给水污泥有机组分表征与碳排放核算探讨

给水污泥中的有机组分影响其资源化利用效果。选取4座给水厂的污泥,对比了其有机组分的不同表征方法并探讨了碳排放核算参数。当以干基计量时,烧失量、总有机碳(TOC)、总化学需氧量(TCOD)、溶解性化学需氧量(SCOD)之间无显著相关性,但是以湿基计量时,烧失量、TOC和TCOD两两之间显著相关,且含水率与SCOD也存在显著相关性。在计算给水污泥直接碳排放量时,不仅可以使用COD及其修正系数计算可降解有机碳(DOC),还可以通过TOC直接表征DOC。

长江水源水厂脱水污泥资源环境属性探究

研究选取两家长江水源水厂的脱水污泥作为跟踪对象,分析其资源环境属性,为明确其处理处置风险及可行性提供数据支撑。结果表明:两家水厂脱水污泥夏秋季温度高、p H低,冬春季温度低、pH高。通过相关性分析可知,其中有机物含量与进厂原水有机物含量相关性不高,但与含水率相关性较高,可通过测定含水率作为判断其有机物含量高低的依据之一。脱水污泥污染指标及其堆放区域附近大气污染物排放指标基本全面优于各项标准中规定的限值,可应用于多种类型的资源化利用场景。其粒径分布接近黏土、亚黏土或粉砂类,无机组分以SiO_(2),Al_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3)为主,可作为一种类黏土原料,开展广泛的资源化处置。

盐度冲击下MBR污泥SMP和EPS的三维荧光光谱解析

利用三维荧光(EEM)技术研究了不同盐度冲击下膜-生物反应器(MBR)污泥微生物溶解性产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)的变化规律,分析不同盐度冲击下MBR污泥SMP和EPS的EEM图谱.结果表明,当冲击盐度大于2.5g/L时,SMP的EEM图谱中色氨酸荧光峰B(270nm,350nm)、类胡敏酸荧光峰C(375,475nm)、类富里酸荧光峰D(260,460nm)以及EPS的EEM图谱中色氨酸荧光峰B的荧光强度随冲击盐度的提升而增加,EPS的EEM图谱中类胡敏酸C峰的荧光强度则随冲击盐度的提升而下降.用平行因子分析(PARAFAC)方法确定EEM图谱中存在的4个组分,分别为类蛋白质组分C1(230/280,350nm),类胡敏酸组分C2(290/310,380nm)、C3(290/360,460nm)和C4(270/340,440nm);当冲击盐度大于2.5g/L时,SMP中C1、C3和C4组分的荧光强度与冲击盐度呈正相关,而EPS中C3和C4组分的荧光强度分别与冲击盐度呈正相关和负相关,其相关系数均≥0.90;SMP中类蛋白质荧光组分和类胡敏酸组分的荧光强度之和分别与测定的蛋白质含量和胡敏酸含量呈明显的正相关性,相关系数均>0.93,可作为荧光组分强度定量计算的依据,而EPS中此相关性并不明显.

金属离子对海藻酸钠在固体表面的吸附性能影响研究

利用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)研究了Na+、Mg2+、Ca2+、Al3+4种离子对海藻酸钠在固体表面的吸附性能的影响。结果显示,4种离子的影响均随离子强度增大而增大。其中在离子强度1.0 mmol/kg的Ca2+和47 mmol/kg的Na+(总离子强度50 mmol/kg)情况下,海藻酸钠在金芯片表面的吸附量最大。利用Voigt模型计算吸附层ΔD/Δf,发现Na+存在时海藻酸钠吸附层结构最疏松、粘弹性最大;Al3+存在时海藻酸钠吸附层结构最紧密、粘弹性最小。

不同水平低水量运行对AAO工艺的影响

竹园污水处理厂四期工程建成后,进水量可能长期处于设计规模的30%~90%。因此,设置了进水量为设计规模40%和70%的低流量组和高流量组厌氧-缺氧-好氧(anaerobic-anoxic-oxic,AAO)中试反应器,用以模拟典型工况,从而为竹园四期工程和竹园片区的水量调度提供理论依据。在约2倍污泥龄的运行周期中,低流量组和高流量组反应器出水化学需氧量(COD)和氨氮浓度可稳定达到一级A标准;高流量组出水总氮(TN)浓度可稳定达到一级A标准,略优于低流量组;两组出水总磷(TP)浓度均无法达到一级A标准,建议进行深度处理,通过化学除磷达到排放标准。低流量组混合液悬浮固体(mixed liquid suspended solids,MLSS)质量浓度为(1.1±0.7)g/L,污泥体积指数(sludge volume index,SVI)为(68±11)mL/g,均低于正常范围;且外源呼吸耗氧速率(oxygen uptake rate,OUR)仅为0.084 mg/(L·min),远低于高流量组[0.426 mg/(L·min)]。因此,推测AAO反应器的进水量长期处于40%设计规模时,对污泥性质可能产生不利影响。

pH值对微气泡臭氧释放剩余污泥内碳源的影响

针对我国部分城镇污水处理厂进水缺乏碳源的问题,拟以富含有机碳的污泥为碳源回收对象,展开微气泡臭氧这一新型工艺释放剩余污泥内碳源的研究。试验发现,pH值为10时,剩余污泥释放的SCOD浓度高于pH值为4和7时,且pH值为7和10时细胞破裂比例和VFA释放量高于pH值为4时。上清液中,包括TN、NH4^+-N、NO3^--N和ON在内的各组分氮浓度均随反应进行而上升。基于SCOD和TN浓度数据,pH值为4时,SCOD/TN持续下降,而pH值为7和10时SCOD/TN呈现先上升后下降的趋势,SCOD/TN最高点出现在pH值为10时的第48 min,这可能是释放剩余污泥内碳源并用于强化反硝化时适宜选用的工况。

秋冬季节抗性基因在AAO反应器生物段的去除和水平转移过程

厌氧-缺氧-好氧(anaerobic-anoxic-oxic,AAO)反应器的活性污泥中具有高密度的微生物,抗性基因(antibiotic resis tance genes,ARGs)汇入后可能发生水平转移并向水体释放。因此,文中考察了不同进水流量下AAO反应器在秋季和冬季对ARGs的去除效果及ARGs水平转移过程。监测结果显示,秋季进水ARGs浓度低于冬季,相应的高流量组(high-flow reactor,HFR)和低流量组(low-flow reactor,LFR)出水中sul1、tet X、erm B、intI1和16S r DNA浓度也低于冬季。秋季LFR出水ARGs浓度高于HFR,冬季两者近似。这反映了季节和进水流量会影响AAO反应器对ARGs的去除。两组反应器在秋季和冬季对不同种类的ARGs对数去除率在0.72~1.85 log。值得注意的是,虽然秋冬季节两组反应器的出水ARGs浓度均低于进水,但是LFR出水中sul1、tet X和blaTEM的相对丰度却高于进水,推测部分ARGs可能发生了向无抗性菌株水平转移的过程。因此,从控制ARGs排放的角度,需对AAO反应器出水进行消毒等处理,以进一步降低ARGs浓度与其相对丰度。

水厂铝盐污泥为除磷填料的雨水径流污染控制技术

针对金泽水源地雨水径流磷污染控制需求,以及现有雨水处理技术中传统填料对溶解性磷的去除率有待进一步提高的问题,开发出以给水厂污泥为基材的除磷颗粒,并通过低浓度、短时间、少用量的盐酸浸泡改性强化了除磷效果。当使用改性除磷颗粒作为主体填料,构建雨水源头处理的生态滞留池或末端处理的滤池时,过滤装置具有表面水力负荷高、出水磷浓度低的优点。中试装置运行结果表明,当表面水力负荷为0.25 m^3/(m^2·h),进水磷浓度约为1 mg/L时,出水磷浓度仍可稳定低于0.2 mg/L,溶解性磷的去除率高于80%。

水厂污泥制备除磷颗粒的盐酸改性参数优化及机理

水厂污泥产量逐年增加,将其干化后制成除磷颗粒是一条可行的资源化利用途径。针对颗粒状污泥的强化除磷改性进行探索,并使用连续流过滤试验进行验证。试验使用不同浓度盐酸对污泥颗粒浸泡不同时间,进行磷吸附的动力学和热力学测试,考察Al3+释放过程。结果显示:盐酸改性可以提升污泥颗粒的除磷效果;颗粒在最优改性条件下,即盐酸浓度为0.125 mol/L、浸泡时间为2 h时,除磷速率最快,饱和吸附容量最高,与原始颗粒相比提高了43%;在该工况下,颗粒Al3+释放最快,平衡时的释放量最高,这可能有助于除磷效果的提升。连续流过滤试验结果显示,原始颗粒的填料柱会更早穿透,而改性颗粒的填料柱运行时间更长。

臭氧微纳米气泡技术在水处理中的应用进展

臭氧是水处理领域常用的氧化剂之一,在水处理领域应用广泛。微纳米气泡技术由于其不同于普通气泡的特性,在水处理领域显现出良好的应用前景。文中阐述了微纳米气泡特性及优势,总结了臭氧在水处理应用中存在的主要问题,并综述了臭氧微纳米气泡技术在水处理中的应用现状和前景。

基于纳米气泡臭氧氧化的剩余污泥内碳源强化脱氮技术研究

剩余污泥含有丰富的碳源,因此探索用纳米气泡臭氧处理剩余污泥,将内碳源释放至上清液中并回用至AAO污水处理系统的缺氧段。结果表明,纳米气泡臭氧处理后的剩余污泥上清液SCOD浓度达到1 055 mg/L,SCOD/TN比值为15.8,反映了得到剩余污泥上清液中的内碳源补充的污水有了合适的碳氮比、有利于反硝化。长期试验结果表明,加入内碳源的AAO污水处理装置出水TN浓度由23.1±4.7 mg/L下降至15.0±6.0 mg/L,说明利用纳米气泡臭氧处理后的剩余污泥上清液可以明显提升AAO污水处理系统的脱氮效果。

面向道路利用的污泥焚烧灰渣性质测试与分析

近年来,污泥焚烧逐渐成为污泥处理的主要方式之一,但焚烧灰渣中含有重金属等有害物质,一旦处置不当将导致对环境的负面影响,因此,合理的处理方式非常重要。对污泥焚烧灰渣进行道路利用可实现解决处置问题与节约筑路成本的双赢,文中对上海市两座大型污泥处理厂A和B的污泥焚烧灰渣的粒度分布、矿物组分以及重金属含量等进行了测试与分析。研究表明,污泥焚烧灰渣的粒度分布与道路面层所需的矿物填料相似,并且其矿物组成与道路基层所需的火山灰质等水泥辅料相似,此外,焚烧灰渣中重金属元素含量除Cr外均能满足标准,且浸出浓度超标的风险较低。因此,污泥焚烧灰渣作为道路建材具有一定的应用前景。

水量冲击对AAO系统中微生物群落结构的影响

为进一步明确AAO系统抗水量冲击能力,文中通过AAO中试试验对比了1.5倍水量冲击前后AAO系统出水水质变化,并采用高通量测序技术对水量冲击前后好氧区活性污泥的微生物群落结构进行分析。在1.5倍水量冲击期间,出水CODCr变化较小,出水氨氮和TN明显上升,出水TP呈先升高后下降趋势。水量冲击后,微生物物种总数下降、群落多样性下降、微生物群落结构发生变化,其中,拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度变化最为明显,相比水量冲击前降低了18.15%,变形菌门(Proteobacteria)和绿菌门(Chlorobi)的相对丰度上升了10.80%、10.64%。对比水量冲击前后污泥中主要脱氮除磷功能菌属分布特征,发现系统中的氨氮氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)、亚硝酸氮氧化细菌(nitrite oxidizing bacteria,NOB)和大部分具有反硝化功能的菌属受水量冲击影响,相对丰度下降,导致出水氨氮和TN上升,而系统中的聚磷菌的Candidatus accumulibacter相对丰度明显上升,生物除磷效果提升。

消毒副产物预测模型的研究进展:经验模型

消毒副产物(DBPs)是饮用水消毒过程中的反应产物,严重威胁人体健康,因此建立相关模型、预测其浓度、实现精准控制显得尤为重要。综述了DBPs预测经验模型的研究进展,简要回顾了当前常见的消毒手段、DBPs种类以及对应的相关规范标准,并分别探讨了基于回归和基于机器学习的DBPs模型原理,对采取这2种方式构建的模型预测效果进行总结和评价。其中,重点分析了3种DBPs预测模型的机器学习算法原理,即随机森林算法、支持向量机和人工神经网络。提出了当前DBPs预测模型存在的问题,并展望了其未来发展方向,旨在推动构建精准度更高、适用性更强的DBPs预测模型。

供水管网中金属管材的微生物腐蚀机理及防护研究

我国城市供水管网建设初期大多数采用水泥管、镀锌钢管和灰口铸铁管,近年来在供水管网改造工程中均采用了新型金属管材,如球墨铸铁、不锈钢等。研究表明,当金属供水管道长期运输含卤素离子(主要为氯离子)的生活用水时,微生物腐蚀(MIC)现象难以避免和防控。目前,MIC的机理研究在学术界尚未形成统一的认识,主流观点认为胞外电子传递机制(EET)在MIC中扮演了重要角色,该机制可以简述为附着于管壁的特定电活性微生物膜以直接电子传递方式或间接电子传递方式导致管道发生MIC。针对近年来金属供水管网的MIC问题,概述了三类防护方法,包括主流的化学灭菌剂与增效剂联用方法、处于实验阶段的新型纳米材料抗菌剂方法以及抗菌不锈钢管的研发,以期为供水管网中新型金属管材的推广应用提供借鉴。