活性污泥吸附联合发酵产酸资源化回收污水碳源

利用活性污泥源头吸附回收污水中的有机碳源,然后进行厌氧发酵产酸,可以改变污水碳源在传统工艺中的迁移与转化途径。研究结果表明,本工艺大大提高了有机碳源的利用率,降低了后续水解释碳成本。在30 min内,活性污泥对污水COD、氨氮和总磷的吸附去除率分别达到69%、57%和58.2%。热碱水解（t=90℃,pH=11）能够实现吸附碳源污泥（富碳污泥）中有机物的快速释放,水解污泥上清液中COD、溶解性蛋白质和溶解性多糖含量分别达到8 173.8、1 508.8和1 936.0 mg·L-1。将获得的有机物进行厌氧发酵产酸,挥发性有机酸总量达到6 025.4 mg·L-1,与普通活性污泥相比,提高了27.7%;但是有机酸的组成和发酵所需时间变化不大。本研究结果为污水处理厂节能降耗以及污泥资源化处理处置提供参考。     

剩余污泥与废弃油脂混合厌氧消化产气缓滞因素研究

通过完全混合式厌氧消化反应研究了底物中添加30%(以VS计)的厨余提取物,且底物与接种物的VS比为1.87时厌氧消化过程中产气迟滞的影响因素.结果表明,反应过程中氨氮含量小于500 mg·L^-1时,游离氨对比甲烷累积产气率基本没有影响.挥发性脂肪酸(VFAs)的富集及反应器酸化是影响产气缓滞的直接因素,VFAs中乙酸的大量累积使得反应器酸化严重,pH降至6.4,产生了10~15 d的产气迟滞,之后随着VFAs的降解和碱度的缓冲,产气恢复正常.完全混合式反应器在各个阶段出现的不同污泥颗粒体现了反应进行的不同阶段和反应的酸化情况.     

高负荷厌氧生物反应器的三元酸碱缓冲体系特征与调控

高负荷是升流式(Up-flow Anaerobic Sludge Bed, UASB)、内循环厌氧反应器(internal circulation, IC)和厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor, AnMBR)等厌氧生物反应器发展的趋势,也是实现"沼气升级(biogas upgrading)"的难点.挥发性有机酸(volatile fatty acids, VFAs)和溶解性无机碳(total inorganic carbon, TIC)既是厌氧消化必经的中间产物,又与氨氮等弱碱共同影响高负荷厌氧消化过程的pH变化,并决定着沼气中的甲烷含量.VFAs、TIC和氨氮构成的三元pH酸碱缓冲体系是高负荷厌氧消化"沼气升级"的关键操作条件.本文总结了高负荷厌氧消化过程中pH变化规律和影响,针对不同VFAs/氨氮关系的形成机制,分析了高负荷厌氧消化碳酸盐缓冲体系特征及其对沼气CH_4/CO_2构成的影响.以厌氧膜生物反应器为例,讨论了近年来基于pH在线监测和调控方法、理论模型方面的研究进展,同时对未来的重点研究方向提出展望,以期为今后的高负荷AnMBR研发提供参考.     

不同预处理的木薯渣水解液生物酸化特性比较

木薯渣富含纤维素,是理想的沼气生产原料。由于木薯渣含水量大,颗粒分散,不易固态发酵,作为沼气生产原料需对其进行水解处理。不同的水解方式得到的水解液对后续酸化过程的产酸速率和酸分布都有很大影响。对经过酶处理和水热处理得到的木薯渣水解液进行了生物酸化处理。结果显示,与直接投加木薯渣相比,投加酶水解液、投加150℃水解液水解20min和150℃水解液水解45min后,反应器达到最大产酸量所需的时间由96h分别缩短至30,48和24h,最大产酸量由4558mg/L分别增加至5277,6209和4734mg/L,且3种水解液在酸化24h后挥发性脂肪酸(VFAs)均达到最优分布,其中乙酸和正丁酸之和占总VFAs的90%左右。根据产酸速度及酸分布情况得出,木薯渣最佳可溶化方法为150℃高温水解20min,后续生物水解酸化时间为24h。     

Releasing characteristics of phosphorus and other substances during thermal treatment of excess sludge

The releasing characteristics of phosphorus,nitrogen compounds,organics,and some metal cations during thermal treatment of excess sludge were investigated.It was found that during heating not only phosphorus,but also nitrogen compounds,organics,and some metal cations could be released in abundance.The maximum orthophosphate (ortho-P) release of about 90 mg/L in concentration was observed at 50℃in 1 h.Except for volatile fatty acids (VFAs),comparatively little total nitrogen (TN),total organic carbon (TOC),and metal cations were released at the same time.Such results might favor further process of phosphorus recovery.VFAs were considerably released only at 50℃.Acetic,butyric,and propionic acid were the most abundant components in turn and their releasing profiles exhibited good linear relationship with time (R~2=0.9977,0.9624,and 0.8908,respectively).The concentrations of Mg~(2 ) and K~ increased with time and temperature during thermal treatment,but Ca~(2 ) decreased.The release of Mg~(2 ) and K~ agreed well with TP release (R~2=0.9892 and 0.9476,respectively).Temperature in the experimental range had very little impact on the linear relationships, especially of Mg~(2 ).Moreover,the parameter of mixed liquor suspended solids (MLSS) was found to be an important factor for thermal sludge treatment as the released ortho-P and total phosphorus (TP) at 50℃increased more than one-fold when MLSS was increased from 4000 to 8000 mg/L.     

Influence of lactic acid on the two-phase anaerobic digestion of kitchen wastes

To evaluate the influence of lactic acid on the methanogenesis, anaerobic digestion of kitchen wastes was firstly conducted in a two-phase anaerobic digestion process, and performance of two digesters fed with lactic acid and glucose was subsequently compared. The results showed that the lactic acid was the main fermentation products of hydrolysis-acidification stage in the two-phase anaerobic digestion process for kitchen wastes. The lactic acid concentration constituted approximately 50% of the chemical oxygen demand （COD） concentration in the hydrolysis-acidification liquid. The maximum organic loading rate was lower in the digester fed with lactic acid than that fed with glucose. Volatile fatty acids （VFAs） and COD removal were deteriorated in the methanogenic reactor fed with lactic acid compared to that fed with glucose. The specific methanogenic activity （SMA） declined to 0.343 g COD/（gVSS-d） when the COD loading were designated as 18.8 g/（L-d） in the digester fed with lactic acid. The propionic acid accumulation occurred due to the high concentration of lactic acid fed. It could be concluded that avoiding the presence of the lactic acid is necessary in the hydrolysis-acidification process for the improvement of the two-phase anaerobic digestion process of kitchen wastes.     

利用剩余污泥水解酸化液合成聚羟基脂肪酸酯的研究

以城市污水处理厂剩余污泥水解酸化产物为原料,研究了罗氏真养菌(Ralstonia eutropha)H16在水解酸化液中的生长规律和聚羟基脂肪酸酯(PHAs)积累特性,同时分析了H16对水解酸化液中各种有机酸组分的利用规律. 结果表明,以剩余污泥52℃中温水解酸化48h的水解酸化液为培养基,在HAc水解酸化液(C/N/P=100/10/1, TOC＝2881mg/L,乙酸占总有机酸含量36.1%)中,H16最先利用乙酸和正丁酸来进行自身的生长和PHAs的合成,合成的主要产物是聚羟基丁酸酯(PHB);随后开始利用丙酸和正戊酸,在此过程中聚羟基戊酸酯(PHV)的含量也逐步上升,菌体量同步增长, H16在40h左右处于平稳期,并且达到最大积累率为12.51%(占菌体干重);最后利用的是异丁酸和异戊酸,但是此时H16已经进入衰亡期,菌体量和PHAs合成率都在下降.当以HVa水解酸化液(C/N/P=100/10/1, TOC＝2358mg/L,异戊酸占总有机酸含量29.0%)为培养基时, H16在18h达到生长的峰值,24h达到PHAs合成率的最大值为32.14%(占菌体干重),PHV为PHAs的主要形式.     

UASB-A/O耦合工艺处理高含氮印染废水中试

通过现场中试考察了UASB-A/O耦合工艺分类处理印染废水的效果. 在前处理废水UASB进水流量为0.065 m3/h,染色废水UASB进水流量为0.260 m3/h,同时A/O工艺混合液回流比为200%的情况下,该耦合工艺对印染废水中污染物去除效果最好:最终出水ρ(COD_Cr)<200 mg/L,ρ(NH₃-N)<10 mg/L,ρ(TN)<15 mg/L;染色废水和前处理废水在耦合工艺的UASB段都实现了高效厌氧氨化,染色废水厌氧出水ρ(NH₃-N)占ρ(TN)的比例稳定在80%以上,前处理废水稳定在85%以上,并且在常温厌氧条件下也可以实现较好的氨化效果;通过调整前段UASB的运行参数可有效实现对VFAs(挥发性脂肪酸)的调控,使之为缺氧反硝化提供充足的高品质碳源,以达到高效脱氮的目的;耦合工艺对印染废水中的PVA(聚乙烯醇)有较好的处理效果,UASB段对PVA的去除率在10%~40%之间,A/O段对PVA的去除率稳定在60%以上.      

厌氧-好氧工艺处理垃圾焚烧厂渗滤液工程运行效果

采用沼气提升式厌氧反应器(CLR)-高溶解氧反应器(HDR)工艺处理垃圾焚烧厂渗滤液,经过180 d的调试后达到稳定运行.厌氧系统两次负荷提升过程:第1次120 d(常温),最大容积负荷为8 kg/(m3·d),COD去除率在85%左右,产气量最大值为2 500 m3/d;第2次20 d(蒸汽加热),最大容积负荷为9.2 kg/(m3·d),COD去除率达到90%以上,产气量最大值为2 909 m3/d.通过对产气率与容积负荷和COD去除量的关系的分析发现,容积负荷每增加1 kg/(m3·d),沼气平均增加0.28 m3;CLR厌氧反应每消耗1 kg COD,平均产生0.32 m3沼气.87.5%的进水COD被利用形成沼气,剩余的12.5%的COD主要为微生物生长所利用和出水残留部分.在好氧池内,通过控制溶解氧可以实现好氧池下层COD和氨氮的同步氧化、上层进行缺氧反硝化,以此去除COD和氨氮,并降低出水总氮.     

厌氧发酵产挥发性脂肪酸实现太湖蓝藻泥的减量与资源化

采用热碱预处理及厌氧发酵技术实现了太湖蓝藻生产挥发性脂肪酸(VFAs)。结果表明,热碱预处理(T=90 ℃,pH=12)可以促进蓝藻中的固相有机质溶于液相中,溶解性的化学需氧量(SCOD)、碳水化合物和蛋白质相比未预处理分别提高了10.3、12.3和4.8倍。三维荧光光谱(3D-EEM)分析表明,热碱预处理能提高蓝藻可生物利用性,同时降低腐殖酸的含量,有利于后续生物转化。在序批式厌氧发酵产酸运行模式下,平均总挥发性脂肪酸(TVFAs)浓度达到18.64 g·L⁻¹,产酸效率(1 g VSS中VFAs的占比)为46%。半连续运行模式下,平均TVFAs可以达到15.56 g·L⁻¹,产酸效率为26%。蓝藻中溶解性碳水化合物和蛋白质降解率分别为50.43%和47.04%。同时,蓝藻中总悬浮固体(TSS)和挥发性悬浮固体(VSS)的降解率分别为24.5%和43.4%,达到了很好的减量化效果,但残留物中还存在大量有机物未生物转化。