城市污泥重金属在高级厌氧消化工艺系统中的迁移转化及风险评价

采用改进的BCR连续提取法,研究了4座再生水厂高级厌氧消化系统中热水解和厌氧消化对污泥所含重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)赋存形态的影响,并利用风险评价指数法(RAC)和潜在生态风险指数法(PERI)评估了消化产物进行土地利用时的重金属迁移风险和潜在生态风险.结果显示,4座再生水厂热水解污泥中的...     

进料浓度对鸡粪连续中温厌氧消化的影响

针对高固体鸡粪厌氧消化运行困难问题,利用完全混合式厌氧反应器(CSTR),通过逐级提高进料总固体浓度(TS)的方法,研究不同进料TS((5.20±0.56)%、(7.24±0.36)%、(9.30±0.26)%和(6.22±0.26)%)的鸡粪连续中温厌氧消化效果。实验结果表明,进料TS由(5.20±0.56)%提高为(9.30±0.26)%,挥发性固体(VS)产气率由(0.64±0.05) L·g~(-1)下降为0.07 L·g~(-1),有机物去除率明显减少,挥发性脂肪酸(VFAs)由(0.53±0.02) g·L~(-1)累积至(1.62±0.02) g·L~(-1),总氨氮浓度(TAN)和游离氨浓度(FA)分别由(1.06±0.11) g·L~(-1)和(0.07±0.02) g·L~(-1)累积至3.40 g·L~(-1)和0.68 g·L~(-1),消化过程受到氨抑制。采用Boltzmann模型对不同氨氮浓度下VS产甲烷率和VS去除率进行模拟,拟合结果表明,TAN升高所引发的FA持续累积导致高固体鸡粪厌氧消化氨抑制逐步形成,与VS产甲烷率相比,VS去除率对氨氮的抑制响应具有滞后性。降低进料TS至(6.22±0.26)%,氨抑制得到有效缓解,但反应器处于"抑制稳定状态"。因此,为保证反应器长期高效平稳运行,建议鸡粪连续中温厌氧消化的进料浓度不超过7.24%。研究为高固体鸡粪厌氧消化的工程化应用提供参考。     

生物炭负载Fe3O4对猪粪厌氧消化中重金属Cu、Zn形态的影响

为研究生物炭(BC)负载Fe_3O_4对猪粪厌氧消化中重金属形态的影响,采用化学共沉淀法将Fe~(2+)/Fe~(3+)和水稻秸秆BC复合制备Fe_3O_4/BC复合材料,将其作为钝化剂添加到以猪粪为原料的厌氧消化反应中。通过Tessier连续提取法与pH-依赖性浸出试验,探究BC和Fe_3O_4/BC对重金属形态的影响以及不同pH条件下沼渣中重金属浸出浓度的变化。结果表明,添加Fe_3O_4/BC对Cu和Zn的钝化效果更显著,与空白对照(CK)相比,添加BC和Fe_3O_4/BC后Cu的残渣态质量分数分别增加了-10.46%和52.40%,Zn的残渣态质量分数分别增加了16.82%和42.14%。厌氧消化后沼渣的浸出试验表现出很强的pH依赖性,Cu、Zn浸出曲线呈现出"V形",在中性环境中(pH 6～8)Cu、Zn和溶解性有机质(DOM)的浸出浓度较低,在酸性(pH6)和碱性(pH8)环境中较高。在弱酸弱碱条件下(pH 5～9),添加Fe_3O_4/BC后Cu和Zn的浸出浓度均低于添加BC的试验和CK组。因此,添加Fe_3O_4/BC可有效降低厌氧消化后沼渣中重金属的浸出风险。     

半集中式分质供排水和资源化系统的集成应用

针对传统生活污水处理的再生水难以有效回用的问题,采用源分离式半集中式分质供排水和资源化体系处理生活污水,并对实际工程案例的进行了长期监测,探讨了其在污染物去除、污水再生利用以及污泥资源化等方面的效果。结果表明:即使灰水和黑水管道存在一定混接现象,但是灰水和黑水处理模块的COD去除率均超过90%,出水COD分别为10～30 mg·L~(-1)和10～40 mg·L~(-1);灰水处理模块的TN去除率达到95%,最低小于5 mg·L~(-1);黑水的TN去除率保持70%～90%,出水水质均可满足回用要求并已用于周边区域;厌氧消化系统1 m~3生污泥的产气量达到7.27～10.91 m~3,甲烷含量达到70%,有机物的降解率30%～50%;投加糖蜜后,单位产气量提高了1倍,有机物的降解率平均提高10%。消化污泥经过脱水后除总汞指标略高外,各主要指标均满足污泥农用中A级污泥标准。基于生活污水源分离的半集中式处理系统,可以对污水、污泥进行有效处理,并就近利用再生水、污泥和沼气。     

超声波预处理对污泥好氧/缺氧消化的效果

为评价超声波预处理对城市污泥好氧/缺氧消化效果的影响,将超声波-好氧/缺氧消化工艺与传统的好氧/缺氧消化工艺进行了对比研究。结果表明,经25 d消化处理,引进超声波后的好氧/缺氧消化效果显著提高,污泥的VSS去除率达到51.98%,高于传统好氧/缺氧消化的42.98%。2种工艺消化的污泥TCOD以及污泥上清液中的SCOD、TP和NH3-N的变化趋势相似;而经超声波-好氧/缺氧消化的污泥上清液中硝态氮和亚硝态氮浓度较传统好氧/缺氧的高,说明经超声波处理后的污泥中的硝化细菌的活性增强,硝化反应加快。     

纳米二氧化钛对污泥厌氧发酵产甲烷的影响

以污水处理厂初沉污泥和剩余污泥的混合物为发酵基质,建立连续流污泥厌氧反应器并评估了纳米二氧化钛对污泥厌氧消化产甲烷的慢性毒性影响。长期实验结果表明高浓度的纳米二氧化钛能够抑制甲烷的产生,且当二氧化钛的质量浓度为300 mg/L时,甲烷的最大产量(以VSS计)为132 m L/g,是空白组的81%。而低浓度的纳米二氧化钛对污泥产甲烷影响不明显。荧光原位杂交技术显示高浓度纳米二氧化钛作用下产甲烷古菌的数量小于低浓度作用下。此外高浓度纳米二氧化钛作用下与产甲烷相关酶的活性及乙酸钠的降解量均低于低浓度纳米二氧化钛作用下,然而活性氧和乳酸脱氢酶的释放量却高于低浓度作用下。     

天氧消化过程中温度骤降对酸化活动抑制性的研究

对于厌氧消化过程的酸化阶段,反应器内温度的快速下降将对碳水化合物的分解和产酸活动产生明显抑制。当温度依次从30℃下降到25、20和15℃时,反应器内厌氧微生物数量呈缓慢减少趋势,受温度影响不大;但是,厌氧酸化过程却明显表现出受到每一次骤然降温的影响,其碳水化合物的平均去除率随温度骤降从92％依次降低为84％、72％和25％,且最低分别达到78％、52％和10％。研究还表明,随着温度的骤降,厌氧酸化活动将立即受到强烈抑制,并需要一定的时间来恢复以适应发酵温度的改变。     

碳氮比对鸭粪中温厌氧消化的影响

在中温(35±1)℃、6%的料液浓度、pH为中性条件下,采用10 L玻璃瓶作为反应器对碳氮比(C/N)分别为15、20、25和35的4组鸭粪溶液进行厌氧消化实验,系统运行30 d,分析了厌氧消化过程中的COD(化学需氧量)、pH、VFA(挥发性脂肪酸)和产气量的变化。结果表明,碳氮比是影响鸭粪厌氧消化过程的重要因素,调节鸭粪碳氮比至25,可以使其厌氧消化获得最佳的产气效果,COD去除率为24.06%,原料干物质产气率为0.178 m3/kg,产气中甲烷含量为71.5%,产甲烷率为0.127 m3/kg。     

污泥缺氧好氧消化的减量研究

实验主要进行缺氧好氧工艺在不同运行条件下消化效果的研究;在常温和中温下,与传统污泥好氧消化处理的效果对比,并进行pH等控制参数的统计规律分析,提出优化处理工艺条件,也为污泥缺氧好氧消化工艺的设计、运行管理和进一步研究提供可靠的理论依据。     

餐厨垃圾水力制浆耦合厌氧消化的效果分析

根据餐厨垃圾高含水的特点,从水力模拟、浆化物料特性、设备运行关键指标及项目运行效果等方面对餐厨垃圾水力浆化预处理技术进行综合评价。计算流体力学(CFD)的水力模拟结果表明,浆化过程中流体质点螺旋式汇聚至转叶,形成三股内旋状涡流,在流体内部产生明显的流速差和正负压分区现象,水力作用下可快速实现餐厨垃圾的浆化。浆料和杂质特征分析表明,浆化产物颗粒细小,有机质损失率低,杂质去除率高,可与后端不同资源化技术(如厌氧消化、好氧堆肥等)高度融合。以水力浆化与厌氧消化技术相结合的餐厨垃圾资源化项目为例,餐厨垃圾经水力浆化预处理后,有机质损失率约为8.5%;不可生物降解杂质分选率约94%;粗油脂提取率约91%,吨餐厨垃圾平均产油率为3.76%,产气率为85.57 m³(以标态计)。该处理方式较机械式预处理具有更高的资源化利用率,可大幅提升项目的经济效益。