鸟粪石成粒法回收污泥液中的磷及颗粒品质表征

为了探究鸟粪石（MAP）结晶成粒法回收污泥液中磷的效果,首先利用模拟污泥发酵液分析了鸟粪石成粒最佳工况,进而研究了污泥脱水液中磷回收及鸟粪石生长情况.采用模拟发酵液得出鸟粪石成粒最优条件为：pH为8.2,水力停留时间（HRT）为41 min,上升流速为400 cm·min-1,磷氮摩尔比为1∶6,此时形成的鸟粪石最大粒径在4～5 mm之间,纯度均在97.5％以上,硬度达到（43.8±1）kg·mm-2.在最优条件下,回收污泥脱水液中的磷,PO43--P最高去除率可达90.5％.并发现高浓度悬浮固体（SS）不利于鸟粪石生成,且培养时间延长不能有效增加各离子去除率及鸟粪石粒径,颗粒最大粒径在2.0～3.2 mm之间,纯度在80％以上（悬浮固体质量浓度小于150 mg·L-1）,颗粒重金属含量符合国家对化肥中重金属含量的规定.

污泥液管道系统沉积物分析与成因研究

针对上海白龙港污水处理厂出现的污泥液管道堵塞问题,开展不同污泥处理单元污泥液性质、管道沉积物性质及成因研究。结果表明,输送混合污泥液的污水干管倒虹管处出现的沉积物主要成分为CaCO_3,含少量石英砂杂质和磷酸盐。由于深度脱水上清液含有大量的Ca^(2+)和CO_3^(2-),其与干化冷却水、污泥浓缩液、污泥脱水液、深度脱水液混合过程中产生明显沉淀物,沉淀物质以CaCO_3为主,与管道沉积物性质相符。

大型污水处理厂污泥液处理的研究

以某大型污水处理厂的污水处理流程为例,分析污泥处理系统产生污泥液的水量、水质特点;同时介绍了为避免污泥液回流而增加污水处理系统负荷所建的除磷池工程参数。相关经验可供类似工程参考。

污泥提取液施用对植物植株形态及产量的影响

本文以万寿菊、百日草、凤仙花3种兼具观赏和应用价值的常用园林植物为研究对象,通过盆栽实验研究污泥提取液施用对3种植物的植株高度、植株重量、茎粗、花直径及产量的影响,考察污泥提取液不同稀释浓度(400、500、600、700、800倍)对3种植物的施用效果,通过综合评估确定其最佳施用浓度。结果表明:污泥提取液施用对3种植物的生长有显著促进作用,在株高、植株重和花产量等生长指标方面都显著优于清水对照组,株高差异可达2倍,效果与部分市售叶面肥产品相近甚至更好。最佳的稀释倍数为600倍左右,如果施用浓度过高,反而抑制植物的生长。此外,各处理之间存在明显的相关性,表明实际生产过程中污泥提取液的施用量可按需适度调控。综合研究结果显示,将污泥提取液转化为液态肥料,可为污水处理厂污泥资源化利用提供新的途径。

污泥脱水液回流对引江水超滤处理工艺的影响分析

水厂排泥水处理过程中会产生较大量的污泥脱水液。为避免南水北调引江水资源的浪费,同时积极推进水厂的“零排放”建设目标,面向以引江水为水源的超滤处理工艺,评价了将污泥脱水液回流至原水池进行稀释回用的可行性。考察了不同污泥脱水液/引江原水混合比例下超滤系统的运行特性,发现当污泥脱水液适当稀释后,其对超滤净水效果和膜污染的影响急剧降低,当稀释比例达到1∶800时,出水水质与跨膜压增长曲线已接近引江原水直接超滤的情况。试验中引江原水的跨膜压增长速率为19.7 k Pa/d,而污泥脱水液原液则达到25.8 k Pa/d。当两者以1∶800比例稀释后,跨膜压增长速率下降为21.3 k Pa/d,接近于引江原水。膜表面微观表征结果显示随着稀释比例的提高,滤饼层厚度、溶解性有机物、特征官能团红外峰强、污染元素相对质量分数均显著降低,逐渐下降到与原水直接超滤相近的水平。引江原水组的超滤膜滤饼层厚度为1.77μm,而污泥脱水液原液组的滤饼层厚度为4.00μm,污染程度较重。两者按1∶800比例稀释后的滤饼层厚度降低至1.82μm,污染程度显著降低。研究结果可为南水北调受水城市超滤水厂的“零排放”建设提供参考。但值得注意的是,污泥脱水液的合理处置与利用问题目前仍处于起步和探索阶段,未来仍需从水质生物安全性和化学安全性的角度加以系统评估。同时可考虑氧化、吸附、微滤分离等预处理手段,以提高污泥脱水液回用过程的安全性。

PN/A工艺在热水解污泥消化液处理工程中的应用研究

利用短程硝化厌氧氨氧化(PN/A)工艺在北京某污水处理厂成功启动了处理热水解污泥消化液的工程,调试运行结果表明:在接种生物膜填料数占总填料数18%和生物膜上厌氧氨氧化菌(AnAOB)占比为6.8%的情况下可快速启动PN/A系统,并在3个月内可以达到设计处理水量,总氮去除负荷为0.26kg/(m^(3)·d),总氮去除率达到80%以上.通过定量PCR检测和高通量数据发现AOB和AnAOB丰度不同的空间分布特点,项目调试过程中氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)和AnAOB均呈稳定增长的趋势,经过3个月启动培养后絮体中AOB丰度达到1011数量级,生物膜中的AnAOB达到1012数量级.实际运行数据证明该旁侧处理系统对水厂主流区产生积极影响,可降低日处理量为40×10^(4) t的污水厂2.9mg/L的进水总氮.另外,在该项目后期运行过程中出现反应池缺氧段和末端游离氨(free ammonia,FA)浓度不足的情况,导致短程硝化过程不稳定,通过控制反应池首端与末端FA浓度及剩余氨氮浓度,可实现对短程硝化过程的快速恢复.

游离氨对老龄填埋污泥脱水液短程硝化的影响

针对老龄填埋污泥高氨氮低碳氮比(C/N)的特点,采用两级AO-MBR工艺探讨短程硝化处理实际老龄填埋污泥脱水液的可行性,在获得稳定的污染物去除效果的前提下,重点考察游离氨(FA)对短程硝化稳定性的影响。结果表明,亚硝酸盐氮(NO_(2)^(-)-N)积累率(N_(NAR))与FA浓度呈二次相关,在较高FA浓度下,一级硝化池(O1)池的N_(NAR)超过50.0%,最高达76.9%,实现了短程硝化,微生物菌群结构信息表明O1池中氨氮氧化菌(AOB)的物种丰度远高于二级硝化池(O2),且O1池中AOB的物种丰度是NO2--N氧化菌(NOB)的10倍以上;FA对AOB的抑制作用符合底物抑制动力学Haldane模型,拟合得到,AOB的最大比增殖速率(μmax)为0.34 g N/(g VSS·d),毒性抑制常数(K_(i))为143.4 mg/L,半饱和常数(K_(s))为38.3 mg/L,综合考虑进水的波动性与实际生产应用,系统FA质量浓度控制在40~80 mg/L为宜。研究结果为未来老龄填埋污泥脱水液处理设施的设计和运行提供了参考。

大型暂存市政污泥临时处理设施的建设实践

早期国内许多城市往往会利用闲置土地或垃圾填埋场进行污泥应急填埋,以暂时解决污水处理厂脱水污泥的去向问题。由于土地资源紧缺和环境政策的日益严格,不满足环保要求的高龄污泥填埋场的再开挖和填埋场地腾出成为急需解决的问题。暂存市政污泥再处理临时设施设计、施工与常规市政污泥相比存在较大的差异,主要体现在使用周期短、体量大、污泥性质复杂、污泥液处理难等方面。项目建设既要满足高周转利用、泥性适应广的要求,又要实现泥、水、气同步处理达标。污泥采用了“稀释+绞吸+除渣+污泥调理+低温真空脱水干化”异位处理工艺,脱水滤液采用了“预处理+生物池/AO/MBR/NF/RO”处理工艺,在某大型暂存市政污泥再处理工程中得到了成功的应用和实践,对今后类似工程的建设具有一定的指导意义。

预处理对污泥水热液污水生物脱氮效能的影响

剩余污泥水热液用作碳源进行污水生物脱氮时,可被微生物利用的有效碳源含量较低,并且污泥水热液中的氮磷负荷会影响微生物脱氮效能。考察不同预处理方法(碱催化、多种酸催化及超声和冻融处理)对污泥水热液成分组成的影响,取好氧生物处理试验后可生化性能较好的污泥水热液进行反硝化试验,探讨预处理后污泥水热液的水质特性及其作为反硝化碳源的脱氮效率。结果表明:经144 W功率超声预处理后,水热过程污泥的溶出效果最佳;H_(2)SO_(4)催化有助于污泥水热液中蛋白质的水解,联用超声后可进一步促进蛋白质的水解,使污泥水热液中有机氮的比率下降。由此可见,超声或酸化联合超声预处理能够强化污泥水热液作为反硝化脱氮碳源的效能。

膜生物反应器内气液与污泥三相流动的数值模拟

将污泥作为独立的一相,对膜生物反应器内气-水-污泥三相流动进行计算流体力学模拟,不仅得到反应器内流体力学特性和气体分布,还获得污泥的流动与沉降特性,分析了易发生污泥沉降造成膜污染的区域.探讨了曝气气泡大小、曝气面积及曝气位置的影响,以期获得减小膜污染的最佳操作条件,优化反应器的结构设计.在本研究范围内,当曝气管距离膜单元底面350 mm,曝气面宽度2 mm,且气泡直径为4~6 mm时,污泥沉积导致膜污染的风险最小.由于膜生物反应器内气-水-污泥三相流动的数据较少,为了验证,将水与污泥的混合物简化为液相,进行气-液两相流动的模拟,并与文献的两相模拟结果比较,二者吻合较好,证明本模拟方法和结果的可靠性.

热和Fe^(2+)共活化Oxone法深度处理填埋污泥脱水液

采用热和Fe^(2+)共活化Oxone法深度氧化处理填埋污泥脱水液,分析了Oxone投加量、温度、pH值对有机物去除效果的影响。结果表明,该氧化体系对胡敏酸类物质具有较好的去除效果;COD降解符合准二级动力学模型,改变Oxone投加量和pH值会影响有机物基团的降解顺序。在污泥脱水液初始COD为(600±22)mg/L,温度为45℃,pH值为2,Oxone投加量为17.9 mmol/L,Oxone/Fe^(2+)摩尔比为50时,COD去除率达到31.2%,最终出水COD为423 mg/L,达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)的A级排放标准。

生化法耦合臭氧氧化工艺深度处理污泥干化冷凝液

针对污泥干化冷凝液这类高氨氮、高油分工业废水,设计了一套“隔油-气浮-A~2O-MBR-臭氧催化氧化”联用工艺对其进行深度处理。常规工况下COD、TN、NH_(3)-N和TP的去除率均能达到99%以上,但TN与NH_(3)-N指标仍然超出地表Ⅲ类水标准。针对A~2O模块的进水流量、回流比进行调控,建立多模块组合工艺的Optimal(custom) Design模型,模拟理论出水TN与NH_(3)-N低于1.0 mg/L的工况,并通过14 d连续稳定运行验证了出水TN与NH_(3)-N最低工况的合理性。对冷凝液处理过程中油分的沿程分布进行了探索,其中物理隔油对油分的去除率为84.42%,剩余油分由A~2O+MBR的生物消耗与污泥吸附去除。分离获得的油分热值为37.26 MJ/kg,与煤按比例掺烧后可用于电厂发电,解决火电厂废油处置问题的同时又提高了燃煤放热量。

臭氧催化氧化与电芬顿工艺在污泥干化冷凝液深度处理中的对比分析

燃煤耦合污泥发电系统产生的污泥干化冷凝液,这类高氨氮、高油分工业废水经常规理化处理后仍含有部分难降解有机物,对比臭氧催化氧化工艺和电芬顿工艺,经过14天连续稳定运行,二者产水COD均低于20mg/L,去除率分别为76.1%和69.6%。臭氧催化氧化工艺系统吨水处理成本为1.43元,电芬顿工艺系统吨水处理成本为2.77元,臭氧催化氧化工艺运行成本低,具有更好的经济性。

一体式厌氧氨氧化工艺处理高氨氮污泥消化液的启动

利用新型固定生物膜一活性污泥反应器处理实际污泥消化液,通过接种短程硝化污泥和厌氧氨氧化生物膜填料,逐渐提高进水氨氮浓度并控制溶解氧浓度在0.11～0.42mg/L,系统在65d内实现了短程硝化-厌氧氨氧化反应的启动.反应器系统稳定运行阶段具有良好的污染物去除效果,进水COD和氨氮浓度为921和1120.8mg/L,COD、氨氮和总氮去除率分别为66.8%,99.0%和94.4%,总氮去除负荷为0.27kg N/（m3·d）.试验表明采取逐步提高进水中消化液比例的策略,有利于一体式厌氧氨氧化工艺的快速启动.进一步分析发现系统同时存在厌氧氨氧化和反硝化的脱氮途径,对总氮去除的贡献率分别为67.4%～91.1%和8.9%～32.6%。

ZnAlLa类水滑石对污泥脱水液中磷酸根的吸附

通过共沉淀法合成了ZnAlLa三元类水滑石,并考察了其结构特征和对磷酸根的吸附性能。结果表明,在保持类水滑石层状结构的条件下,La的适量掺杂可增强吸附剂对磷酸根的吸附。当Zn∶Al∶La摩尔比为2.00∶0.90∶0.10时,ZnAlLa类水滑石在24h内对污泥脱水液中磷酸根的吸附量为35.15mgP.g-1,比无La时的吸附量提高了41.9%。300℃焙烧处理后,ZnAlLa样品转化为亚稳态的复合金属氧化物,同时比表面积明显增加,其磷酸根吸附量约为焙烧前的1.48倍。ZnAlLa对磷酸根的吸附在pH变化及竞争离子存在时表现出较强的稳定性。该吸附剂对污泥脱水液中磷酸根的吸附符合假二级吸附动力学;吸附等温线表现为Langmuir型。

半短程硝化-厌氧氨氧化处理污泥消化液的脱氮研究

采用实验室规模的半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺,研究了对高氨氮、低ρ(C)/ρ(N)污泥消化液的处理能力.结果表明,在A/O反应器中,短程硝化在温度9～20℃、平均ρDO=5.4 mg/L、SRT值为30 d左右时,进水氨氮负荷0.64 kg/(m3.d)的条件下,经过29 d得以实现,通过控制游离氨ρFA>4 mg/L时,此后,从30—96 d,出水亚硝氮累积率维持在70%左右;短程硝化实现之后,进而实现了半短程硝化,出水氨氮与亚硝氮浓度比维持在1∶1.32左右;采用UASB反应器,接种由好氧颗粒污泥、厌氧颗粒污泥、氧化沟活性污泥及短程硝化活性污泥组成的混合污泥,在避光、厌氧、(30±0.2)℃、pH=7.3～7.9条件下,以污泥消化液经短程硝化处理后的出水为进水,初期进水氨氮、亚硝氮容积负荷分别为0.07、0.10kg/(m3.d),经过24d运行,氨氮和亚硝氮开始出现同步去除现象,195 d时总氮去除负荷达1.03 kg/(m3.d);待半短程硝化运行稳定和厌氧氨氧化反应成功启动后,将二者联立并运行了105 d,最终总氮去除率达到70%.

部分亚硝化-厌氧氨氧化耦合工艺处理污泥脱水液

在缺氧滤床+好氧悬浮填料生物膜工艺中实现部分亚硝化,然后进行厌氧氨氧化(ANAMMOX),考察其对高含氮、低C/N污泥脱水液的处理能力.结果表明,亚硝化反应器在15～29℃、DO6～9mg/L条件下,通过综合调控进水氨氮负荷(ALR)、进水碱度/氨氮、水力停留时间(HRT)等运行参数,可以调节出水(NO2--N)/(NH4+-N)的比率,能够较好地实现部分亚硝化反应以完成厌氧氨氧化.当进水ALR为1.16kg/(m3·d),进水碱度/氨氮为5.1时,出水(NO2--N)/(NH4+-N)在1.2左右,(NO2--N)/(NOx--N)大于90%,进入ANAMMOX反应器的氮物质去除率达到83.8%.

Zn-Al类水滑石吸附污泥脱水液中磷的研究

为了开发一种新型除磷吸附剂,将二价金属离子(Mg2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Co2+)和三价金属离子(Al3+、Fe3+)分别组合,用共沉淀法制备了不同金属组成的类水滑石,研究了类水滑石及其焙烧产物的磷吸附效果。结果表明:Zn/Al摩尔投料比为2∶1的类水滑石300℃焙烧4 h,得到的吸附剂对城市污水处理厂污泥脱水液中磷的吸附容量最高,约40.77 mg/g;在pH中性和弱碱性条件下,Zn-Al-2-300对水中磷的吸附效果较好,吸附动力学符合假二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir吸附等温式;5%NaOH+10%Na2CO3溶液对载磷类水滑石的磷解吸效果最好,其解吸率约为91.17%。

粉煤灰及沸石对污泥回流液中磷的吸附研究

以粉煤灰和沸石作为吸附材料,研究了两者在静态吸附、动态吸附及流化吸附3种运行状态下,对模拟污泥回流液中磷的吸附情况。试验结果表明,粉煤灰及沸石在3种吸附状态下,达到吸附平衡时TP去除率大小为静态吸附>流化吸附>动态吸附。静态吸附效果最好,但达到吸附平衡所需时间最长,相对效率较低;动态吸附吸附平衡时间短,但TP去除率较低。通过对比粉煤灰及沸石在3种不同吸附状态下的吸附特点及效果,得出宜采用中等粒级的沸石颗粒流化吸附处理污泥回流液。

混合污泥接种的厌氧氨氧化处理污泥脱水液的启动

采用UASB反应器,接种由好氧颗粒污泥、厌氧颗粒污泥、氧化沟活性污泥及短程硝化活性污泥组成的混合污泥,以污泥脱水液经短程硝化处理后水质为进水,在温度(30±0.2)℃,pH值7.3～7.9,初期进水氨氮、亚硝氮容积负荷分别为0.07,0.10kg/(m3·d)条件下,经过24d运行,氨氮和亚硝氮得到稳定同步去除,186d时TN去除负荷达0.99kg/(m3·d).启动初期,氨氮、亚硝氮进水浓度分别为20,30mg/L,二者浓度随去除量增加而逐级增加,最高分别达到157,216mg/L;启动过程中,系统受到O2抑制以及O2和亚硝氮基质的连续抑制,分别经过了约10d和30d才得以恢复.厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应与反硝化反应可以共存于系统中,产气量与总氮去除呈正比关系,可及时地指示系统运行状态,对气体成分检测,氮气含量在99.8%.在稳定期ANAMMOX反应呈pH值升高而碱度略有降低.接种混合污泥、低基质负荷启动ANAMMOX,可30d内实现稳定的氨氮和亚硝氮同步去除,180d左右启动成功.