蚯蚓-稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属的影响研究

蚯蚓堆肥相关研究多集中在生活污泥方面,对工业污泥的探索较少。该研究以马鞍山某钢铁污水处理站污泥为例,添加不同比例稻壳炭(2%、4%、8%),设置污泥单独堆肥、稻壳炭与污泥堆肥以及蚯蚓-稻壳炭联合污泥堆肥试验,探索蚯蚓与稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属形态和生物有效性的影响。研究表明,(1)相比污泥单独堆肥,稻壳炭联合污泥堆肥能增加污泥pH、EC、TP和降低TOC、TN,而蚯蚓联合稻壳炭堆肥污泥可增加TN,并进一步增加污泥EC、TP,显著降低污泥的pH、TOC。(2)稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd含量因浓缩效应而上升;而蚯蚓联合稻壳炭堆肥,重金属含量显著下降,添加4%稻壳炭时,重金属Zn、Cu、Pb、Cd质量分数达到最小值,分别为856.64、137.10、158.92、15.48mg·kg-1。(3)重金属形态分析表明,随着稻壳炭比例增加,稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd的交换态和碳酸盐结合态转化为残渣态及铁锰氧化态的比例增大,添加8%稻壳炭时DTPA提取的有效态重金属质量分数最低,分别为705.72、47.95、50.43、4.47 mg·kg-1;蚯蚓-稻壳炭联合堆肥会使得污泥中重金属交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态均向残渣态转化,添加4%稻壳炭与蚯蚓的协同转化能力最大,Zn、Cu、Pb、Cd有效态重金属质量分数分别为629.84、38.63、36.76、1.63mg·kg-1,说明稻壳炭添加入蚯蚓堆肥可进一步降低工业污泥中重金属有效性,使重金属钝化。本研究可为稻壳炭联合蚯蚓堆肥处理工业污泥提供参考和科学依据。     

Influence of pore structure on biologically activated carbon performance and biofilm microbial characteristics

• Pore structure affects biologically activated carbon performance. • Pore structure determines organic matter (OM) removal mechanism. • Microbial community structure is related to pore structure and OM removal. Optimizing the characteristics of granular activated carbon (GAC) can improve the performance of biologically activated carbon (BAC) filters, and iodine value has always been the principal index for GAC selection. However, in this study, among three types of GAC treating the same humic acid-contaminated water, one had an iodine value 35% lower than the other two, but the dissolved organic carbon removal efficiency of its BAC was less than 5% away from the others. Iodine value was found to influence the removal of different organic fractions instead of the total removal efficiency. Based on the removal and biological characteristics, two possible mechanisms of organic matter removal during steady-state were suggested. For GAC with poor micropore volume and iodine value, high molecular weight substances (3500–9000 Da) were removed mainly through degradation by microorganisms, and the biodegraded organics (soluble microbial by-products,<3500 Da) were released because of the low adsorption capacity of activated carbon. For GAC with higher micropore volume and iodine value, organics with low molecular weight (<3500 Da) were more easily removed, first being adsorbed by micropores and then biodegraded by the biofilm. The biomass was determined by the pore volume with pore diameters greater than 100 μm, but did not correspond to the removal efficiency. Nevertheless, the microbial community structure was coordinate with both the pore structure and the organic removal characteristics. The findings provide a theoretical basis for selecting GAC for the BAC process based on its pore structure.     

活性炭纤维上4-氯酚及焦化废水尾水的O3催化氧化降解实验研究

选择YT-1000型活性炭纤维（ACF）作为催化剂,考察ACF与O₃协同作用催化降解水溶液中4-氯酚的最佳反应条件,并将该条件应用于焦化废水生物处理尾水中难降解有机污染物的催化氧化。ACF表面具有丰富的微孔结构,对4-氯酚有良好的吸附作用,在动力学上提高了其与O3反应的起始浓度,并且在ACF表面含氧、含氮等基团的催化作用下发生氧化反应,1 L浓度为100 mg/L的4-氯酚水样中投加2 g ACF反应6 min时,吸附作用对TOC的去除率为43.4%,而ACF协同O₃作用时的TOC去除率提高到72.5%,协同增效作用为67.1%;在选定的反应条件下,ACF协同O₃降解焦化废水生物处理尾水,60 min时的TOC与色度的去除率分别达到56.8%和96.3%。上述研究过程证明了吸附作用与催化作用的协同能有效降解生物过程不能降解的焦化废水中惰性有机污染物。     

3种短链脂肪酸对活性污泥储存PHA的影响

采用经乙酸钠驯化培养具有一定聚羟基烷酸酯(PHA)储存能力的活性污泥,考察乙酸、丙酸和丁酸3种短链脂肪酸,以及乙酸、丁酸分别与丙酸按1∶1、1∶2、2∶1比例组合成的6种混合酸作为碳源时对活性污泥中PHA的储存和转化的影响。实验结果表明,在3种短链脂肪酸中,以丁酸为碳源得到活性污泥PHA储存量最高,为40.53 mg/g;在混合酸中,乙酸与丙酸按1∶2组合时,系统PHA储存量最高,为773.4 mg/g。混合酸相对于单一的脂肪酸碳源更有利于活性污泥储存PHA。在混合酸总量一定的条件下,随着丙酸比例的增加,乙酸与丙酸混合比丁酸与丙酸混合更有利于微生物的PHA储存。     

玉米芯掺杂对污泥基活性炭性能的影响

针对以城市污水厂剩余污泥为原料制备的污泥基活性炭微孔性差、比表面积低的缺陷,将一定比例玉米芯掺杂到污泥中以期改善活性炭性质。通过对活性炭的比表面积、孔结构、碘值、表面官能团测定以及表面电镜分析,探讨了不同比例玉米芯掺杂对活性炭物理化学性质的影响,并以苯酚和硝基苯为目标物,对比考察所制活性炭对有机物的吸附性能。实验结果表明,随着玉米芯掺杂比例的提高,活性炭微孔体积及比表面积明显增大,但活性炭表面官能团种类及数量变化不明显。所制活性炭表面都以酸性基团为主。结果显示苯酚和硝基苯吸附值与活性炭表面酸性基团含量关系密切,因此,玉米芯的掺杂对苯酚和硝基苯的吸附没有明显的促进作用。     

混凝-生物强化联合处理环氧树脂高盐废水

环氧树脂高盐废水是目前较难处理的工业废水之一.采用混凝联合生物强化工艺:通过混凝过程进行预处理后,投加嗜盐菌进行生物强化考察盐度变化对系统降解有机物的影响以及污泥性状的变化情况.结果表明,当废水中氯离子浓度达到驯化目标10 g/L时,系统对COD的去除率仍稳定在85％左右;以没有投加嗜盐菌的反应器为对照组,在进水COD平均浓度为550 mg/L左右,氯离子浓度由12 g/L增至21 g/L时,对照组COD平均去除率由82％降至60％以下,而投加了嗜盐菌的反应器(投加组)则仍保持在85％以上;此外,盐度的变化同时影响污泥的活性及其沉降性能,随着盐度增大,两组中的污泥活性均有所降低,但投加组的污泥活性相对较高,其污泥的沉降时间和污泥体积指数(sludge volume in-dex,SVI)值也较低.采用本工艺处理环氧树脂高盐废水,使得生物处理过程能够长期稳定运行,且能够保持较高的耐盐度和COD去除率.     

加速厌氧污泥颗粒化的研究进展

厌氧污泥颗粒化过程是一个多阶段过程,取决于操作条件、基质组成等多种因素.在简述污泥颗粒化机理及影响因素的基础上,综述了近年来加速厌氧污泥颗粒化的研究进展,指出厌氧污泥颗粒化应用前景广阔,并提出了几点建议.希望能为厌氧污泥颗粒化技术的工程实践提供一定的理论基础.     

超声破解污泥上清液对A~2O工艺脱氮除磷和微生物群落结构的影响

为了提高传统污水处理工艺的脱氮除磷效率、实现污泥资源化,本实验通过超声破解污泥获取碳源,采用耗氧呼吸速率分析上清液作为碳源的可行性,并将上清液回用于生活污水,考察其对A2O工艺长期运行的脱氮除磷效果和微生物群落结构的影响。结果表明,上清液中可降解有机物达到76.2%,具有作为内碳源的潜能;上清液和生活污水按1∶15投入A2O反应器后,氮、磷的去除率分别从63.2%和53.4%提高到了82.1%和94.7%;上清液明显改变了微生物群落结构,使除磷菌Actinobacteia和反硝化聚磷菌Sphingobacterium富集。     

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=2h)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.     

污泥吸附剂对3种染料吸附动力学的研究

以污水厂脱水污泥、锯末和焦油的混合物为原料,选择ZnCl₂为活化剂制备出过渡孔发达、强度大的污泥吸附剂（S-AC）。借助BET、FT-IR等现代分析测试方法对污泥吸附剂进行表征,同时,研究了吸附剂对酸性大红、中性红和碱性品红吸附动力学行为。结果表明,制得的污泥吸附剂BET比表面积为358 m²/g,强度大于89%。吸附剂的动力学数据均符合伪二阶动力学方程、液膜扩散方程和颗粒内扩散方程,其中液膜扩散为吸附剂对酸性大红吸附过程的主控步骤,颗粒内扩散为吸附剂对中性红和碱性品红吸附过程的主控步骤。