污泥预处理强化厌氧水解与产甲烷实验研究

污泥传统厌氧消化因水解瓶颈而导致有机物转化甲烷产率低下。选择适当工况对污泥实施预处理可同时实现对污泥中木质纤维素破稳和污泥微生物细胞破壁,从而释放出较多溶解性COD(SCOD),使有机物水解变得容易进行,最终导致甲烷产率大幅提高。本研究通过热水解(T=150℃,t=30 min)、超声波(P=500 W,t=2 h)、碱解(pH=13,t=2 h)和酸解(pH=2,t=2 h)等4种预处理方式对原污泥实施最优工况预处理,分别获得了50.9%、39.1%、31.0%和22.4%的COD溶出率。对预处理后污泥进行传统条件下(SRT=20 d)厌氧消化,分别获得了53.6%、40%、26.8%和24%的甲烷产率(mL/g VSS)增量。同时,预处理后污泥中木质纤维素类物质降解率亦大大增加。缩短SRT(10 d)会导致传统厌氧消化甲烷产率急剧减少,但是,污泥预处理却非常有利于甲烷产率的提高,因此可通过外在预处理方式来逾越内在厌氧水解的瓶颈。     

电絮凝-超滤除氟工艺参数优化研究

电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)工艺在饮用水除氟方面具有良好的应用前景。研究了EC-UF除氟效果和膜污染过程,考察了电流密度、水力停留时间、初始pH、初始氟浓度对除氟效果和膜污染的影响。结果表明,在连续流下EC-UF工艺除氟效果良好,在电流密度30 A/m2、水力停留时间20 min、初始pH在6.0~7.0的最佳工艺条件下,氟的去除率达到80%以上。膜污染主要是由电解过程产生的铝絮凝剂与氟离子形成的颗粒物质导致。上述结果为EC-UF除氟工艺改进提供了参考和依据。     

臭氧对再生水中指示病原微生物的灭活特性

以臭氧投加量(TOD)为臭氧消耗剂量评价指标,研究了北京市某实际再生水中臭氧对大肠杆菌及枯草芽孢的灭活特性,以及消毒过程中臭氧对溶解性有机碳(DOC)、色度、UV254、荧光强度的去除效果。在此基础之上,分析了色度与指示病原微生物灭活特性之间的相关性。结果表明,臭氧对大肠杆菌及枯草芽孢的灭活特性与余臭氧浓度有关。当水中无法检测到余臭氧时,随着TOD的增加,大肠杆菌灭活率增加的速率较慢,TOD增加 3 mg/L,灭活率增加了1.5 log。枯草芽孢则无显著灭活。当水中余臭氧浓度大于0时,大肠杆菌灭活率增加的速率快速提升,TOD增加 3 mg/L,灭活率增加了3 log。枯草芽孢灭活率也随TOD的增加而显著增加。消毒过程中,DOC无显著变化,而臭氧对色度、UV254、三维荧光强度的去除效果显著。当色度随TOD的增加而趋于稳定时,水中余臭氧浓度开始显著上升,预示着指示病原微生物开始进入高效灭活阶段。同时,进水色度越大,指示病原微生物进入高效灭活阶段所需的TOD越大。     

稻壳灰在陶粒烧制中的应用

针对目前每年产生的大量稻壳灰废弃物,本研究提出了利用稻壳灰作为发泡剂来制备多孔陶粒的利用途径。实验表明,对于粘土、建筑垃圾、粉煤灰等陶粒原料,稻壳灰都有很好的发泡效果。利用SEM、XRD等检测分析手段对稻壳灰的发泡机理进行了探讨,并证明了稻壳灰中残余碳化合物和活性硅组分是发泡能力的关键因素。本研究为稻壳灰找到了一种高价值的资源利用方式,同时也为陶粒制备提供了一种高效的发泡剂。     

固定化生物活性炭快速启动处理微污染水

通过固定化手段,将筛选出来的优势菌种应用于生物活性炭挂膜过程,形成固定化生物活性炭(IBAC),加速挂膜过程,并用于微污染水的处理。研究结果表明,自然挂膜需要24 d,而采用固定化微生物9 d挂膜完成,对氨氮去除率达到90%,微生物挂膜时间缩短了60%。IBAC表面的微生物数量高于自然挂膜BAC微生物量,并且沿着水流方向微生物量逐渐减少。微生物镜检发现,运行3个月的IBAC表面出现大量菌胶团、轮虫和钟虫等原生和后生动物。IBAC具有较快的启动挂膜性能和较好的微污染水处理效果。     

盐度对人工渗滤系统中煤渣和陶粒除磷过程的影响

以煤渣和陶粒作为填料,通过静态吸附实验对二者的磷吸附动力学和等温吸附过程进行模型拟合,并考察了不同盐度对人工渗滤系统吸附除磷的影响。静态吸附实验结果表明,零盐度下,Elovich模型和双常数模型可较好拟合煤渣吸附除磷过程,而陶粒更符合一级动力学模型,二者吸附机理取决于填料的理化性质;不同盐度下,二者等温吸附过程 Langmuir 方程的拟合效果要好于Freundlich方程;盐度增大总体呈现对磷吸附的抑制作用,但由于盐度增加导致溶液中阴离子与磷酸根离子激烈竞争填料表面吸附位点,二者的吸附量均在1%和1.5% 盐度之间出现反复。人工渗滤系统连续实验结果表明,系统整体受盐度影响趋势与静态吸附实验结果基本一致。     

生物酶生态修复重金属污染土壤

以多种重金属污染的土壤为材料,研究了酶对重金属的去除效果.在单因素实验基础上,采用响应面法对重金属去除的反应条件进行优化,结果表明,α-淀粉酶质量浓度0.2%、pH 3.5、反应时间12 h为最佳淋洗修复条件,Cd、Cr、Cu、Ni、Zn去除率分别为82.36%、75.02%、38.38%、34.69%和57.54%,去除率的大小顺序为Cd >Cr >Zn >Cu >Ni.酶作为土壤的组成部分,利用酶修复重金属污染的土壤,可以降低环境风险,具有较好应用前景.     

氮素形态对烟草根际镉的有效性及镉吸收的影响

采用盆栽实验,研究了不同氮素形态对酸性紫色土和中性紫色土中烟草根际有效镉含量及烟草吸收镉的影响。结果表明,氮素形态对烟草根际有效镉含量的影响不显著,但铵态氮(AN)和铵态氮+硝化抑制剂双氰胺(AN+DCD)使非根际有效镉含量显著提高。2种土壤中,烟草的生物量均以AN+DCD处理最高;烟草地上部镉含量在酸性紫色土中以硝态氮(NN)处理最高,中性紫色土中则以AN+DCD处理最高;烟草地上部镉累积量均以AN+DCD和AN+NN处理最高。从植物修复角度,2种土壤宜以铵态氮与硝态氮混合或铵态氮与双氰胺混合方式施用。     

剩余污泥混合对絮凝污泥厌氧消化的强化

为了考察絮凝污泥与剩余活性污泥混合中温(35℃)厌氧消化效果,分析了不同混合比例、不同投配率下的总化学需氧量(TCOD)去除率、挥发性固体(VS)降解效果,通过pH值与氨氮浓度的变化来分析各反应器的稳定性。结果表明:污泥混合后消化效果明显得到提高,且污泥消化效率随着投配率的增加先提高后下降。5%投配率时,絮凝污泥/剩余污泥(VS比)为1:2时厌氧消化效果最好,TCOD去除率达到47.8%,VS降解率达到46.8%,分解单位VS产气量达到了435 mL/g,pH值与氨氮浓度分别保持在7.4和269 mg/L左右,混合污泥厌氧消化系统较稳定。这说明与剩余污泥的混合消化能有效提高絮凝污泥的厌氧消化性能。污泥絮体的显微分析表明:厌氧消化过程中絮体面积百分比逐步减小,污泥结构逐步解体,可以解释污泥消化的微观过程。     

淄博市某城市污水处理厂运行效果分析

淄博市是我国重要的石油化工基地,工业废水与生活污水多混合排放到城市污水处理厂处理,污水成分复杂,处理难度大。根据淄博市某污水处理厂的长期运行数据,评价了悬浮性固体(SS)、化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)等水质指标的去除效果。结果表明:该厂实际水量高于设计水量,处于超负荷运行状态,且进水SS浓度较高,BOD5/COD2O工艺,设计停留时间较长,并将二沉池污泥部分回流到初沉池,提高对污染物去除效果,使出水SS、COD、BOD5、NH3-N和TP等指标达到一级A排放标准。进水中偶尔含有冲击性高浓度挥发酚,使污水厂硝化菌功能受抑制,出水NH3-N浓度异常升高,此时该厂通过投加活性污泥进行硝化菌接种,帮助系统尽快恢复正常运行;同时,高盐度工业废水会加速污水厂设备腐蚀。