40%,以此来研究污泥负荷对颗粒污泥快速形成的影响.实验结果表明,R2内颗粒污泥的形成速率高于R1,其污泥负荷在达到0.29～0.51 kg /(kg·d)时,开始形成大量的厌氧颗粒污泥.最终R2内形成的颗粒污泥粒径为1.00～4.00 mm的占36.1%,并有6.3%的颗粒污泥粒径在4.00 mm以上;而R1中这两个粒径范围的颗粒污泥仅为11.8%和1.2%.同时R2内较大的污泥负荷也使其产生的颗粒污泥具有相对较高的VSS/TSS.最终得出结论,0.29～0.51 kg /(kg·d)的污泥负荷能加速厌氧颗粒污泥的形成过程,而低于这个污泥负荷则不利于颗粒污泥的形成.     

SNAD-MBR工艺启动过程中颗粒污泥特性变化及其对膜污染的影响

采用升流式微氧污泥床膜生物反应器启动同步亚硝化、厌氧氨氧化耦合异养反硝化(SNAD)工艺,考察了颗粒污泥性质与膜污染行为的动态变化,并通过统计学手段评估了启动中颗粒污泥特性与膜污染速率之间的相关性。结果表明：由厌氧氨氧化工艺(Anammox)历经全程自养脱氮工艺(CANON)启动SNAD工艺过程中,颗粒污泥浓度(MLSS)、胞外聚合物(EPS)、溶解性微生物产物(SMP)及EPS_p/EPS_c比值呈现增加趋势,而SMP_p/SMP_c比和污泥容积指数(SVI)逐渐降低;傅里叶变换红外(FT-IR)和三维荧光谱(3D-EEM)分析结果表明,颗粒污泥蛋白质疏水性逐渐增强,且色氨酸类物质在污泥颗粒化过程中起到重要作用;此外,膜污染速率由1.21 L·(m²·h²·Pa)⁻¹下降至1.08 L·(m²·h²·Pa)⁻¹,这主要是由于EPS_p/EPS_c比增加,促使颗粒污泥粒径增加,从而减缓膜污染所致;统计学结果进一步表明,相比其他颗粒污泥参数(MLSS、SVI、EPS及SMP),SMP_p/SMP_c比与膜污染速率之间呈现较强的显著正相关,SMP_p/SMP_c比可作为膜污染速率预测参数,预测模型为F_r=1.638SMP_p/SMP_c−1.398。     

Sub-lethal effects of heavy metals on activated sludge microorganisms

The effects of heavy metals, at sub-lethal concentrations, on activated sludge microbial ecosystem were investigated. Adsorption capacity and rate of copper, chromium, lead and zinc on microbial flocs were much faster than that of organic matters. Metals affected not only the adsorption rate of organic matters but also the COD adsorption capacity of the activated sludge. Effects of heavy metals. on wastewater treatment performance of a sequencing batch reactor were also studied. Metal-laden wastewater at sub-lethal levels affected the performance to different extents, depending on the hydraulic retention time. Metal ions acted as a strong competitor against the organic compounds for active sites on the bioflocs instead of acting as a toxic microbial inhibitor, thus hampering organic adsorption and affecting the COD removal efficiency under shorter HRTs.     

超声处理对活性污泥系统污泥减量效果的研究

在活性污泥系统采用超声波处理剩余污泥以考察污泥减量效果及其对系统处理效果的影响.结果表明:在声能密度0.25～0.50 W/mL范围内,经过1～30 min的超声波处理,系统表观产率显著下降,剩余污泥的产量可以减少20%～50%左右.同时发现,污泥的沉降性能指标SVI有所下降,而污泥的稳定性有所提高,活性污泥系统的出水水质略有不同程度的下降.     

超声处理对活性污泥系统污泥减量效果的研究

在活性污泥系统采用超声波处理剩余污泥以考察污泥减量效果及其对系统处理效果的影响.结果表明：在声能密度0.25～0.50 W/mL范围内,经过1～30 min的超声波处理,系统表观产率显著下降,剩余污泥的产量可以减少20%～50%左右.同时发现,污泥的沉降性能指标SVI有所下降,而污泥的稳定性有所提高,活性污泥系统的出水水质略有不同程度的下降.     

Identifying different types of bulking in an activated sludge system through quantitative image analysis

The present study proposes an image analysis methodology for the identification of different types of disturbances in wastewater treatment activated sludge systems. Up to date, most reported image analysis methodologies have been used in activated sludge processes with the aim of filamentous bulking detection, however, other disturbances could be foreseen in wastewater treatment plants. Such disturbances can lead to fluctuations in the biomass contents, affecting the mixed liquor suspended solids (MLSS), and in the sludge settling ability, affecting the sludge volume index (SVI). Therefore, this work focuses on predicting the MLSS and SVI parameters for different types of disturbances affecting an activated sludge system. Four experiments were conducted simulating filamentous bulking, zoogleal or viscous bulking, pinpoint floc formation, and normal operating conditions. Alongside the MLSS and SVI determination, the aggregated and filamentous biomass contents and morphology were studied as well as the biomass Gram and viability status, by means of image analysis.     

生物法和化学法回收制革污泥中铬的对比研究

研究了嗜酸性硫杆菌(Thiobacillus)生物沥滤法和1:1硫酸化学沥滤法分离回收制革污泥中的铬.比较了嗜酸性硫杆菌生物沥滤法和化学沥滤法回收制革污泥铬过程中pH、氧化还原电位(ORP)、沉降比(SV)以及铬的沥滤率的变化.试验结果表明,pH是影响制革污泥中铬的沥滤率的关键因素.生物沥滤法在使污泥pH大幅度降低的同时,能很好地改善污泥的沉降性能,对铬的沥滤效果好于化学沥滤法.