膜-生物反应器污泥缺氧反硝化过程中SMP的形成

在不同C/N比下,研究了膜-生物反应器在缺氧状态下溶解性微生物产物（SMP）的形成规律.结果表明,不同C/N比的反硝化过程,随着底物的降解,SMP都呈现不同程度的累积,且高C/N比下的合成量（9~10mgCOD/gVSS）高于低C/N比下的合成量（3~4mgCOD/gVSS）.从SMP的组分来看,不同C/N比下糖类的代谢规律相似,蛋白质则随着C/N比的升高其含量占SMP总量的比例增加,成为膜污染潜在的主要贡献者.随着反硝化过程的进行,体系中亚硝酸盐的累积对SMP的形成没有影响.

温度与负荷对厌氧膜生物反应器运行特性的影响研究

研究了浸没式厌氧膜-生物反应器(AnMBR)在35、25℃以及高COD负荷(3.0 kg/(m^3·d))、低COD负荷(1.5 kg/(m^3·d))4种工况下对污水的处理效果及膜运行特性。结果表明,温度是影响AnMBR膜运行特性最主要的因素,其次是有机负荷。中温低负荷有利于AnMBR的长期稳定运行,膜污染速率最低。4个工况的COD去除率均达到90%以上,其中,低负荷运行的AnMBR启动到稳定的时间最短。温度对表观甲烷产率有一定的影响,而有机负荷的影响较小;中温、低负荷运行的污泥粒径较常温、高负荷运行的小,较高的温度导致更小的颗粒粒径和较低的污泥黏度,使得膜孔阻力增加;滤饼层阻力占膜总阻力的90%以上,蛋白质是膜的溶解性污染物主要成分。

基质配比及硫酸盐对AnMBR产甲烷性能的影响

针对厌氧膜生物反应器污泥,研究了不同基质及硫酸盐对厌氧污泥产甲烷活性(SMA)及产甲烷潜能(BMP)的影响,阐述了硫酸盐还原及产甲烷过程的作用机制.结果表明:乙酸/丙酸比值为60%时,乙酸与丙酸的协同作用最佳,其厌氧污泥的SMA最快;乙酸/丙酸比值低于40%时,丙酸转化为乙酸的速率成为甲烷生成的限制因素,其厌氧污泥的SMA减缓;乙酸/丙酸比值高于60%时,SMA受到乙酸的抑制.在硫酸盐存在条件下,当COD/SO_4^(2-)-S<20时,SMA和BMP均受到抑制,当COD/SO_4^(2-)-S<10时,乙酸代谢受到抑制.从硫代谢情况来看,当COD/SO_4^(2-)-S<25时,80%以上的硫酸盐转化为稳定价态的硫(H_2S,HS^-,S^(2-)),硫化氢对产甲烷菌产生抑制作用;当COD/SO_4^(2-)-S>25时,仅有14%的硫酸盐转化为稳定价态的硫,硫酸盐还原菌因底物不足而活性受到抑制.

污泥杂质分离器的工艺设计与运行参数优化研究

污泥杂质分离器是一种借助微网机械筛分原理、可实现污泥中细颗粒物（小于1mm）去除的污泥预处理技术。为优化污泥杂质分离器的工艺设计与运行参数，针对初沉污泥，模拟了不同密度的杂质，研究其工艺筛分机理；比选了不同孔径的筛网，分析其筛分效率；同时，引入微网临界通量的概念，研究了不同微网间距和杂质浓度对微网临界通量的影响，确定最佳工艺参数。结果表明：重质杂质优先被分离，其次是悬浮杂质，轻质杂质易形成浮渣，头发丝易缠绕微网组件和曝气管；20～80目的微网具有较好的杂质分离效果；微网间距2．5cm和杂质浓度15g／L的条件下微网临界通量可达到4．7m3／（m2·h）。

纳米颗粒短期暴露对MBR中微生物特性及膜污染的影响

研究了MBR污泥在纳米氧化锌(ZnO NPs)的短期暴露下,单一生物过程对不同ZnO NPs投加量的敏感性试验,并考察了ZnO NPs在MBR生物处理过程对碳、氮去除的影响。结果显示,单一生物过程对ZnO NPs毒性的敏感程度依次为硝化过程>反硝化过程>有机物降解过程,生物抑制平衡点分别为25.5、42.5、68 mg/L。同时,ZnO NPs在污水生物处理过程对氮的去除影响也较大;80%以上的ZnO NPs吸附在微生物表面或进入细胞内部,从而抑制微生物的生长与繁殖。高浓度的ZnO NPs可导致细菌死亡,同时释放胞内聚合物;导致溶解性微生物产物增加,在一定程度上存在加剧膜污染的风险。

有机固废生物转化中的生物激励素及其农业利用价值

生物转化技术是有机固废转化为高价值产品的重要途径。介绍了有机固废生物转化过程中的生物激励素及其在农业上的价值。腐殖酸类物质、微生物菌剂及提取物、蛋白质水解物、大量和微量元素是有机固废生物转化过程中的主要生物激励素,可以作为肥料和农药的补充或部分替代,提高作物产量和品质,增强植物对环境胁迫的抗逆性。此外,还讨论了有机固废生物转化过程中生物激励素合成转化及其作用机理的复杂性,以及存在的知识空白、挑战和机遇,需要建立更完善的理论研究基础,以促进有机固废生物转化技术在未来农业领域的应用。

在线化学清洗对厌氧MBR产甲烷性能影响研究

研究了厌氧膜-生物反应器(An MBR)污泥在不同浓度的Na OH(10~400mg/L)和Na Cl O(5~40mg/L)短期暴露下产甲烷活性(SMA)、产甲烷潜能(BMP)、脱氢酶活(DHA)和辅酶F_(420)活性的变化情况.结果表明,采用Na OH作为清洗剂时,SMA随着Na OH浓度的增加而下降;当Na OH浓度在200mg/L内,厌氧微生物产甲烷活性受抑制但未致死,当Na OH浓度超过200mg/L时,产甲烷微生物活性降低甚至致死.从相关酶活性来看,DHA对Na OH具有耐受性,而辅酶F_(420)在一定Na OH浓度范围内(10~100mg/L)受激发而活性增强,超过100mg/L其活性下降.当采用Na Cl O作清洗剂时,随着Na Cl O浓度的增加(0~40mg/L),SMA由50m LCH_4/(g VSS·d)下降至15m LCH_4/(g VSS·d);BMP在这一浓度范围内无明显变化;DHA和辅酶F_(420)活性均随Na Cl O浓度的升高而降低,Na Cl O浓度为40mg/L时,DHA降低30%,辅酶F420活性降低70%.

三种MBR脱氮工艺与稳定运行性能的比较

对比春夏季时AO-MBR、AO-MBR(长HRT)、AAO-MBR在处理实际生活荇水时对污染物的处理能力和膜污染情况。结果表明,三个工艺对COD的去除均维持在较高水平,能够很好地抵抗进水的冲击负荷对系统的影响,出水COD_(Cr)始终能够维持在50 mg/L以下。在对氮的去除方面,发现在春夏季,长HRT的AO-MBR和AAO-MBR均能得到更好的脱氮效果,在进水TN为30~60 mg/L时,出水TN能够维持在10 mg/L以下;说明延长HRT能够有效提高MBR的脱氮效率。

基于低温干化试验的污泥热质传递数值模拟

干化处理是促进污泥减量的有效手段,低温干化技术以耗能低、污染小的优势在污泥处理领域中备受关注。文中通过试验探究了污泥干化过程中比体积和孔隙率的变化情况,由此建立数学模型开展污泥干化的数值模拟。此外,对污泥干化特征进行了描述,对污泥干化的影响因素进行了研究,并讨论了污泥在实际干化过程中的翻抛情况。结果显示,考虑了体积收缩后的模拟结果更接近真实情况,污泥干化的影响因素诸如污泥含水率、太阳辐射强度以及空气湿度对污泥干化速率有显著的影响,空气温度和风速的影响相对较小。干化条件直接影响污泥的含水率分布,干化剧烈时,污泥含水率分布不均匀,出现“蒸发前沿”现象;而干化缓慢时,污泥含水率分布均匀。含水率分布决定污泥翻抛频次,含水率分布越不均匀,翻抛对干化的效果越明显。

基于微网分离技术的污水杂质分离工艺优化

污水杂质分离是一种新型杂质分离技术,能有效去除细小颗粒(>0.1 mm)及纤维等杂质,可取代细格栅成为城镇污水厂的预处理设备。以优化杂质分离器的设计与运行为目的,针对污水厂沉砂池出水,采用不同目数的微网,分析其对杂质的去除率,并预测对后续生物处理系统的影响。研究结果表明:150~500目微网能有效去除大于微网孔径的杂质,去除率达90%,16目和32目的微网几乎没有杂质去除效果。经小于150目的微网过滤后,去杂质污水仍可利用剩余碳源进行生物反硝化,增加目数则会造成碳源不足,对反硝化不利;经500目微网预处理后,去杂质污水仍可利用剩余碳源进行生物除磷。城镇污水厂采用杂质分离设备作预处理时,宜选用150目的微网为基材。

序批式膜生物反应器附加吸附除磷组合工艺的运行优化

采用序批式膜生物反应器(SBR-MBR)附加吸附除磷组合工艺处理实际生活污水,研究其运行特性及处理效果,旨在为分散式污水提供高效、集约化处理的技术路线。试验结果表明,主体工艺SBR-MBR对COD_(Cr)、TN、NH_4^+-N有较好的去除效果,出水浓度分别为23±9、8.48±2.37 mg/L及1.64±1.15 mg/L。在磷去除方面,SBR-MBR可去除73%的磷,出水TP浓度为1.18±0.41 mg/L。针对磷的深度去除,文中开发了一种基于给水厂絮凝污泥的新型吸附材料,批次试验得出吸附柱的最佳运行参数为空床流速2.5 cm/min、停留时间40 min,在此条件下,吸附柱可进一步去除16%的磷;组合工艺的出水TP浓度为0.48±0.08 mg/L。整套工艺可达到城市污水厂污染物一级A排放标准(GB 18918—2016)。

基于生命周期碳排放和经济成本分析的城市多源有机固废处理处置方式选择

基于碳排放和经济分析的定量决策方法在固体废物处理处置技术选择决策方面发挥了重要作用。以长三角某中小城市为例,探索了城市多源有机固废(市政污泥、餐饮垃圾、厨余垃圾)协同处理处置方式的选择方法。运用生命周期理论建立不同有机固废处理处置工艺组合,并对其进行碳排放和经济成本分析,在此基础上运用线性目标规划法得到低碳排放和低经济成本的可行方案。结果表明:最低碳排放情境下,各类有机固废均建议进行厌氧消化处理,但对沼渣宜选择不同的处置方式;最低经济成本情境下,堆肥或焚烧是更好的选择,但若依托现有设施进行堆肥或焚烧协同处理,还需考虑可协同消纳量。

城镇污水处理厂污泥稳定化处理产物转化机理及可利用价值揭示

以污泥厌氧消化、好氧发酵为代表的稳定化处理是污泥处理应用最广泛的工艺,也是与处理产物资源化处置相衔接最主要的方法。以全国十余座采用厌氧消化、好氧发酵的污泥处理厂为研究对象,分析了稳定化处理过程中污泥处理产物的转化机理和处理产物的形态、特征、稳定性及其土地利用价值。在研究污泥稳定化处理过程有机物(蛋白质、多糖等)降解过程的同时,重点探索了复杂、稳定的大分子有机质(富里酸、胡敏酸等)的合成机理,以及对土壤和植物的重要价值。这些稳定的大分子有机质因含有多种活性含氧官能团,是土壤结构的稳定剂、改良剂,重金属的固定剂,微量元素的溶解剂以及植物养料的"仓库",研究成果对污泥稳定化处理产物的资源化利用有重要价值和意义。同时结合产物中稳定的大分子有机物具有荧光特性,提出用产物中腐殖酸含量和产物的荧光复杂指数来判定产物的稳定化程度,规范了污泥稳定化程度的判定方法。

城镇排水系统提质增效的方法与措施

我国已进入2020年基本消除城市黑臭水体的关键时期,为打赢、打好这场污染防治攻坚战的"标志性"战役,党中央和国务院近期提出了污水处理"提质增效"三年行动计划,旨在进一步指导和督促各地采取有效、对路、符合实际的措施,从根本上解决导致黑臭的核心问题。"提质增效"三年行动计划的重点是针对污水收集系统,就是在深入调查的基础上,重点解决污水直排、清污不分、排水管道旱天满管流、污水处理厂进水浓度低、管道积泥多等问题。实现污水不进河、清水不进管、溢流少污染,支撑消除城市黑臭水体整治和巩固提升整治成效。

河湖底泥重金属污染分布特征分析与处置对策--以镇江市为例

河湖生态修复是当前流域水环境治理的重点。文中针对镇江市域内22个具有代表性的河湖断面,分析河湖底泥中的6种重金属(Zn、Cu、Pb、Ni、Cr、As)含量,分别用地积累指数和内梅罗指数评价重金属的污染程度,揭示镇江市河湖底泥重金属的污染分布特征。结果表明,河湖底泥中Zn、Cu、Cr、Pb、Ni、As元素平均质量分数分别为361.95、64.49、111.16、63.31、45.21、11.97 mg/kg,单元素分别有95.45%、95.45%、63.64%、77.27%、77.27%、9.09%的点位超过江苏省土壤背景值。通过地积累指数和内梅罗指数评价发现,镇江市城区河道重金属污染程度比城区外围河湖严重,其中古运河和江南运河是镇江市重金属污染相对严重的河道,其主要原因与河道周边的生活区、商业区、交通排放尾气和工业排放废水等人类活动相关。对于污染较轻的城市外围河道底泥,可利用生物原位修复技术吸附重金属;对于污染较严重的中心城区河道底泥,可采用异位修复技术固化重金属,处理后的渣土用于可工程回填等。

冬季低温下MBR与CAS工艺运行及微生物群落特征

研究了在冬季低温条件下,膜生物反应器(MBR)与传统活性污泥法(CAS)工艺运行效果及微生物群落特征的差异,对工艺出水水质和微生物活性进行了分析,并借助454焦磷酸高通量测序法对微生物群落组成和结构进行了解析.结果表明,三套对比工艺(MBR两套:高污泥浓度R1和低污泥浓度R2,CAS工艺R3)的出水总氮平均去除率分别为85.2%、56.1%、58.8%;NH+4-N的平均去除率分别为99.7%、99.7%、59.7%,比硝化速率由大到小依次为R2、R1、R3,比反硝化速率由大到小依次为R3、R1、R2,高浓度MBR污泥具有较好的耐寒特性和氨氮去除效果;从454焦磷酸测序结果看,相似性为97%时,菌群丰富度:R2>R3>R1,多样性:R2>R1>R3;MBR污泥微生物菌群的组成和丰度与CAS系统有较大不同;R1、R2、R3中主要的硝化菌为Nitrospira菌属,总相对度依次为:1.22%、1.64%、0.15%,主要的反硝化菌为Zoogloea菌属、Thauera菌属、Comamonadaceae菌属及Comamonas菌属,总相对丰度依次为:5.8%、4.52%、15.21%;低温环境下,泥龄长、污泥浓度高、TN负荷低的MBR系统有利于硝化、反硝化细菌累积,提升生物脱氮效果.

厌氧动态膜生物反应器处理冷轧平整液废水

平整液废水作为碱性含油废水,一直是冶金行业较难处理的废水之一。搭建了一套厌氧动态膜生物反应器(An DMBR),通过梯级驯化的方式,处理COD为2 500 mg·L^(-1)左右的平整液废水。经过88 d的启动驯化,在膜通量为6 L·(m2·h)-1,HRT为2.5 d的条件下,出水稳定在500 mg·L^(-1)左右,甲烷产率约0.151 L·g-1,动态膜的一个运行周期可以分为成膜阶段、稳定阶段和堵塞阶段3个阶段。成膜阶段出水浊度随动态膜的逐渐形成而下降;而后动态膜形成,出水浊度稳定,为稳定阶段;最后为堵塞阶段,跨膜压差激增,出水浊度上升。同时对驯化及稳定运行阶段的污泥进行了微生物菌群分析,在细菌群落中主要的微生物菌群为Clostridia(梭状芽胞杆菌纲)、Bacteroidia(拟杆菌纲)、Anaerolineae(厌氧绳菌纲)、OP8_1和Spirochaetes(螺旋体纲),其中拟杆菌纲是处理平整液废水的优势细菌菌群。在古菌群落中,Methanolinea(甲烷绳菌属)和Methanosaeta(甲烷鬃毛菌属)为主要菌种,随着反应器的长期驯化和运行,甲烷鬃毛菌逐渐成为反应器中优势菌群。

基于数学模型的污泥杂质分离工艺设计与应用

为解决污泥中杂质去除的问题,介绍了一种污泥杂质分离新方法。以上海白龙港水质净化厂的初沉污泥为研究对象,采用微网机械筛分方法,进行多段式逐级分离,并基于物料守恒原理,构建了相关数学模型。通过小试的验证,新工艺具有技术可行性和经济适用性。由400 m3/d的示范工程运行结果来看,微网采用连续出泥的运行模式,通量为500 L/(m2·h),曝气强度为1.0 m3/(m2·min),污泥回收率达98.8%,系统平均出渣浓度为82.2 g/L。经济性分析表明,污泥杂质分离工艺具有水力停留时间短、占地面积小、运行费用低等优势,具有广泛的工程应用前景。

初沉污泥杂质分离设备的运行优化研究

污泥杂质分离器是借助微网机械筛分原理,实现污泥中细颗粒物(1 mm以下)去除的污泥预处理设备。该设备运行过程中出现的微网堵塞问题,以及工艺所产生的杂质作为生产垃圾如何处理,目前都缺乏相应研究。针对上海白龙港水质净化厂的初沉污泥杂质分离设备,研究运行达到终点后微网膜组件的堵塞情况,并考察了杂质的生物利用潜能和填埋处置的可行性。结果表明,微网组件边缘较中部污染严重,建议使用环形曝气管;杂质成分多为不易生物降解的有机质;建议在实际工程中,杂质采用污水厂再生水清洗,自然堆放8~10天后外运填埋处置。