一种厌氧微观定量研究新方法

厌氧消化由于低成本和能源回收等优点越来越引起广泛关注.为克服现有方法研究动态厌氧过程的不足,基于微反应器和定量图像分析技术开发出一种新型的污泥层面的微观定量方法.试验首次展示了静态下颗粒污泥产气的动态过程和特点.试验结果重复性好.静态产气可分为3个阶段,分别是高速线性增加阶段、减速增加阶段和低速线性增加阶段.初始有机负荷较高时,高速线性增加阶段比较长,产气速率也比较高.结果表明,微反应器中进行厌氧产甲烷过程是可行的,该方法可靠,能够在微观层面直观地展示厌氧反应的动态过程,研究结果有利于增进对厌氧过程理解.     

正常污泥和膨胀污泥中EPS膜污染特性及其与膜表面作用能分析

胞外聚合物(Extracellular polymeric substance,EPS)是导致膜污染的重要物质,且不同形态污泥的EPS具有不同的性质,研究正常污泥和膨胀污泥的EPS膜污染特性具有重要意义.因此,实验考察了正常污泥和膨胀污泥的膜污染速率.结果表明,膨胀污泥膜污染速率远高于正常污泥,膨胀污泥EPS(Bulking sludge-EPS,BS-EPS)浓度((172.9±10.4) mg·g-1)明显高于正常污泥EPS(Normal sludge-EPS,NS-EPS)浓度((95.9±6 6) mg·g-1),且膨胀污泥的蛋白质/多糖(Protein/Carbohydrate,P/C)值(2.26)高于正常污泥的P/C值(1 97)此外,通过序批式吸附实验研究了正常污泥和膨胀污泥的EPS膜污染差异,并基于Derjaguine-Landaue-Verweye-Overbeek (XDLVO)理论计算了EPS与PVDF膜表面之间的作用能结果表明,EPS-膜系统的总界面能为负值,即EPS-膜系统之间会发生自吸附行为,而膜与BS-EPS的总界面能(-63.943mJ.m2)较膜与NS-EPS(-56.366 mJ·m2)具有较高的能量,因此,BS-EPS与膜的吸附力较强;NS-EPS和BS-EPS主要能量壁垒分别为8.89 kT和7.51 kT,表明NS-EPS与膜之间的排斥力更强,因而BS-EPS更容易造成膜污染     

环境因子对水蚯蚓呼吸速率的影响研究

水蚯蚓能通过摄食剩余污泥而使污泥减量.因此,本文以颤蚓科蠕虫 (Tubificidae)为研究对象,考察环境因子(水质、水蚯蚓投加量、温度、pH、溶解氧)对水蚯蚓呼吸速率的影响,以探明水蚯蚓生长和新陈代谢的最佳条件,揭示环境因子影响水蚯蚓污泥减量的机理.结果表明,水蚯蚓在"水蚯蚓-微生物"共生系统污泥减量装置出水中的呼吸速率最大,为81.72 mg·g^-1·h^-1·L^-1(以单位体积内每g干重水蚯蚓每小时消耗的O₂质量计(mg)),在蒸馏水中的呼吸速率最小,仅为18.31 mg·g^-1·h^-1·L^-1;在容积为1 L的系统中,水蚯蚓呼吸速率随着投加量增加而逐渐减小,当水蚯蚓投加量为0.25 g (以湿重计)时,呼吸速率最大,为81.72 mg·g^-1·h^-1·L^-1;在8~22℃范围内,水蚯蚓呼吸速率随温度升高而增大,在22~30℃范围内趋势则相反;当pH=8.00±0.05时呼吸速率最大,比其他pH值条件下测得的呼吸速率高1倍多;溶解氧在3.5~4.5 mg·L^-1范围内,水蚯蚓的呼吸速率较高,在此溶解氧范围之外时,水蚯蚓呼吸速率均较低. 该研究结果可为污泥减量中水蚯蚓的培养和应用提供可靠的理论依据,从内在层次上揭示了环境因子影响水蚯蚓生长及代谢,进而影响污泥减量的本质原因.     

不同玉米品种对新鲜城市污泥处理效果的初步研究

寻求城市污泥安全农用的方法是当前城市污泥处理处置的重要研究课题之一.采用小区试验,研究了8个玉米品种对新鲜城市污泥处理效果.结果表明:所选择的8个玉米品种均可以在污泥上生长,大丰5品种对锌的累积量最低,04杂1品种对镉累积量最低,会单4品种对铜和铅累积量最低;玉米种植可显著降低城市污泥中的含水率,比不种玉米的对照处理(69.43%)水分去除率提高9.05%~17.50%,有利于城市污泥的干化及后续利用;各玉米品种植株中的总养分(氮+五氧化二磷+氧化钾)均高于有机肥标准(NY525—2012)的总养分要求,而重金属镉和铅的质量浓度除赛田3品种外其他品种均低于农用有机肥标准(NY525—2012)的限量值;玉米种植后城市污泥中的总养分和锌、镉、铜、铅4种重金属质量浓度变化很小.可见,利用玉米处理新鲜的城市污泥既可降低城市污泥中的水分,又可以产生一定量优质的有机肥原料,为城市污泥的资源化利用提供新思路.     

酱糟与醋糟混合发酵产沼气研究

酱糟、醋糟是我国食品酿造行业产生的废弃物,通过厌氧发酵不仅可以解决废糟处理问题又可获取能源.因此本研究在中温(35±1)℃的条件下,根据C/N比的不同,进行了酱糟/醋糟干物质(TS)比分别为1∶0(N1)、1∶1.5(N2)、1∶3(N3)、1∶7(N4)、1∶18(N5)和0∶1(N6)的混合发酵实验.结果表明,单一酱渣的延滞期为17.46 d,混合发酵明显缩短了延滞期,为3.00-3.83 d;混合发酵组(N2～N5)累计产甲烷量的实验结果比计算结果分别提高了1％、16％、14％和10％,其中,N3组C/N比为25.7∶1,提高最为明显;各组发酵产生的沼气的甲烷体积分数在65％～ 70％之间;Gompertz模型拟合可以用于酱糟和醋糟混合发酵产甲烷的过程;酱、醋糟发酵的产酸类型以乙酸型发酵为主.     

不同流态下微波辐射对污水污泥性质的影响研究

通过对不同流态下微波辐射对污水污泥性质的影响进行研究,考察了不同流态下微波辐射作用处理后污泥沉降性能、脱水性能的变化,以及微波辐射作用下流态对污泥挥发性悬浮固体(VSS)溶解率、上清液中COD和污泥微观形态的影响.结果表明,流态对污泥的沉降性能和脱水性能有一定影响,微波辐射功率越高,流态对污泥沉降性能和脱水性能的影响越显著.微波辐射功率较低时,雷诺数Re越大,污泥的沉降比(SV)、比阻和泥饼含水率越小;微波辐射功率较高时,Re为2300的临界流态下污泥的沉降性能和脱水性能最好.随着Re的增大,VSS溶解率和上清液中COD升高,微波辐射功率分别为300、500、700和900W时,Re为3000的紊流流态下上清液中COD分别达到1.1、2.1、3.6和6.7g·L-1.SEM观察结果表明,微波辐射及流态产生的协同剪切应时适宜时,有利于污泥颗粒的絮凝反应,高强度的微波辐射和紊流产生的较大剪切应力导致污泥絮体被打碎.     

剩余污泥中木质纤维素稳定并转化能源可行性分析

剩余污泥中往往含有大量木质纤维素物质,在厌氧消化过程中难以降解,最终被浓缩于熟污泥中,这就是导致污泥有机物稳定并转化能源效率低下的主要原因之一.本文分析了剩余污泥中木质纤维素的含量与来源;阐述了木质纤维素的结构特点以及对其生物降解的关键技术所在;揭示了污泥常规预处理与木质纤维素预处理存在工艺条件不同的相似技术.文章结合两种预处理技术的特点和工艺条件,从原理、技术等角度分析了通过强化剩余污泥预处理而同时达到破解木质纤维素的技术思路.为此,提出了将污泥细胞破碎与木质纤维素破解耦合的观点,以期将污泥中木质纤维素的稳定与能源转化合二为一,从而构建木质纤维素稳定化、能源化与碳减排三位一体的技术策略     

生活垃圾填埋过程含水率变化研究

为分析垃圾在好氧和厌氧条件下降解过程中含水率变化的规律,采用时域反射测量(time domain reflectometry,TDR)技术监测了垃圾填埋过程中含水率的变化情况.结果表明,填埋过程中垃圾体积含水率随时间逐渐增大,垃圾持水性能不断提高.好氧初期垃圾内水量变化与含水率变化正相关,好氧后期则为负相关;厌氧填埋过程中,垃圾沉降压缩是含水率变化的主要原因.垃圾TDR读数与基于物质衡算的垃圾体积含水率计算值之间有较好的相关性,好氧填埋过程两者最大偏差约为±5%,厌氧填埋过程两者最大偏差约为±2%,TDR技术适用于实际填埋工程的含水率测量.     

活性污泥絮体的分形结构分析

通过小角光散射(small-angle light scattering,SALS)实验确定出活性污泥絮体的分形区域,对絮体粒径分布进行了拟合分析,采用原子力显微镜(AFM)和激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)对絮体在不同尺度下的形貌进行了观测.结果显示,污泥絮体是由一系列的絮团结合而成,絮体表面凹凸不平,有各种"孔洞","缝隙",絮体内部存在一系列的孔隙.较大尺度的絮体同时存在多种孔道结构,构成絮体中营养物和水流的运输通道;污泥絮体在0.5～50μm之间具有明显的分形结构,表明活性污泥絮体在较小的粒径时已经具有一定的分形特征,活性污泥的粒度分布属于Gamma分布方式,证明污泥絮体的成长过程是一种絮团-絮团的凝聚过程.     

聚磷污泥去除高浓度铅的影响因素研究

利用聚磷活性污泥去除废水中的铅[ρ(Pb2+)=150.0 mg·L-1],研究了反应体系内不同溶解氧状况和初始pH值对污泥除铅的效率和稳定性的影响.结果表明,厌氧条件下,pH 6时,铅的去除率随时间增长呈上升趋势,32 d后铅去除率达99.8%,其中有机物及硫化物结合态铅、残渣态分别占41.8%和52.6%,污泥中铅的稳定性良好.好氧条件下,在相对较短时间内铅的去除率随pH上升而增加,反应2 h时,pH 6、pH 4和pH 2对应的铅的去除率分别为99.9%、96.9%和30.3%;而好氧32 d后pH 6、pH 4和pH 2的污泥中残渣态铅含量分别为3 072.3、4 726.8和2 359.1 mg·kg-1,分别占污泥中总铅的41.8%、65.8%和88.8%.综合考虑除铅率和除铅后污泥稳定性,好氧且pH 4理论上是聚磷污泥除铅的最佳条件.