碳中和背景下碳源捕获的污泥厌氧发酵性能

在“碳中和”的可持续发展理念及自养生物脱氮工艺需低碳高氮的理想进水水质要求下,城市生活污水高效碳源捕获技术得到了快速发展,文章针对该技术捕获的碳源污泥展开厌氧发酵性能研究。结果表明,捕获碳源污泥在厌氧发酵中溶解性有机物SCOD_(Cr)降解率高达约77.70%、挥发性悬浮固体(VSS)降解率为15.26%、发酵过程中总磷(TP)质量浓度为(1.35±0.18)mg/L。此外,捕获碳源污泥发酵平均累积产气量可达到31.43 mL/(g VSS)、709.54 mL/(g SCOD_(Cr)),同时通过三维荧光光谱发现厌氧污泥能直接利用捕获碳源污泥中的碳源进行发酵。相比对照组的厌氧污泥,捕获碳源污泥具有快速发酵、高效产气和污泥减量稳定化的优势,为自养生物脱氮工艺中产生的捕获碳源污泥的处理处置及资源化利用提供了一种新思路。

未来污水处理能源自给新途径——碳源捕获及碳源改向

传统活性污泥处理过程是"以能消能"、"污染物转嫁",处理过程能耗高(消耗化石燃料)并排放大量温室气体(GHG);与此同时,污水中COD蕴含的巨大有机化学能(约1.5~1.9k W·h/m^3)远远未被挖掘及利用,未来污水处理的发展方向是朝着营养物、能源及再生水"三厂合一"模式转变。污水处理过程实现"能量平衡"、"碳中和"的运行关键一是厌氧消化剩余污泥;二是在前端最大程度上实现对进水中有机碳源的捕获/分离,并采用高效厌氧消化与热电联产(CHP)耦合技术实现COD有机化学能向电能的转化,这些年已出现碳源捕获(COD Capture)与碳源改向(Carbon Redirection)技术,国外已经有工程化案例。在量化解析污水中化学潜能的基础上,提出了"碳源捕获"1.0→2.0→3.0技术路线图,综述了目前主要的污水"碳源捕获"热点技术,展示了面向未来的可持续污水处理技术路线图,以期为国内污水厂"碳中和"运行及未来可持续污水厂及生态再生水厂开发提供借鉴。

高负荷活性污泥法用于生活污水碳源回收的研究述评

高负荷活性污泥法具有矿化率低、初级污泥产量大且产甲烷潜势高等优点,在实现污水厂碳中和、能源自给方面展现出巨大的潜力,引发了对该"过时"工艺的再思考、再探索。在总结高负荷活性污泥法在碳源回收方面的研究基础上,介绍了两种高负荷活性污泥法(传统高负荷活性污泥法、高负荷接触稳定法)的工艺流程及其特点;分析了碳源改向的两种途径--生物絮凝和细胞贮存;总结了泥龄、水力停留时间、溶解氧和污泥浓度等工艺参数对碳源回收率的影响;讨论了高负荷活性污泥法数学模型。提出了尚需解决的问题和发展态势,以期为高负荷活性污泥法的研究、设计、运行和优化等提供参考。

一种新兴污水处理碳捕获技术HiCS的研究

高效接触-稳定工艺(High-rate Contact-Stabilization,HiCS)是一种新兴的高负荷活性污泥碳捕获技术,该工艺碳捕获效率高、污泥增量性能好且曝气能耗相对较低,与厌氧氨氧化等技术进行A-B构型联用处理生活污水有望实现污水处理厂的碳中和运行。介绍了HiCS技术的工艺特点和碳捕获机理,分析其与短程硝化反硝化或部分硝化厌氧氨氧化联用的可行性,就污泥龄、水力停留时间和溶解氧等运行参数对HiCS系统效能的影响进行概述。在此基础上,总结阐述了HiCS工艺现存的研究不足并提出展望,以期能为HiCS的深入探究和工程应用提供参考借鉴。