含砂量对污泥碱性发酵产挥发性脂肪酸的影响

我国城市污水处理厂普遍存在污泥含砂量较高的现象。研究了含砂量(15%、30%、45%和60%)对污泥碱性发酵产挥发性脂肪酸(VFAs)的影响。结果表明,含砂量的升高抑制了污泥的水解酸化,含砂量从15%升高至60%,VFAs从(314.0±11.93)mg CODCr/(g VSS)降至(257.1±12.34)mg CODCr/(g VSS)。随含砂量的升高,溶解性蛋白质浓度从(75.83±2.79)mg/(g VSS)下降至(58.40±0.90)mg/(g VSS),类色氨酸和类芳香蛋白质的荧光强度以及小相对分子质量(<1 kDa)蛋白质的浓度均有所下降,Firmicutes(厚壁菌门)、Proteobacteria(变形菌门)及Acinetobacter(不动杆菌属)等水解酸化细菌的丰度也明显降低,进而导致了VFAs产量的降低。本研究对于高含砂量污泥碱性发酵产酸系统的运行优化具有指导意义。

投碱种类和氨吹脱对污泥碱性发酵产酸的影响

采用完全混合式厌氧反应器,比较了NaOH和Ca(OH)2 2种碱试剂对污泥厌氧发酵产酸的作用效果,结合氨吹脱作用考察了NH4+浓度的降低对各有机物水解酸化程度的影响.结果表明在pH值为10的条件下,以NaOH调节的体系中各种有机物尤其是挥发性脂肪酸(VFAs)的量明显高于以Ca(OH)2调节的体系.Ca(OH)2调节的体系中释放出的蛋白质有部分沉淀,磷酸盐含量也较低,小于40mg/L;氨吹脱的体系发酵液中氨氮含量减少了43%,增大了VFAs的积累量;在NaOH和氨吹脱的组合条件下,污泥水解酸化程度最好,SCOD为6732mg/L,蛋白质为2029mg/L,碳水化合物374mg/L,VFAs总量2545mg/L,且氨氮含量低于200mg/L;分析认为氨吹脱作用增大VFAs积累量的原因主要是NH4+浓度的减小,促进了产酸菌对于碳水化合物的发酵.

冻融对碱性发酵污泥脱水性能的影响

为了考察冻融对碱性发酵污泥脱水性能的影响,在自然条件(-19^-13℃)和恒温条件(-8℃)分别对Ca(OH)2和NaOH作为碱试剂的发酵污泥进行了冻融处理,测定了冻融过程中毛细吸水时间(CST)、粒径、70 minSV以及各物质的变化情况.结果表明,冻融对碱性发酵污泥能起到较好的调理效果:对Ca(OH)2作为碱试剂的发酵污泥,CST在自然条件下经6 h冰冻由101.5 s下降到了21.4 s,在-8℃条件下经24 h冰冻可以下降到18.5 s.对NaOH作为碱试剂的发酵污泥在自然条件下冻融72 h,CST由1 058.6 s下降到了33.9 s,而-8℃条件下仍然在300 s以上.通过对冻融过程各溶出物的分析,得出NaOH作为碱试剂的发酵污泥在冻融过程中SCOD(溶解性有机物)、蛋白、多糖、氨氮和磷均有不同程度的下降,而Ca(OH)2作为碱试剂发酵污泥的变化则不大,两种过程中有机酸的均有小幅度上升.试验表明冻融是一种较好的改善碱性污泥脱水性能并且获得较高有机物回收率的方法.

提高污泥碱性发酵挥发酸积累的新方法

为了加大剩余污泥在碱性条件下的水解酸化程度,本研究尝试了两种新的能促进污泥碱性发酵产酸的方式,分别是向批式的污泥碱性发酵系统中投加未灭菌发酵污泥和投加灭菌发酵污泥,结合温度的影响(10℃和35℃)分别考察了这两种方式对污泥水解酸化效果的影响.结果表明,中温有利于水解酶和产酸菌作用的发挥,增大了污泥的水解酸化程度,体系内有明显的挥发酸(VFAs)积累.35℃条件下,两种方式都在很大程度上促进了新鲜污泥的水解酸化程度,经灭菌后的发酵污泥的投加较等量的未灭菌的发酵污泥的投加效果更为显著.前者的水解速率是后者的2倍,发酵末期酸积累量为后者的1.5倍,且前者在较长的发酵时间内VFAs含量维持恒定.分析两种方式能促进污泥水解酸化的原因得到:未灭菌发酵污泥的投加是向系统中引入了一定量的产酸菌,灭菌发酵污泥的投加引入了大量的较易水解的有机底物.水解产物的增加能在更大程度上影响产酸的效果.因此,中温条件下向污泥碱性发酵系统中投加经灭菌处理后的发酵污泥是提高剩余污泥发酵产酸量更为有效的方式.

同时回收氮磷提高碱性发酵污泥脱水性能的机制研究

同时回收氮磷可以显著提高碱性发酵污泥的脱水性能,但是目前对其机制尚不清楚.通过批式试验,研究了ζ电位、二价离子、胞外聚合物、溶解性聚合物以及鸟粪石对碱性发酵污泥脱水性能的影响.结果表明,在最佳回收条件下(pH=10.0,n(P)/n(N)=1.3 mol.mol-1,n(Mg)/n(N)=1.9 mol.mol-1),镁离子不仅能使|ζ|电位减小到14 mV以下,而且使一价阳离子与二价阳离子比例降低到9 mol.mol-1以下;同时回收氮磷可以显著降低溶解性多聚物和胞外聚合物的含量,尤其是溶解性蛋白质和松散型胞外聚合物的含量;这些变化都促进了碱性发酵污泥的脱水.此外,鸟粪石的形成也有助于提高脱水效果.

不同pH值下初沉污泥与二沉污泥厌氧发酵对比

pH值和发酵时间是影响污泥发酵的重要因素。采用序批法分别对初沉污泥和二沉污泥在pH值为5～12时进行发酵，分析了14d内两种污泥的发酵过程。从发酵产物如SCOD、VFAs、蛋白质、碳水化合物的溶出及氮、磷的释放等方面系统地对比了两种不同性质污泥的产物溶出过程及溶出率。结果表明：碱性条件明显有利于SCOD和VFAs的溶出，且SCOD在发酵前期迅速溶出，初沉污泥最佳发酵条件为pH值：9、发酵时间=9．5d，二沉污泥最佳发酵条件为pH值=10、发酵时间=7．5d；初沉污泥能在较短时间内溶出大量VFAs，因此在初沉污泥足量的条件下单独利用初沉污泥发酵是最有效快捷的获取污泥内碳源的方式；稳定后pH值=10时二沉污泥发酵溶出SCOD的量为671．9mgSCOD／gVSS，高于初沉污泥的501．6mgSCOD／gVSS，且氮、磷的释放率也远高于初沉污泥（二沉污泥为52．8mgNH4＋-N／gVSS、13．2mgPO4^3-P／gVSS，初沉污泥为21．8mgNH4＋-N／gVss、3．6mgPO4^3-P／gVSS）。二沉污泥发酵溶出的大量氮、磷会严重加大后续生物处理系统的负荷，因此为减小影响并结合两种污泥各自的发酵特点，建议利用混合污泥发酵来获取内碳源，且较优条件为pH值=10、发酵时间=8d。

污泥发酵液中氨氮和磷的去除方法研究

以污泥发酵液为试验用水,比较化学沉淀法和电解法对氨氮和磷的去除效果。结果表明,化学沉淀法的反应速率很快,1 min内即可达到反应终点;当p H值为10、P/N值为1.13、Mg/P值为1.00时,COD保持率为78%,对氨氮的去除率超过80%,对磷的去除率在90%以上。电解法中,当电流为70 m A、反应时间为3 h时,COD保持率为66%,对氨氮的去除率为26%,对磷的去除率为73%。综合比较对氨氮和磷的去除率、COD保持率及经济成本发现,化学沉淀法具有明显优势。