餐厨垃圾与活性污泥混合厌氧发酵研究

为实现固体废弃物的能源化利用,对餐厨垃圾与污水处理厂活性污泥进行混合厌氧发酵,通过单因素实验考察了餐厨垃圾与活性污泥的物料配比、TS质量分数、接种量及温度等因素对产气性能的影响,在此基础上利用正交实验探索多因素共同作用对混合厌氧发酵产气特性及产甲烷量的影响。结果表明,多因素对累积产甲烷量的影响顺序为接种量TS质量分数温度物料配比,混合厌氧发酵的最佳条件为物料配比4∶6(质量比)、TS质量分数6%、接种量55%(质量分数)、温度40℃。三次函数可以用于模拟最佳条件下混合厌氧发酵过程中日产甲烷量与发酵时间的关系,模型拟合效果较好(P0.001),达到极显著水平,R~2为0.832,拟合结果可靠性高。     

微丝菌诱发污泥膨胀生长特性控制策略研究进展

丝状菌过量生长诱发的污泥膨胀现象是城市污水生物处理系统稳定运行面临的巨大挑战,它会造成二沉池固液分离困难、出水水质恶化,严重时导致整体生物处理系统的崩溃。其中,微丝菌(Microthrix parvicella)诱发的污泥膨胀现象因其发生普遍,后果严重,在污水日常工艺运行中对其的预防与控制显得尤为重要。目前,由于微丝菌分离困难,已获得的纯培养物在实验室条件下生长极为缓慢,限制了人们对其生理生化特性的深入认识,为建立有针对性的通用控制策略带来了相当难度。从实际污水处理厂的污泥膨胀现象调查与解析、混合培养体系富集模拟实验的结果表明,微丝菌在低水温(12～15℃)、低污泥负荷(0.1 kg·(kg·d)~(-1)(以MLSS计))及含长链脂肪酸的环境中具有竞争生长优势,相关组学研究也证实了其对长链脂肪酸具有良好的吸收能力。丝状菌污泥膨胀的控制手段主要包括非特异性技术(如杀菌剂投加)和针对目标丝状菌的特异性技术(如絮凝剂投加、工艺运行参数调节等);而微丝菌膨胀的传统控制策略存在见效慢、成本高、通用性差等特点。迄今为止,我国针对微丝菌诱发污泥膨胀的有效特异性调控策略依然较少。因此,系统总结目前国内外对微丝菌理化特征与生长特性,详细介绍实际工艺运行过程中对其膨胀现象的控制方法,并提出可能的控制策略对未来的研究方向具有重要的现实意义。     

化学品固有生物降解性试验OECD标准方法的适用性检验与改进

在经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development,OECD)颁布的3项固有生物降解标准测试方法中,改进的MITI(Ⅱ)(OECD 302C)方法因适用于难溶、易吸附和弱挥发等物质的固有生物降解性评估,成为目前适用范围较为广的方法。但OECD 302C对接种物规定特殊,需周期性采集不少于10个位点、不同类型的接种物进行驯养,采集、驯养和维持成本及操作复杂程度相对高,而OECD 302C方法获取的化学品生物降解率并未优于其他2项固有生物降解方法。因此,对10位点采集并驯养不同时间的接种物及污水处理厂曝气池采集的活性污泥进行微生物学特征比较,采用Biolog微生物鉴定系统及磷脂脂肪酸分析系统研究2种不同接种物的代谢活性及群落多样性,同时比较2种接种物对6种化学品的固有生物降解能力。结果表明,驯养接种物在驯养14 d后,活性与多样性开始下降,与真实环境来源接种物(10位点采集且未驯养接种物,即驯养0 d的接种物)的微生物群落差别较大。驯养1个月后的接种物在碳源利用活性、降解能力上与污水处理厂曝气池新鲜采集的活性污泥无明显差异。故笔者认为,在试验条件下,OECD 302C标准方法中的驯养接种物未达到预期目的,未经驯养的活性污泥更能反映真实环境,未来可以活性污泥作为该方法的接种物进行后续降解方法改进的研究。     

高负荷活性污泥法中污水有机组分表征

污水有机组分表征是高负荷活性污泥法(HRAS)模型建立的基础。针对经典活性污泥1号模型不适用于HRAS这一问题,提出了相应的双水解模型,即将污水有机组分中水解型有机物分为快速水解型与慢速水解型2种,发现两者水解动力学参数具有明显差异。对原水氧利用速率进行参数拟合,通过灵敏度和共线性分析,估计了快速生物降解型有机物、快速水解型有机物、慢速水解型有机物以及异养菌等4种污水有机组分,探讨了污水有机组分与增加HRAS碳源捕获率的关系。结果表明:以上4种有机组分均可被准确识别,共线性指数γK低于经验限值,各组分比例分别为13.9%、11.6%、12.6%和12.8%;从污水组分角度来说,提高HRAS碳源捕获率的3个方向分别为:反应器中的异养菌尽可能将快速生物降解型有机物和快速水解型有机物同化生成细胞物质;避免絮体污泥中的慢速水解型有机物过量水解;抑制异养菌衰减,减少内源呼吸产物的产生。双水解模型对污水有机组分成功表征有助于HRAS的设计、运行及优化。     

生物炭和石墨的电化学性质对剩余污泥厌氧消化产甲烷的影响

以玉米秸秆为原料,分别在300、500和700℃的条件下热解制备生物炭(CS300、CS500、CS700),对其理化性质(pH、比表面积、灰分含量、元素组成)和电化学性质(电子供给能力(EDC)、电子接受能力(EAC)、导电率(EC))进行了表征,并将3种生物炭和导电型石墨分别加入消化反应器进行污泥中温厌氧消化批次实验。结果表明:CS300具有最高的EDC(0.598 mmol·g~(-1)),CS700具有最高的EAC(0.740 mmol·g~(-1)),石墨的导电性最强(2.0×10~4 S·m~(-1));4种碳材料对污泥厌氧消化产甲烷均有促进作用,CS300、石墨、CS500和CS700实验组的甲烷累积总产量比对照组分别提高了42.4%、38.9%、28.9%和11.2%。微生物群落结构分析结果表明:甲烷生成的主要代谢途径是CO_2还原代谢途径;3种生物炭材料均提高了Methanosarcina等氢营养型产甲烷古菌的相对丰度,CS300的富集能力最强,石墨的影响作用则不显著。冗余分析结果表明:4种碳材料的电化学性质对厌氧细菌群落组成变化的贡献度为52.7%,对厌氧古菌群落组成变化的贡献度为64.4%;具有氧化还原活性的生物炭通过反复供给、接受电子大幅增加体系中微生物可用电子数量来提高互养微生物种间电子传递效率;而导电性能优秀的石墨则主要通过促进微生物的直接电子传递来提高甲烷产率。研究为解析具有电化学活性的碳材料对厌氧微生物菌群代谢特征和电子传递的影响规律提供了一定的理论支撑,对提高污泥厌氧消化效率、实现能源高效回收具有重要理论价值和现实意义。     

响应曲面法对污泥热解剩余半焦吸附水中刚果红的优化

为了实现市政脱水污泥的资源化,以污泥快速热解制备富氢燃气剩余半焦作为吸附材料,对刚果红(CR)模拟染料废水进行了吸附研究。采用响应曲面法的Box-Behnken实验设计原理探究了吸附剂投加量、CR初始浓度、温度和溶液pH对CR去除率的影响,并分析了剩余半焦对CR的吸附机理。结果表明:各因素对CR去除率的影响顺序为吸附剂投加量CR初始浓度溶液pH温度;最佳吸附条件下CR的去除率为98.97%,与预测值(99.61%)基本吻合;由交互作用响应曲面分析结果得出,适当的增加吸附剂投加量,降低CR初始浓度和溶液pH均有助于提高CR的去除率;污泥热解剩余半焦的XRD和FT-IR表征结果显示,其主要成分为含硅无机物,BET结果显示孔隙结构发达,可提供较多的吸附位点;吸附CR后,没有新的官能团产生,表明剩余半焦对CR的吸附主要为物理吸附。     

CAST工艺常规模式下脱氮性能研究

研究了有效容积为21.6 L的循环式活性污泥法反应器在常规模式下,处理模拟废水时,有机污染物和氮污染物的去除情况,并分析了反应器脱氮过程中的限制性因素。结果表明,在反应器的运行周期为4 h(进水曝气2 h,沉淀和排水各1 h)好氧区DO2 mg/L,污泥浓度MLSS稳定在4 000 mg/L时,污泥回流比为20%,COD和氨氮的去除率可达90%。对一个典型周期进行监测分析,氨氮去除彻底,出水主要是硝态氮,总氮去除率约为69%。静态试验测得氨氮氧化速率为8.0 mg NH4+-N/(g MLSS.h),硝态氮生成速率为3.3 mg NO3--N/(g MLSS.h)。从实验结果可以分析出,在上面运行条件下CAST工艺脱氮限制性因素是回流比和污泥龄。     

某羊皮制革废水处理工程设计实例

制革废水由于含硫、铬等有毒物质,难以处理.某羊皮制革企业废水采用含铬、含硫废水分别单独用化学沉淀法处理,综合废水采用预沉淀/厌氧滤池(AF)/循环活性污泥法(CASS)处理工艺,出水COD 30.43-96.89 mg/L、NH3-N1.03-1.21 mg/L,效果良好.     

在役长输管道动态数据源组件(ADO)技术在剩余强度安全评定系统中的实现

采用Borland C++builder6.0开发工具,以英国标准BS7910剩余强度评价规范为蓝本,并结合实际应用特点,提出动态数据源组件(ADO)技术在该案例的应用,开发适用于以平面型缺陷为主的剩余强度安全评价系统。解决在役长输管道剩余强度安全评定系统中复杂数据的科学转换,实现软件接口的高效、通用性数据访问。根据评定结果与实际实验数据对比表明,该应用与实际误差达到工程检测设计标准。     

DO对同步硝化反硝化协同除磷的影响

采用序批式活性污泥反应器(SBR)处理模拟城市污水,在厌氧--好氧运行方式下,考察了DO对同步硝化反硝化协同除磷效果的影响.结果表明,DO的变化对该系统中有机物的去除影响不显著,当DO为1.5～2.0 mg/L时,TN及TP去除率均能达到90%以上,并可以应用pH曲线拐点来判断系统硝化过程是否完成.