剩余污泥预处理技术研究进展

剩余污泥预处理技术能有效破坏剩余污泥的稳定结构,最大限度地挖掘剩余污泥中的能源与资源,从而提升剩余污泥的厌氧消化效率.剩余污泥预处理技术包括机械法、化学法、生物法以及组合法,机械法操作简单但初期成本投入较高,化学法效果显著但需要考虑副产物的影响,生物法无二次污染但经济成本较高.对剩余污泥预处理技术的研究方向提出了建议.     

剩余污泥水解酸化过程中胞外聚合物的影响因素研究

为了解胞外聚合物(EPS)对污泥水解酸化处理的影响,采用批量试验研究了污泥厌氧水解酸化处理过程中EPS的变化以及温度、pH值、污泥来源、污泥浓度对其的影响.结果表明,pH值和污泥来源对EPS产率、成分有显著的影响.强酸性和强碱性条件下污泥水解过程中溶解性EPS产率是中性条件下的2倍多;强酸性条件下细胞破裂较多,DNA物质占总EPS含量的20%左右;强碱性条件多糖类物质溶出量占总EPS的80%以上.A/O工艺污泥水解酸化EPS产率最大,平均值为41.1mg/gVSS;其次为SBR、氧化沟(OD)和A2/O工艺污泥,其中OD工艺污泥水解酸化产生的EPS中糖类与蛋白质的质量比(φ)值远小于其他工艺污泥.温度由18℃升高至35℃时,溶解性EPS产率增加近50%,多糖所占比例逐渐增大.污泥浓度由2000mg/L升高至6000mg/L,EPS产率增大至38.1mg/gVSS,当污泥浓度达到8000mg/L时,EPS产率明显减少(23.1mg/gVSS).     

能量耗损相关底物消耗对微生物产率的影响

根据底物反应平衡,提出在底物充分的条件下,微生物消耗的底物总量等于微生物生长所利用的量,微生物维持代谢所利用的量及由于能量代谢分离而消耗的量之和,由此,建立了描述在底物充分的条件下,微生物产率与剩余底物浓度相应关系的动力学模型,证明了观测到的产率随剩余底物２的增加而减少的现象,此模型能很好实验数据相符,结果表明随剩余的底物２的增加,微生物的产率可下降７０％左右。     

超声处理对剩余污泥的粒径和溶出物的影响

为了有效地发挥微型动物摄食对剩余污泥的减量作用,研究了超声声能密度和超声时间对剩余污泥的粒径和溶出物(蛋白质、多糖、DNA、COD及BOD)溶出的影响.在脉冲比2:1和超声时间10min的条件下,声能密度为0.2W·mL-1时出现一个污泥粒径变化的转折点,当小于转折点时污泥粒径随声能密度增加明显下降,而当大于转折点时污泥粒径几乎不受声能密度影响.在脉冲比2:1和声能密度0.8W·mL-1的条件下,超声时间5min是个转折点.上清液中溶出物的浓度随超声波声能密度或超声时间的增加而增加,各溶出物指标之间存在显著的相关关系.溶出物指标中蛋白质指标可以较好地反映出污泥破解状态.为了得到既能使污泥粒径变小到微型动物可摄食的程度又能使污泥中溶出物的溶出量最少的效果,建议声能密度或超声时间取上述转折点为限值.个数平均粒径(Dn)和重量平均粒径(Dw)分别反映了污泥的几何粒径变化和溶出物的溶出状况,因此,在超声破解污泥-微型动物摄食污泥的污泥减量工艺中可通过Dn和Dw的并用来决定剩余污泥超声处理的工艺参数.     

高含固污泥厌氧消化中蛋白质转化规律

采用剩余污泥在含固率(total solid,TS)为12%条件下进行中温(37℃)厌氧消化,通过分析厌氧消化前后污泥蛋白质组分的变化情况,研究了高含固污泥厌氧消化中蛋白质的转化规律,探讨了高含固条件下污泥蛋白质转化效率较低的原因.结果表明,经过45 d的厌氧消化处理,污泥蛋白质的转化率为34.26%.污泥蛋白质转化效率较低的原因主要表现在:(1)高含固条件下污泥的传质较差;同时,污泥蛋白质经水解过程形成大量的氨氮,反应结束后污泥总氨氮(total ammonia nitrogen,TAN)质量浓度达到1 201 mg·L~(-1),导致对厌氧消化过程,尤其对蛋白质的分解表现出一定的抑制作用;(2)三维荧光光谱(three-dimensional fluorescence spectroscopy,3D-EEM)分析表明,部分蛋白质向腐殖质类、富里酸类物质转化,从而更难分解;(3)通过二维电泳(two-dimensional electrophoresis,2-DE)-质谱(mass spectrometry,MS)分析发现,厌氧消化后污泥蛋白质的相对分子质量和等电点(isoelectric point,p I)降低;最终,污泥中残留的大部分蛋白质来源于微生物体内.由于微生物代谢能力随着厌氧消化过程的进行而减弱,难以继续利用这些蛋白质,或消化体系中不具备分解这些蛋白质的酶,从而限制了污泥中蛋白质的分解效率.     

可见光驱动微生物光电化学池处理剩余污泥同步产氢

氢气是一种理想的清洁能源.太阳能驱动的微生物光电化学池(Microbial photoelectrochemical cell, MPEC)因可同时实现废物处理与自发产氢而受到人们的关注.本文以剩余污泥为底物,构建了一种由无定型硫化钼改性硅纳米线(MoS_3/SiNWs)光阴极和生物阳极组成的MPEC系统,研究了3组MPEC在不同的酸性阴极液pH和外加电压条件下的产氢及污泥减量效果.研究结果表明,MPEC在阴极液pH为1和3的条件下均能在无外加电压下自发产氢;pH=1的MPEC-1实验中平均产氢速率为(0.66±0.02) mL·h~(-1),约是pH=3的MPEC-2实验平均产氢速率的1.5倍,但阴极过酸的条件限制了其实际应用; pH为3、外加0.2 V电压的MPEC-3与MPEC-2相比,产氢周期由15 h增加到40 h,平均产氢速率由(0.44±0.05) mL·h~(-1)提高到(0.52±0.04) mL·h~(-1),污泥TCOD、SCOD、TSS、VSS的降解率分别可达53.96%、70.18%、38.21%和61.76%.可见本文构建的MPEC系统是一种有前景的利用太阳能进行废物处理和资源化的新技术.     

基于SVR的含缺陷管道剩余强度研究

针对采用标准预测含缺陷管道剩余强度误差较大这一问题,在Matlab中建立基于SVR的含缺陷管道剩余强度预测模型,并基于60组含缺陷管道爆破试验数据进行训练测试,以验证模型的实际性能.结果表明:SVR模型预测测试集结果的最小相对误差为0.55％,最大相对误差为10.35％,平均相对误差为2.63％,预测结果的R2高达0....     

人工湿地处理海水淡化剩余污泥关键技术研究

利用人工湿地系统可有效处理海水淡化后剩余污泥对海洋环境的污染。针对海水淡化后剩余污泥的特性,在分析人工湿地系统的工艺和处理机理的基础上,对该人工湿地系统的整体布局、填料层布置、水力停留周期、水传导、表面负荷及植物选育等关键技术进行了探讨。     

消防射水与自然冷却下玻璃纤维对灾后混凝土性能影响

本文对火灾后消防射水对玻璃纤维改性混凝土(GF-1)剩余抗压强度的影响进行了研究。分析了GF-1在不同温度、不同冷却方式条件下抗压强度的变化规律,并利用ORIGIN7.5软件拟合了高温作用后GF-1剩余抗压强度与温度之间的关系。研究得出:在两种冷却条件下,二种配比的HPC在高温后剩余抗压强度均呈持续降低,消防射水冷却条件下HPC的剩余抗压强度降低速率大;加热到900℃时,消防射水冷却条件下HPC的剩余抗压强度最低;消防射水对高温作用后GF-1的剩余强度影响很大,射水冷却后GF-1剩余强度明显低于自然冷却的剩余强度;且随着破坏温度升高,经消防射水冷却的GF-1剩余抗压强度呈衰减状态,;GF-1在射水冷却下强度变化没有NC-1快速,与自然冷却条件下的强度变化相比,也呈现出不同的衰减规律;并建立了自然冷却条件下及消防射水冷却条件下GF-1剩余强度与火场温度之间的多阶多项式拟合式。     

剩余污泥与餐厨垃圾共发酵产酸的优化研究

为探索剩余污泥和餐厨垃圾共发酵产酸的最优条件,在单因素试验的基础上利用响应面方法对二者共发酵产酸的条件进行优化分析,考察了pH值、底物浓度、有机负荷和固体停留时间对总挥发性脂肪酸产量的交互影响。结果表明,对TVFAs产量的影响顺序为pH值OLRSRT底物浓度。