污泥生物炭混凝土性能及环境效益研究

污水处理厂产生的污泥是一种处理成本很高的固体废弃物,探索低成本、高效率的处理技术是该领域的发展方向。文章使用不同质量分数的污泥生物炭替代水泥制备污泥生物炭混凝土,进行坍落度和力学性能的试验;并采用单因素分析法,分析不同水泥替代量的污泥生物炭对混凝力学性能影响的显著性。研究表明,当生物炭替代量在5%以内时,C30和C40污泥生物炭混凝土的力学性能均高于或相当于未掺污泥生物炭的对照组;当生物炭替代量超过10%时,混凝土的性能指标下降明显但仍达使用标准;污泥生物炭对C30和C40混凝土抗压和劈裂抗拉性能均产生显著性影响。如若将达到施工标准的污泥生物炭混凝土在全国应用,可封存7641万t污泥生物炭,相应处理污泥1.5亿t,对污泥处理产生较为可观的环境效益。     

污泥生物炭制备吸附陶粒

以城市污泥热解产生的生物炭(BC)与高岭土(KL)为原料制备吸附陶粒(SKC),研究其对环丙沙星(CIP)的吸脱附性能,开展吸附动力学和等温吸附特性研究,结合形貌、孔结构、物相组成、表面电位探讨其吸附机制,利用TCLP法研究重金属浸出特征.结果表明BC与KL以6∶4的质量比混合造粒,经1 050℃烧结5 min得到的SKC对CIP有明显的吸附效果,去除率达65.34%;SKC对CIP的吸附符合二级动力学模型,在不同质量浓度下的吸附特性适用于Freundlich等温吸附模型,吸附过程同时存在物理和化学吸附.SKC具有良好的孔隙结构,物相组成以硅铝氧化物、铁氧化物和金属磷酸盐为主,既能降低重金属的浸出毒性又具有良好的CIP吸附去除效果,有望为处理废水中高浓度CIP提供一种低成本可回收的吸附材料,也为BC的规模化安全利用提供了新思路.     

微生物发酵菌和生物质炭及蘑菇渣对污泥堆肥效果的影响

为解决污泥的处理处置难题,实现污泥减量化、无害化和资源化,在污泥中添加蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭等辅料,进行共堆肥试验,设置T1（不添加辅料）、T2（添加30%的园林枯枝）、T3（添加20%的园林枯枝、9.9%的蘑菇渣和0.1%的微生物发酵菌）、T4（添加20%的园林枯枝和10%的生物质炭）,以及T5（添加20%的园林枯枝、4.9%的蘑菇渣、0.1%的微生物发酵菌和5%的酸化生物质炭）5个好氧堆肥处理,考察各处理堆肥过程中温度变化、肥料的理化特性以及GI（发芽指数）.结果显示:①T5处理的效果最好,堆肥至第3天,堆体温度达到70.5℃,并且温度不低于50℃的时间达到19 d. ②T5处理肥料的w（TKN）（TKN为总凯氏氮）、w（TP）和w（TK）均最高,分别达到3.88、0.64和1.10 g/kg,远高于其他4个处理;产品的GI随堆肥时间的延长逐渐增长,达到183%. ③T5处理的NH₃排放最少,氮元素流失最低,能最大程度的转化成固化无机氮;残渣态重金属含量最高,不易浸出到环境中进入生态系统,生物毒性低.研究显示,蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭能够促进污泥的腐熟,减少二次污染的产生,产品质量较好.      

生物炭对污泥特征及污水脱氮除磷的影响探究

为探究生物炭对活性污泥特征及脱氮除磷的影响,该文在中温条件下,采用序批式反应器,考察了不同类型基质生物炭对活性污泥处理城镇低C/N废水的影响。结果表明,生物炭降低了污泥体积指数,提高了混合液挥发性悬浮固体,利于微生物的增殖。此外,生物炭提高了活性污泥胞外聚合物(EPS)含量,在鸡粪生物炭、玉米秸秆生物炭和污泥生物炭存在的组别内,EPS的含量分别升高至41.3、46.5和39.8 mg/g,显著高于对照组。生物炭主要提高了EPS内蛋白质(PN)的含量,而对多糖(PS)含量影响不显著,进而提高了PN/PS。生物炭强化了活性污泥对氨氮及总磷的去除,而对化学需氧量的影响不显著。生物炭作为载体微生物提供良好附着进而提高微生物活性,此外,生物炭能吸附氨氮与总磷。     

印染污泥基生物炭吸附处理难降解有机废水

以印染污泥为原料制备污泥基生物炭(SC),分别考察了炭化温度、吸附时间等参数对SC处理废水吸附性能的影响规律,对比研究了SC与专用商业活性炭处理废水的吸附性能。结果表明:高温炭化有利于增加污泥炭的比表面积、孔容、石墨化程度以提高其吸附性能,高温污泥炭SC-900℃的比表面积为140.65 m2/g,介孔孔容占比 ≥ 90%,其处理焦化废水、消化滤液的COD脱除率均可达到商业炭的70%,并表现出优异的脱色能力,对于高色度消化滤液的浊度脱除率(89.56%)显著高于商业炭(16.70%);SC对较大分子污染物具有较高的吸附速率,处理消化滤液达到吸附平衡时间(≤ 120 min)显著低于商业炭(>24 h),尤其对其中含致色官能团的类腐殖质大分子有机物具有选择性吸附能力,且吸附行为主要发生在3.8~5.4 nm的介孔孔道内。并为污泥炭吸附处理废水工业应用提出了指导性建议。     

污泥基生物炭提升活性污泥系统处理性能

对污泥基生物炭提升活性污泥系统处理性能进行探讨,将活性炭和污泥基生物炭分别投入A²O工艺厌氧池活性污泥,发现其对COD削减率最高分别为72.9%和41.1%,均能有效削减,生物炭对TN削减率最高为74.1%,优于活性炭.表征显示污泥基生物炭上更易附着活性污泥且比表面积更大.在A²O小试厌氧池中以"1次/污泥龄"为频率投加活性炭、污泥基生物炭和脱脂污泥基生物炭,结果发现:投加污泥基生物炭对COD、TN、TP的削减均优于活性炭,投加脱脂污泥基生物炭对COD、TN的削减与投加活性炭相当,对TP平均削减率高达85.6%,优于活性炭,表明生物炭处理(BT)工艺比粉末活性炭处理(PACT)工艺处理生活污水能力更强,脱脂污泥基生物炭作为污泥脂质提取后的副产品更经济.     

改性污泥基生物炭的性质与重金属吸附效果

为提高污泥基生物炭在高钙溶液体系中对重金属阳离子的吸附能力,将Fe₂O₃、MnO₂、ZnO与市政污泥以质量比1 ∶10（以过渡金属元素质量计）混合共热解,制备改性生物炭;表征改性生物炭的组成、官能团分布和表面性质,考察其对典型重金属阳离子Cd²⁺的吸附效果.过渡金属氧化物可促进污泥的热解,改性生物炭的H/C原子比均低于0.31,碳链裂解脱氢更彻底.改性生物炭中Fe、Mn保留较好,分别主要以单质和氧化物形态存在;而Zn流失较多.改性生物炭中的孔隙以介孔为主,平均孔径约3.8 nm,比表面积在50 m²·g^-1以上.初始浓度约200 mg·L^-1的Cd²⁺溶液中,Ca²⁺初始浓度从0 mg·L^-1升高到约200 mg·L^-1,Fe改性生物炭对Cd²⁺的吸附容量从43.17 mg·g^-1降至27.88 mg·g^-1,但仍较未改性生物炭高10 mg·g^-1以上,在含钙溶液体系中表现出了对Cd²⁺更强的吸附性能.Fe₂O₃较MnO₂和ZnO对市政污泥基生物炭吸附重金属的强化效果更好.     

芬顿调理对含铅工业污泥电渗透脱水减量效果的影响

针对铅酸电池厂含铅工业污泥难以脱水减量的问题,利用污泥中存在的Fe²⁺进行芬顿调理预处理,探究H₂O₂添加量对后续污泥电渗透脱水减量化效果的影响。结果表明：芬顿调理预处理会打破污泥中部分絮体,使污泥黏度由18.0 mPa·s降至4.7 mPa·s,污泥中部分无机离子在脱水过程中从污泥固相体系进入滤液中,造成后续电渗透脱水剩余泥饼的含水率由82.72%降至69.34%,挥发性悬浮物含量增加约30%。相对于原始污泥直接进行脱水,采用优化的H₂O₂添加量调理污泥可促进后续的污泥电渗透脱水减量66.20%,同时污泥干基中铅含量由265.2 g/kg提高到453.6 g/kg,这有利于污泥的后续资源化利用或无害化填埋处理。

     

制药污泥热解制备生物炭及对制药废水的吸附处理性能分析

利用制药污泥热解制备生物炭,考察ZnCl2活化条件对生物炭吸附性能的影响,并探究生物炭对制药废水的吸附处理特性.提高ZnCl2活化剂的浓度和浸渍比均可提升制药污泥生物炭的吸附性能,5 mol/L ZnCl2活化剂在1∶1浸渍比下获得的生物炭的比表面积达到534.91 m2/g,碘吸附值和苯酚吸附值分别达到674.61,...     

沸石强化A/O生物脱氮和同步化学除磷工艺的污泥处理处置研究

沸石的投加,降低了污泥的比阻,提高了污泥的水通量,改善了污泥膜分离效果,钝化了污水中的重金属,吸附了污水中的难降解有机物,但同时降低了污泥的体积压缩性能,改变了污泥的成分,显著增加了Si、Al、K、Na等无机组分,并对污泥的资源化途径带来了影响。     

高铁酸钾调理改善活性污泥脱水性能的反应机制研究

研究了高铁酸钾(K_2FeO_4)对处理活性污泥脱水性的效果,重点考察了不同pH和剂量条件下,K_2FeO_4调理对污泥过滤脱水特性和胞外聚合物(EPS)分布和组成的影响,以深入认识K_2FeO_4调理污泥的反应机制.研究表明,K_2FeO_4调理效果随pH值的降低而改善,其不仅有氧化裂解作用导致结合型EPS(BEPS)释放,同时其还原产物三价铁离子兼具混凝功效,能够通过电中和与界面吸附去除部分溶解性EPS(SEPS),同时压缩EPS结构,增强污泥絮体结构.此外,当pH值为3,K_2FeO_4投加量为0.1 g·g~(-1)(以TSS计)时,污泥过滤脱水速率和程度均达到最佳.过量投加K_2FeO_4(0.2 g·g~(-1),以TSS计)后,BEPS大量释放,污泥过滤阻力增加,脱水性能恶化.     

阴离子型聚丙烯酰胺相对分子质量和水解度对污泥脱水性能影响的研究

通过对污泥絮凝颗粒粒径分布、污泥比阻、泥饼含固率、上清液体积及其中核酸、蛋白质和总糖浓度的测定,研究了不同剂型和剂量阴离子型聚丙烯酰胺（PAM）对城市污泥沉降性能和脱水性能的影响及机制.结果表明,当PAM相对分子质量相同时,提高水解度能改善污泥的沉降和脱水性能;当PAM水解度相同时,提高相对分子质量亦可改善其沉降和脱水...     

生物沥浸处理对城市污泥脱水性能的影响研究

通过摇瓶培养试验研究了生物沥浸处理对城市污泥离心脱水率、污泥过滤比阻、泥饼压缩系数等脱水性能的影响,并分析了生物沥漫过程中污泥Ph、Fe2 、Fe2 、污泥颗粒Zeta电位、粳粒粒径分布的变化.研究表明,以亚铁和硫作为复合能源物质时,污泥经过生物沥浸处理后,其离心脱水率可从原始污泥的60%提高到74.4%;污泥比阻从处理前的1.83×109 s2·g-1下降到0.39×109 s2·g-1,降低了79%,压缩系数也从原始污泥的0.98降低为0.58,明显好于其他处理,达到不加絮凝剂而可直接机械压滤脱水的性能要求.研究还表明,污泥生物沥浸处理后.随着Ph的下降,污泥颗粒Zeta电位趋于零以及污泥20～60μm粒径范围的颗粒含量明显减少,可能是污泥脱水性能改善的重要原因之一.可见,污泥生物沥浸处理是一种在去除重金属的同时能够改善污泥脱水性能的技术.     

冷融技术联合化学调理对污泥脱水性能的影响及其机理

实验对比了常温(25℃)下阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、FeCl3/CaO、加酸及阳离子表面活性剂(CTAC)4种处理方式对污泥的调理效果.结果表明,CTAC对污泥的调理效果最好,可使污泥滤饼含水率降至68%.0℃时,未经处理(原泥)、CPAM、FeCl3/CaO、加酸处理条件下污泥脱水效果较常温时都有不同程度的提高,效果最好的为未经处理(原泥)和pH=2条件下的泥样;-15℃时,CTAC条件下滤饼含水率较常温下降了约6%,达到62.8%.污泥胞外聚合物(EPS)含量和污泥絮体结构对污泥脱水性能有一定影响.测定发现,EPS的溶出提高了絮体可压缩性,使污泥絮体内部结合水流出,从而改善污泥的脱水性能.电镜扫描(SEM)和粒径分析结果表明,经过FeCl3/CaO、加酸、CTAC和冷融处理后污泥表面结构和颗粒大小变化明显,脱水效果较原泥均有不同程度的提高.     

丝状真菌Talaromyces flavus S1在污泥中的成球特性及改善脱水性能的研究

从市政污泥中分离出一株丝状真菌Talaromyces flavus S1,分析了该株菌分别在纯培养和污泥环境中的成球特性及对污泥脱水性能的影响.研究结果表明:Talaromyces flavus S1在马铃薯葡萄糖培养液中培养时,在转速150 r·min-1及pH值为3.0~6.5的酸性环境下更容易形成大量的菌丝球.将真菌孢子接种至原始污泥中无法形成明显的污泥颗粒,而将其接种至灭菌污泥中培养,当pH值为6.8时,能够形成大而稳定的真菌污泥颗粒.在原始污泥中,真菌处理使污泥毛细吸水时间最多可降低36.42%,在灭菌污泥中相比对照组下降了78.68%,这主要是由于真菌的生长利用了污泥中的有机物及真菌污泥颗粒的形成使得污泥粒径变大等因素所导致的,本文结果对于未来以该菌为基础开发生物脱水工艺具有重要的意义.     

不同混凝剂对污泥脱水性能的影响研究

采用无机和有机混凝剂对污泥进行调理,通过测定污泥比阻、Zeta电位以及污泥上清液中蛋白质、多糖和DNA含量,同时结合污泥上清液的三维荧光光谱分析,研究了不同混凝剂及其投加量对污泥脱水性能的影响.结果表明:当聚合氯化铝(PAC)、高效聚合氯化铝(HPAC)和氯化铁(FeCl3)的投加量在干污泥量的10%附近时,污泥比阻值最小,同时三维荧光强度值也最小,Zeta电位以及上清液中蛋白质、多糖和DNA的含量基本趋于稳定.无机混凝剂与有机混凝剂联合作用调理污泥后其脱水效果明显优于单一混凝剂调理.有机混凝剂与无机混凝剂投加顺序对污泥脱水性能影响显著,先投加无机混凝剂再投加有机混凝剂的脱水效果最佳,研究筛选出两种混凝剂联合作用调理污泥后,其脱水效果顺序为10%PAC+0.5%PAM>10%FeCl3+0.5%PAM>10%HPAC+0.5%PAM.     

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.     

基质投加量对生物调理改善污泥脱水性能的影响

通过在剩余污泥中投加FeSO_4及S~0的生物基质进行生物调理的方法改善污泥脱水性质.在确定两者的投加质量比为7∶3(FeSO_4的质量以Fe~(2+)计)的条件下,分别投加质量为污泥干重的10%、15%、20%、25%、30%的混合基质,结果表明当基质投加量为污泥干重的20%时,污泥的脱水性能最佳.其中,毛细吸水时间(CST)较对照组降低了38.71%,粘度下降了81.91%,泥饼含固率为对照组的135.19%.同时,污泥中的胞外聚合物(EPS)总量有了显著的下降,污泥絮体中的有机质从与污泥细胞更紧密结合的紧密型EPS(TB-EPS)中释放到较外层的疏松型EPS(LB-EPS)中,且Zeta电位接近中性,从而使得污泥脱水性能得到改善.     

好氧颗粒污泥处理市政污水性能与微生物特性研究

以成熟好氧颗粒污泥（AGS）为接种污泥,在序批式反应器（SBR）中考察其对低浓度市政污水的处理效能、污泥特性及微生物多样性的变化.结果表明,在低有机负荷（进水COD为179~212 mg·L^-1）、高溶解氧（DO>5 mg·L^-1）条件下,系统出水COD低于50 mg·L^-1,NH₄⁺-N浓度稳定在0.7~0.8 mg·L^-1,但脱氮除磷效能有待优化.体系中0.2~0.6 mm的污泥颗粒最为稳定,运行期间污泥SVI₃₀值始终保持在32~40 mL·g^-1,呈现出良好的沉降性能.系统中少量絮状污泥的存在对AGS的稳定性是有利的,本试验条件下,<0.2 mm污泥体积占比约为30%时AGS体系稳定运行.胞外聚合物（EPS）中蛋白质（PN）含量增加与AGS的稳定性呈正相关,可见PN对AGS稳定运行起着重要作用.微生物高通量测序结果表明,Proteobacteria和Bacteroidetes为主要菌门;运行过程中有利于硝化作用的Gammaproteobacteria逐渐成为优势菌纲;系统中存在促进EPS分泌和有机污染物去除的黄杆菌属（Flavobacterium）和陶厄氏菌属（Thauera）,这有利于AGS的稳定运行,同时也存在硝化螺旋菌属（Nitrospira）、陶厄氏菌属（Thauera）、副球菌属（Paracoccus）、梭菌属（Fusibacter）、变形菌属（Proteocatella）等脱氮除磷功能菌属,但需优化运行参数强化同步脱氮除磷效能.本研究结果对AGS系统处理实际市政污水的稳定运行具有重要的指导意义.     

Effects of acid,acid-ZVI/PMS,Fe(Ⅱ)/PMS and ZVI/PMS conditioning on the wastewater activated sludge(WAS)dewaterability and extracellular polymeric substances(EPS)

The effects of four conditioning approaches:Acid,Acid-zero-valent iron(ZVI)/peroxydisulfate(PMS),Fe(Ⅱ)/PMS and ZVI/PMS,on wastewater activated sludge(WAS) dewatering and organics distribution in supernatant and extracellular polymeric substances(EPS) layers were investigated.The highest reduction in bound water and the most WAS destruction was achieved by Acid-ZVI/PMS,and the optimum conditions were pH 3,ZVI dosage 0.15 g/g dry solid(DS),oxone dosage 0.07 g/g DS and reaction time 10.6 min with t...