丝状真菌调理对柠檬酸污泥脱水性能的影响

利用实验室分离的丝状真菌Aspergillus niger SS5对柠檬酸污泥进行了污泥脱水前的生物调理.结果表明,菌液浓度和调理时间是影响污泥脱水性能的主要因素,调理后污泥的脱水性能、沉降性能均有明显改善,调理后的污泥负电荷减少,粒径显著增大,结合水含量比未投加菌液的空白对照降低了近40%.同时,真菌调理显著降低了上清液COD及污泥各EPS层的蛋白质和多糖含量,EPS中蛋白质的降解与污泥结合水含量、D₅₀和Zeta电位显著相关,是影响柠檬酸污泥脱水性能改善的重要因素,且有机物的降解并未导致污泥pH值的显著变化,这和柠檬酸污泥拥有较大的酸碱缓冲容量有关.采用20mL/g DS的Aspergillus niger SS5调理柠檬酸污泥,调理3d可使泥饼含水率降至71.98%,且调理过程无化学药剂加入,更有利于柠檬酸等食品发酵类工业污泥的后续资源化综合利用.     

柠檬酸废水污泥脱水中蛋白质和多糖变化特征

该研究从影响污泥脱水性能的胞外聚合物(EPS)形态及蛋白质、多糖分布入手,对废水处理中的污泥进行分层测定,并探讨柠檬酸废水污泥脱水的主要机理。实验结果表明,在污泥各层中蛋白质和多糖的分布模式不同,二沉池剩余污泥、浓缩池污泥、经CPAM调理后的浓缩池污泥的pellet层中的蛋白质和多糖分别占污泥总蛋白质的78.76%和92.86%、89.26%和95.55%、91.68%和95.05%,表明污泥中蛋白质和多糖都主要分布在pellet层,而LB-EPS层和TB-EPS层中几乎没有。此外,污泥在脱水处理过程中slime层中的蛋白质和多糖分别降低了9.28%和1.72%,pellet层中的蛋白质和多糖分别增加了10.5%和2.69%,表明slime层中的蛋白质和多糖均转移到了pellet层。而经CPAM调理后的污泥,蛋白质与多糖含量的比值也有所增加,有利于污泥脱水的性能的提高。     

污泥中蛋白质和多糖的分布对脱水性能的影响

为研究污泥中蛋白质和多糖的组成及空间分布对污泥可脱水性的影响,采用高温（55℃）及pH 10.0和pH 5.5控制条件,进行污泥水解酸化试验;通过离心和超声波法,对污泥中蛋白质和多糖在污泥粘液层、松散附着胞外聚合物层、紧密粘附胞外聚合物层及细胞相层的分布,并对污泥脱水性能（以毛细吸水时间表征）作了跟踪监测.结果表明,污泥中蛋白质和多糖主要分布在细胞相层.在酸性条件下（pH 5.5）,污泥高温水解酸化（第0～15 d）使其毛细吸水时间比原污泥稍大,而最终（第20 d）稍低;在碱性条件下（pH 10.0）的污泥水解酸化,则使污泥毛细吸水时间远大于原污泥.统计分析结果表明,污泥脱水性能主要受粘液层的可溶性蛋白质和蛋白质/多糖影响,几乎不受污泥中的蛋白质、多糖和蛋白质/多糖及其它EPS层中的化学组分的影响.     

回料利用对食品工业污泥生物干化的影响

利用热风系统进行食品工业脱水污泥生物干化的污泥作为回料,在相同条件下探究不同比例回料利用对污泥生物干化效果的影响.结果表明,回料:稻草:污泥=1:1:4(质量比)时生物干化效果最好,高温期可维持72h且每日累积温度TD为30.96℃/d,单位水分去除量为287.45g/kg WM,但延长了生物干化周期,使得处理污泥负荷降低.三维荧光光谱分析表明回料利用实验组在生物干化高温期腐殖酸和富里酸类物质增多,TC由生物干化前的243.8～264.2g/kg WM下降至生物干化后的191.7～224.9g/kg WM,回料可增加TC保留量.单位水分去除所产生的CO2排放量为168.7～226.9L CO2/kg H2O,利用回料可以提高混合物料的自由空域、增加了通风生物干化过程中的含氧量从而降低单位水分去除所产生的CO2排放量.未添加回料的实验组TN在生物干化前后未出现明显变化,而回料利用条件下TN由最初的29.4～31.1g/kgWM持续升高至31.6～31.8g/kgWM,这主要是由于干化过程中水分的蒸发和有机物矿化导致的TN的浓缩效应.能量平衡分析结果表明,利用回料可有效降低翻堆和实验过程带...     

污泥调理脱水后残余水分存在形态及空间分布

污泥脱水是污泥资源化利用的前提,采用高铁酸钾(K₂FeO₄)和污泥生物炭(脱水污泥在500℃热解制得污泥生物炭,记为BC500)作为调理剂对污泥进行预处理。污泥经3.00 g/L K₂FeO₄和9.00 g/L BC500调理脱水后,泥饼含水率降低至42.33%,较未经调理脱水后泥饼含水率(78.80%)减少36.47百分点。通过低场核磁共振技术(low field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)检测脱水泥饼中残留水分的存在形式,并对水分种类进行划分。在K₂FeO₄氧化作用下,水分子与有机物的结合能被削弱,泥饼中残余结合水(0.23～10.72 ms)占比为99.68%～99.81%,毛细管水(70.00～700.00 ms)占比为0.19%～0.32%,原污泥泥饼中强结合水转化为弱结合水、毛细管水、自由水,弱结合水转化为毛细管水或自由水,毛细管水则转化为自由水,而自由水在机械脱水过程中几乎可以完全脱除。根据成像结果...     

脱水污泥热干化和微波干化过程及机理比较分析

以脱水污泥为原料,分别采用恒温热干化和微波干化2种不同的方法考察脱水污泥的干化情况;对不同干化阶段的污泥进行显微观察,分析干化过程;并对2种干化过程的机理进行了探讨。实验结果表明随着加热温度的升高,污泥中水分脱除速度加快。加热温度低于100℃时,在120 min以内,热干化无法达到较高的脱水率。加热温度在140℃以上,加热时间120 min时,脱水污泥的脱水率可达到98.26%。微波干化法在功率为500~900 W,5~10 min内可使脱水污泥的脱水率到达99.20%以上。机理分析表明热干化传质与传热方向相反,微传热和传质的方向相同,因此微波干化具有更快速、高效的特点。     

通风强度对市政污泥生物干化中试效果的影响

将污泥与树皮按照一定比例混合,利用自主研制的滚筒式污泥生物干化中试系统进行实验,通过对温度、含水率、O2和CO2浓度、挥发性固体(VS)、p H等参数的检测,研究了通风强度对市政污泥生物干化效果的影响.结果表明,通风强度对污泥生物干化有较大影响,通风强度(以VS计)为120 L·(h·kg)-1时,最高温度达到66℃,55℃以上高温可以维持40 h以上,111 h后污泥最终含水率可以降低至56%;生物干化过程中p H始终保持在6.5~8.5之间,不会影响微生物生命活动;滚筒式污泥生物干化反应器能够使反应器内基质均一性良好,对利用滚筒式反应器实现污泥连续流处理提供参考.     

有机质组分对发酵工业污泥脱水性能的影响

该研究选取了味精、柠檬酸、酱油、食醋、赖氨酸和酵母 6 种典型生物发酵制品工业的废水污泥,开展了污泥有机质（VS/TS）、流变特性、胞外聚合物（EPS）与污泥脱水性能的分析及相关性研究。结果表明,发酵工业的剩余污泥 VS/TS 为 62.22%～82.53%,脱水性能差异较大,酵母和柠檬酸污泥的脱水性能最差,毛细吸水时间（CST）分别高达(259.44±9.87) s和(251.71±8.85) s,污泥比阻（SRF）分别为（3.85±0.21）×10⁽¹⁴⁾m/kg和（2.61±0.17）×10(14)m/kg和（2.61±0.17）×10⁽¹⁴⁾m/kg,其次为食醋和味精污泥;不同污泥的初始表观黏度（剪切速率10 s(14)m/kg,其次为食醋和味精污泥;不同污泥的初始表观黏度（剪切速率10 s^(-1)）相比极限表观黏度（剪切速率300 s(-1)）相比极限表观黏度（剪切速率300 s^(-1)）的差异更大,但都与CST和SRF成极显著正相关,说明发酵工业的污泥为黏度值越大污泥脱水性能越差。然而CST、SRF、污泥黏度等都与污泥的VS/TS成反比,与市政污泥结果相反。污泥 EPS 中有机质组分分析结果表明,除赖氨酸污泥外的其他污泥有机组分总量均为蛋白质>多糖>腐殖酸,酵母和柠檬酸污泥的蛋白质总量分别达(624.96±24.08) mg/(gTS)和(361.30±3.11) mg/(gTS),赖氨酸污泥的多糖总量高达(361.59±11.60) mg/(gTS);蛋白质在污泥各 EPS 层的含量分布均为 TB-EPS>Slime-EPS>LB-EPS,且近 50% 的蛋白质和多糖分布在 TB-EPS 层中;从荧光光谱的分析来看,色氨酸类蛋白质在各 EPS 中占比最大,是主要蛋白类物质。脱水性能的相关性分析表明,污泥中腐殖酸及蛋白质组分与黏度、CST 和 SRF 均成显著正相关,蛋白质对污泥黏度和脱水性能的影响比腐殖酸更大,Slime-EPS 和 LB-EPS 层的蛋白质含量对污泥脱水性能的影响更显著。     

不同无机盐对市政厌氧污泥脱水性能的影响

为实现市政厌氧污泥高效深度脱水与无害化、资源化利用,本研究选用三种无机盐调理市政厌氧污泥,主要考察其对厌氧污泥脱水性能与胞外聚合物的影响。结果表明:FeCl3和Al Cl3均能显著改善厌氧污泥的脱水性能,当投加量为60mg/g (无机盐与干污泥质量比)时,FeCl3和Al Cl3处理后污泥TTF较初始厌氧污泥分别缩短81. 03%和80. 00%,而PAC改善效果不明显。进一步实验发现,经不同浓度无机盐调理后污泥含水率与污泥比阻均有不同程度下降,其中FeCl3和Al Cl3调理后污泥改善程度最显著,无机盐浓度越高,污泥含水率和污泥比阻越低;经FeCl3和Al Cl3调理后污泥中多糖和蛋白质含量较高,当FeCl3投加量为40mg/g (无机盐与干污泥质量比)时,其多糖和蛋白质含量达到最高;当Al Cl3投加量为20mg/g (无机盐与干污泥质量比)和40mg/g (无机盐与干污泥质量比)时,其多糖和蛋白质含量分别达到最高。     

酸-低热联合处理对剩余污泥脱水性能的影响

为有效降低城市污水处理厂剩余污泥含水率,通过酸-低热（温度 < 100℃）联合处理污泥,探索该方法对污泥的脱水性能.研究不同pH、反应温度、反应时间对污泥脱水性能的影响,并对污泥上清液中SCOD、蛋白质、多糖的浓度以及污泥Zeta电位和污泥形貌进行分析,初步探讨其脱水的作用机理.结果表明:①酸-低热联合处理污泥时,污泥溶解性有机质大量释放,经过40 min反应,上清液中SCOD浓度达到925.76 mg/L,表明该方法能有效破解污泥EPS（胞外聚合物）,释放内部结合水.②原污泥Zeta电位为-14.10 mV,酸-低热联合处理后降至-3.49 mV,污泥颗粒之间的静电斥力显著降低.③酸-低热联合处理有利于污泥的絮凝作用,显微镜观察处理后的污泥絮凝物大且结构紧密,污泥脱水性能得到改善.④试验获得的最佳处理条件为pH 3、温度90℃、加热时间40 min,在该条件下,污泥真空脱水初始速率可达20.67 mL/min（以80 g原泥计）,泥饼真空抽滤后含水率可降至63.05%.研究显示,酸-低热联合处理可有效提高剩余污泥脱水性能,并能释放较多溶解性有机质,抽滤后污泥含水率可降至接近60%,是一种可行的低能耗污泥脱水方法.      

盐度变化对厌氧污泥胞外聚合物的影响

为探讨盐度变化对厌氧污泥胞外聚合物的影响,采用三维荧光(3D-EEM)和傅里叶变换红外(FTIR)技术,研究了不同盐度下升流式厌氧污泥流化床(UASB)中污泥的松散结合型胞外聚合物(LB-EPS)与紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)的变化规律,并分析了LB-EPS和TB-EPS与污泥沉降性间的关系.结果表明,进水盐度由0逐渐增加至8%,厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS含量分别由4.94和12.25 mg·g~(-1)(以VSS计)增加至41.47和43.04 mg·g~(-1)(以VSS计);LB-EPS和TB-EPS中蛋白(PN)和多糖(PS)含量的比值分别由3.2和3.8降低至1.8和2.3;污泥容积指数(SVI)与LB-EPS、TB-EPS均正相关;3D-EEM光谱显示,色氨酸蛋白和芳环蛋白荧光峰存在于不同盐度下LB-EPS和TB-EPS中,类胡敏酸荧光峰仅存在于盐度高于4%的TB-EPS中;FTIR分析表明,进水盐度的增加导致LB-EPS和TB-EPS中PS的C—O组分相对含量增加.     

Effect of ultrasonic pretreatment on anaerobic digestion and its sludge dewaterability

To investigate the effect of ultrasonic pretreatment on anaerobic digestion and sludge dewaterability and further to probe into the influencing factors on sludge dewaterability, sludge flocs were stratified into four fractions: (1) slime; (2) loosely bound extracellular polymeric substances (LB-EPS); (3) tightly bound EPS (TB-EPS); and (4) EPS-free pellets. The results showed that ultrasonic pretreatment increased the anaerobic digestion efficiency by 7%–8%. Anaerobic digestion without ultrasonic pretreatment deteriorated the sludge dewaterability, with the capillary suction time (CST) increased from 1.42 to 47.3 (sec L)/g-TSS. The application of ultrasonic pretreatment firstly deteriorated the sludge dewaterability (normalized CST increased to 44.4 (sec L)/g-TSS), while subsequent anaerobic digestion offset this effect and ultimately decreased the normalized CST to 23.2 (sec L)/g-TSS. The dewaterability of unsonicated sludge correlated with protein (p = 0.003) and polysaccharide (p = 0.004) concentrations in the slime fraction, while that of sonicated sludge correlated with protein concentrations in the slime and LB-EPS fractions (p < 0.05). Fluorescent excitationemission matrix analysis showed that the fluorescence matters in the LB-EPS fraction significantly correlated with sludge dewaterability during anarobic digestion.     

Effects of solution conditions on the physicochemical properties of stratification components of extracellular polymeric substances in anaerobic digested sludge

The composition and effects of solution conditions on the physicochemical properties of the stratification components of extracellular polymeric substances (EPS) in anaerobic digested sludge were determined. The total EPS in anaerobic digested sludge were extracted by the cation exchange resin method. Another EPS extraction method, the centrifugation and sonication technique was employed to stratify the EPS into three fractions: slime, loosely bound (LB)-EPS, and tightly bound (TB)-EPS from the outside to the inside of the anaerobic digested sludge. Proteins and polysaccharides were dispersed uniformly across the different EPS fractions, and humic-like substances were mainly partitioned in the slime, with TB-EPS second. Protein was the major constituent of the LB-EPS and TB-EPS, and the corresponding ratios ranged from 54.0% to 65.6%. The hydrophobic part in the EPS chemical components was primarily comprised of protein and DNA, while the hydrophilic part was mainly composed of polysaccharide. In the slime, the hydrophobic values of several EPS chemical components (protein, polysaccharide, humic-like substances and DNA) were all below 50%. The protein/polysaccharide ratio had a significant influence on the Zeta potentials and isoelectric point values of the EPS: the greater the protein/polysaccharide ratio of the EPS was, the greater the Zeta potential and the higher the isoelectric point value were. All Zeta potentials of the EPS showed a decreasing trend with increasing pH. The corresponding isoelectric point values (pH) were 2.8 for total EPS, 2.2 for slime, 2.7 for LB-EPS, and 2.6 for TB-EPS. As the ionic strength increased, the Zeta potentials sharply increased and then gradually became constant without charge reversal. In addition, as the temperature increased (< 40°C), the apparent viscosity of the EPS decreased monotonically and then gradually became stable between 40 and 60°C.     

自养菌和异养菌胞外聚合物对活性污泥絮凝特性的影响

为探讨自养菌和异养菌胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)的差异及其对活性污泥表面及絮凝特性的影响,研究了有机负荷为0、0.30和0.74 kg·kg-1·d-1时,污泥松散附着胞外聚合物(loosely bound EPS,LB-EPS)和紧密粘附胞外聚合物(tightly bound EPS,TBEPS)的组分含量、形态、表面特性以及絮凝性能的差异,并就LB-EPS与TB-EPS对污泥絮凝特性影响的作用机理进行了探讨.结果表明,有机负荷越高,多糖含量越高,EPS总量及蛋白质含量越低.由三维荧光光谱测定结果可知,类富里酸物质为异养菌而非自养菌的代谢产物,且有机负荷越高,TB-EPS中的类富里酸荧光峰强度越大.自养和异养污泥的絮凝机理不同,自养活性污泥通过自养菌菌体自身生物絮凝作用形成密实的污泥絮体,LB-EPS与TB-EPS对其絮体形态、表面及絮凝特性影响较小;异养活性污泥絮体形态在TB-EPS提取后发生明显改变,TB-EPS在异养活性污泥絮体聚集时发挥着主要作用.包裹着LB-EPS的污泥表面负电荷多且疏水性差,不利于异养污泥生物絮凝.有机负荷越高,污泥表面Zeta电位负电性越强,相对疏水性(relative hydrophobity,RH)越小,污泥稳定性越差.     

铝、铁、钛3种金属盐基混凝剂调理污泥的性能比较

以铝盐、铁盐和钛盐混凝剂为研究对象,重点比较了3种混凝剂的污泥调理性能.通过测定调理前后污泥比阻、胞外聚合物中蛋白质和多糖的含量变化,结合三维荧光光谱与分子量变化分析及调理前后污泥尺寸大小与颗粒表面形貌变化,系统比较了它们对污泥的调理性能,并揭示了调理机制.3种无机混凝剂的污泥调理能力依次为:聚合氯化铝(PAC)、钛凝胶混凝剂(TXC)、聚合硫酸铁(PFS);调理后,污泥胞外聚合物中蛋白质和多糖含量明显降低;PFS和TXC对有机物的结合能力要强于PAC,疏松结合的胞外聚合物中多糖含量是影响污泥脱水性能的关键因素;调理过程中3种混凝剂所形成污泥颗粒的大小顺序为:TXCPFSPAC,所形成污泥颗粒的大小并非影响污泥脱水性能的关键因素,无机混凝剂电中和能力和与有机物的络合能力共同影响无机混凝剂的污泥调理性能.本研究为污泥调理混凝剂的选取提供了实验和理论依据.     

冷热联用对市政脱水污泥低温干燥的影响

为探究冷热联用干燥市政脱水污泥的可行性,明确冷冻对市政脱水污泥低温干燥的影响,以市政脱水污泥为试验材料,利用扫描电镜（SEM）及流式细胞仪研究了冷冻对污泥的作用.考察了不同冷冻温度和冷冻时间对脱水污泥干燥特性的影响,并对不同含水率和厚度的脱水污泥冷热联用低温干燥效果进行了分析.结果表明：冷冻使污泥的内部微小孔隙增多.当冷冻温度降到-30℃时,细胞死亡率达到15.5%,是未冷冻时的9.7倍.当干燥温度为60℃,冷冻温度分别为-10℃、-20℃和-30℃时,脱水污泥完成干燥的时间分别缩短了25.0%、33.3%和29.2%.质量为5g±0.1g,厚度为3mm,直径为50mm的污泥样品冷冻6h后达到最大强化效果.污泥含水率的下降会导致强化效果减弱,当含水率降至45%时强化效果消失.增加泥饼厚度使强化效果小幅下降,5mm、10mm和15mm厚的泥饼强化效果分别为33.3%、31.3%和30.4%.     

交替好氧/缺氧运行模式对生物脱氮效能及活性污泥胞外聚合物的影响

以实际生活废水为处理对象,考察了SBR工艺好氧/缺氧(O/A)和缺氧/好氧(A/O)运行模式对生物脱氮性能、胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)及其组分(蛋白质PN、多糖PS和核酸DNA)的影响.结果表明,O/A和A/O运行模式下,SBR工艺均获得了高效稳定的NH_4~+-N去除,去除率分别为97.5%和98.0%,且硝化速率与NH_4~+-N负荷呈现较好正相关性.交替缺氧/好氧运行模式对于EPS影响,A/O模式下EPS产量略高于O/A模式下,且运行模式对TB-EPS及其组分(PN、PS和DNA)产量无显著影响,但A/O模式下LB-EPS及其组分(PN和PS)产量均高于O/A模式下,倍数介于1.38~1.56之间.2种模式条件下,PS是TB-EPS和EPS的主要组分,而PN是LB-EPS的主要成分.EPS含量与污泥沉降性能具有良好的线性正相关.     

污泥蚯蚓堆肥过程中胞外聚合物的结构变化

为揭示污泥胞外聚合物(EPS)特征与蚯蚓堆肥产物腐熟的关系,以无蚯蚓为对照组,探究蚯蚓堆肥对污泥EPS结构变化的影响.结果表明,蚯蚓堆肥显著加快了蚯蚓堆肥产物有机质的矿化速率,其电导率和硝酸盐氮含量比对照组产物分别显著提升了0.64和0.22倍(P<0.05).蚯蚓堆肥产物EPS层中的蛋白质和多糖的总含量比对照组产物分别降低了32.77%和31.54%.三维荧光结果表明,蚯蚓堆肥过程中蛋白质的荧光强度下降速率比对照组更高,其腐殖质在堆肥后期一直处于较高水平.污泥蚯蚓堆肥产物的紧密结合层(TB-EPS)和松散结合层(LB-EPS)中的色氨酸含量比对照组分别减少7.69%和13.62%,而LB-EPS和粘液层(SEPS)中腐殖酸含量比对照组分别增加了25.1%和7.82%.蚯蚓堆肥期间的硝酸盐氮含量和电导率均同SEPS、LB-EPS结构中的DOC、蛋白质和多糖含量呈显著正相关(P<0.05),其总DOC含量与EPS各层中的DOC及多糖含量呈显著相关性(P<0.05).实验过程中对照组仅有机质和DOC含量同EPS各层多糖含量呈显著相关(P<0.05).研究表明,蚯蚓堆...     

碱水解法处理脱水污泥的有机物溶出特性

碱水解法是一种有效的脱水污泥减量化方法,但碱水解法处理脱水污泥过程中产生的高浓度有机物溶液性质尚不明确。试验研究了脱水污泥在不同碱浓度处理下所得碱提取液中化学需氧量(TCOD)和溶解性化学需氧量(SCOD)、蛋白质、多糖、核酸的含量,明确了碱提取液中有机物组成,为实现碱水解液的综合利用,消除碱水解法用于污泥减量化过程中的二次污染提供了理论依据。研究结果表明,在碱处理浓度介于0.1¹ mol/L的条件下,提取物中SCOD浓度可达4 196.45 mg/L、SCOD/TCOD为90%、蛋白质浓度可达448.43 mg/L、多糖浓度为92.96 mg/L、核酸浓度为35.91 mg/L,且各指标整体碱浓度增大而增大。碱处理过程中脱水污泥中有机物发生了显著的溶解,污泥中的细菌被水解破碎。碱提取液具有将其作为生物处理设施外加碳源、动物饲料等潜在的利用价值。