活性赤泥颗粒吸附除磷的效能与机制研究

以赤泥为主要原料,进行活化处理后,以粉煤灰为激发剂,膨润土（皂土）为黏结剂,碳酸氢钠为发泡剂制成不同配比的9种活化赤泥颗粒。将9种新型的活化赤泥颗粒吸附材料通过L₉（3⁴）正交试验进行对比,比较其对水体中磷的去除效果。结果表明,以吸附8 h后磷的吸附量为评价标准,在磷初始浓度为6.0 mg/L,pH为8.0时,配方8的赤泥颗粒对磷的吸附量为1.0 mg/g,对磷的去除率约为83.7％;而配方3的赤泥颗粒对磷的吸附量仅为0.1 mg/g,对磷的去除率约为7.2％。通过红外光谱法和XRD（X-衍射）对2种焙烧赤泥颗粒吸附材料的理化特性进行了表征和比较,发现焙烧后赤泥颗粒表面产生带有-OH官能团,可与磷酸根在溶液中发生配体交换反应而实现吸附。赤泥比例是影响吸附效果的关键因素。     

Fenton氧化联合人工湿地处理污泥中的重金属

针对单独应用Fenton氧化技术处理污泥的不足以及人工湿地在处理污水污泥方面的优势,以污水处理厂污泥浓缩池中含重金属污泥为对象,研究其依次经过Fenton氧化和人工湿地处理后重金属的去除效果及形态变化,以及污泥pH、TN和TP的变化情况。结果表明,Fenton氧化提高了污泥重金属的生物有效性,并促进了人工湿地对重金属的去除。Fenton氧化污泥经人工湿地处理后,Cu、Zn、Ni和Mn的去除率分别为67.2%、79.7%、37.0%和17.0%,与对照相比重金属的平均去除率提高了27.5%。经人工湿地处理后Fenton氧化污泥和原污泥重金属的生物有效性均降低。Fenton氧化污泥pH为4.4～4.6,经人工湿地处理后为6.2～7.1。人工湿地对Fenton氧化污泥和原污泥中TN的影响较小,而对TP表现出较高的去除率,2系统TP的去除率分别为51.1%和45.5%。     

进料频率对餐厨垃圾与剩余污泥中温共发酵系统稳定性的影响

考察系统负荷(以COD计)为11.36 g·(L·d)-1时,6种不同进料频率下,餐厨垃圾和剩余污泥中温厌氧共发酵过程中产气量、气体组分、SCOD、pH和挥发性脂肪酸(VFAs)的变化,旨在明确进料频率对系统稳定性的影响,同时结合单一VFA的产甲烷动力学特性,探明系统不稳定的原因。结果表明,进料频率较高时,进料周期内系统的气体组分、SCOD和pH无明显变化,产气量呈线性增长,且基本无VFA积累。随着进料频率降低,进料初期过快的水解酸化导致SCOD和VFAs浓度呈现明显的先升高后逐渐降低的趋势,从而导致pH和甲烷含量波动明显。当进料频率为1 次·d-1时,系统中pH降至7.5,甲烷含量降至45.4%,丙酸占总有机酸的比例最高可达87.9%。相比乙酸而言,丙酸在甲烷化过程中存在的延滞期(1.21 h)及较低的甲烷化速率(5.01 mL·h-1)可能是导致存在丙酸积累的低频进料系统中稳定性较差的原因之一。     

微波预处理对剩余污泥生化处理的影响

采用微波对污泥进行预处理,考察处理功率和处理时间对污泥破解效果的影响;通过生化处理考察处理后污泥的降解效果。结果表明：适当提高微波处理功率,延长微波处理时间,可有效提高污泥破解效果,提高污泥中溶解性有机物含量。在最佳条件 500?W、10?min下,污泥破解率（ω）、溶解性总氮（TDN）和溶解性总磷（TDP）分别为31.0%、179.6?mg·L-1和31.3?mg·L-1。红外光谱分析表明,经微波处理后,污泥中的基团性质有所增强。预处理后污泥的日产甲烷量高于未处理污泥,累积产甲烷量提高了45.3%,表明污泥得到有效降解。经生化处理后,化学需氧量（COD）去除率达到98%以上,TDP去除率达到80%~85%,出水的TDN高于进泥。因此,对剩余污泥采用微波预处理进行生化处理的技术路线是可行的。     

降温方式对厌氧氨氧化脱氮性能的影响

考察一次性降温和阶梯式降温对厌氧氨氧化反应器(ASBR)脱氮性能的影响。一次性降温方式（30 ℃降至15 ℃）,阶梯式降温方式（30 ℃降至25 ℃,再降至20 ℃,最后降至15 ℃）。温度30 ℃时,NH4+-N和NO2--N的去除率分别为97.3%和98.5%,总氮去除速率为5.12 mg·(g·h)-1,ΔNO2--N/ΔNH4+-N为1.33,厌氧氨氧化活性(SAA)为0.139 g·(g·d)-1。一次性降温至15 ℃时,NH4+-N和NO2--N的去除率分别降至47.9%和55.1%,总氮去除速率降至2.74 mg·(g·h)-1,ΔNO2--N/ΔNH4+-N升至1.51,SAA降至0.071 g·(g·d)-1。阶梯式降温至15 ℃时,NH4+-N和NO2--N的去除率降至51.6%和61.2%,总氮去除速率降至3.22 mg·(g·h)-1,ΔNO2--N/ΔNH4+-N升至1.48,SAA降为0.083 g·(g·d)-1。阶梯式降温方式脱氮性能更佳。     

污泥与香蕉秸秆混合厌氧发酵特性

为提高污泥、香蕉秸秆厌氧发酵的甲烷产率,采用批式实验,研究污泥与香蕉秸秆厌氧发酵及其协同特性。实验结果表明：污泥和香蕉秸秆实验组分别会出现氨抑制、酸抑制现象,影响厌氧发酵的进行,一段时间后都可以自行解除抑制恢复产气。热碱污泥、碱浴秸秆实验组均可以解除抑制作用,甲烷产率较预处理前分别提高43%、176%。混合物质发酵实验组的甲烷产率较热碱污泥、碱浴秸秆实验组分别提高了110%、30%,较污泥和香蕉秸秆实验组分别提高了200%、259%。说明污泥和香蕉秸秆混合厌氧发酵,可以提高甲烷产率。     

沼液回流对秸秆与污泥混合中温厌氧消化的影响

为了提高秸秆与市政污泥混合厌氧消化的消化产率,以秸秆污泥混合物作为底物,在批次实验中研究不同沼液回流对中温（35 ℃）混合厌氧消化过程的影响。实验采用0% 、20%、30%、40%、50%和60%等6种不同的沼液回流量,分析不同沼液回流量下产气量、甲烷含量、发酵过程氨氮含量、sCOD、总挥发酸（VFAs）的变化情况。结果表明：50%的沼液回流产气量和甲烷产量均最大,分别是1 645 mL和797.5 mL,TS和VS去除率达到17.5%和47.8%,单位VS甲烷产量为613.45 mL·g-1,较未加沼液的发酵瓶提高了37.7%,且无VFAs积累。过高的沼液回流量提升了厌氧反应的氨氮浓度,对厌氧产气过程产生了抑制。50%沼液回流量可以作为秸秆污泥混合厌氧消化最佳回流量。     

3种植物水浸提液对工业园区污水处理厂污泥中重金属的淋洗效果

为探讨植物材料淋洗去除工业园区污水污泥中重金属的可行性,选用马桑（Coriaria nepalensis）、枳椇子（Hovenia acerba）和乌药（Lindera aggregata）的水浸提液作为淋洗剂,采用振荡淋洗实验研究了不同淋洗剂浓度和pH、淋洗时间和温度对其去除供试污泥中重金属的影响,并确定淋洗的最佳参数。结果表明,当3种淋洗剂浓度从20 g·L-1上升到80 g·L-1或淋洗温度从15 ℃增至55 ℃时,重金属去除率均呈先升高后稳定的趋势。同时,淋洗效果还受淋洗剂pH和淋洗时间的影响。基于淋洗效果、技术应用和经济成本,枳椇子、乌药和马桑水浸提液淋洗的最佳参数分别为pH 7、80 g·L-1、25 ℃、180 min,pH 4、100 g·L-1、25 ℃、180 min和pH 4、80 g·L-1、25 ℃、180 min,此时各淋洗剂重金属去除率总体表现为Cd>Cu>Pb>Ni。其中枳椇子和乌药对Cd去除率较高,分别为73.12%和82.60%,但Ni去除率仅为23.34%和19.42%;与前2种植物材料相比,马桑对Pb（36.40%）和Ni（27.88%）的去除率高,但对Cd（30.11%）和Cu（30.38%）的去除率相对较低。淋洗后污泥中Cu和Pb含量均可达农用污泥A级标准（CJ/T 309-2009）,乌药淋洗后Cd及马桑淋洗后Ni含量可达到A级标准,其他淋洗剂情况下Cd和Ni含量可达到B级标准。此外,植物水浸提液淋洗污泥还能有效保留甚至增加其养分,降低可交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态重金属含量。研究表明,马桑、枳椇子和乌药在淋洗去除污泥中重金属和实现污泥土地应用上有一定潜力。     

碳氮共掺杂污泥基吸附剂去除水中Cr(Ⅵ)

以城市污水厂脱水污泥为原料,通过添加尿素等辅助材料碳化制备污泥基吸附剂。采用比表面积孔隙分布测定仪、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对吸附剂表面组成及其结构进行表征,对比研究了掺入添加剂前后碳化污泥吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附行为。结果表明,C/N共掺杂碳化污泥吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附性能较直接碳化污泥吸附剂明显提高,2种吸附剂的最佳吸附时间分别为2 h和4 h,pH是影响污泥基吸附剂吸附去除Cr（Ⅵ）的关键因素,其最适pH值均在1.0~2.5范围内。室温下C/N共掺杂污泥吸附剂吸附Cr（Ⅵ）符合Langmuir吸附模型,准二级动力学模型能很好地描述2种碳化污泥基吸附剂的吸附行为。热力学研究表明,C/N共掺杂污泥吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附是一个自发的吸热过程。