剩余污泥预处理破解液用作反硝化外加碳源的研究进展

预处理剩余污泥可以有效的分解污泥固体,释放出细胞成分和大量有机物,从而提高剩余污泥的厌氧消化速率。预处理后的破解液中含有可以作为外加碳源的有机物,如挥发性脂肪酸(VFAs)等也可以用于解决污水厂反硝化阶段碳源不足而需要外加碳源的问题。介绍了几种预处理方法及其破解液用作反硝化外加碳源的处理效果,并对剩余污泥预处理的研究方向提供了建议。

污水处理厂实现低碳节能运行的技术研究进展

污水处理厂是城市重要的环境基础设施,在运行过程中需要消耗大量电能,排放大量的CH_(4)、N_(2)O及CO_(2)等温室气体,是温室气体主要排放源之一。本文分析了目前国内污水处理厂采用的节能减排措施,介绍了污水处理厂在清洁能源利用、工艺优化和精准智能控制三个方面的技术研究进展,对三个方面中各项措施的试验及运行数据进行对比。并从案例中分析节能减排的实际效果。

污泥水解酸化液用作A^2/O系统脱氮除磷碳源的研究

实际生活污水多属于低C/N值水质,无法同时满足脱氮除磷对碳源的需求。为此,采用批量试验考察了剩余污泥的水解酸化产物用作脱氮除磷碳源的可行性。污泥经水解酸化后SCOD的溶出率达到80%,其中VFAs占43.2%,VFAs总量是生活污水的3倍多。以污泥的水解酸化液和生活污水作为反硝化电子供体时,最大反硝化速率分别为2.7和1.6 mgNO3--N/(gMLSS.h)。将污泥酸化液用作A2/O系统的补充碳源,可提高系统的负荷,对NH4+-N、TN及PO43--P的去除率分别为92%、77.1%和89.4%。其中,对TN和PO43--P的去除率比投加甲醇分别提高了5.2%和4.8%。投加乙酸钠、甲醇和水解酸化液时,A2/O系统好氧区的吸磷速率分别为1.2、0.7和0.9 mgPO43--P/(gMLSS.h)。可见,污泥酸化液适宜用作A2/O系统的补充碳源。

短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺的经济特性分析

重点从曝气量、外加碳源量、剩余污泥量、处理效果等方面对短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺的优点进行了分析讨论。结果证明短程硝化-厌氧氨氧化工艺是一种高效、节能的工艺,对现有的生物脱氮工艺的改造有重要的实用价值。

好氧颗粒污泥稳定性影响因素分析

在内循环气升式间歇反应器对好氧颗粒污泥颗粒化过程进行了研究,从污泥负荷率和碳源特性分析了好氧颗粒污泥的稳定性。以蔗糖为碳源时,反应器在较低的曝气量下生长有大量的丝状真菌,而在较高的曝气量下有利于污泥形成表面光滑的颗粒,但当污泥负荷过低时,光滑的颗粒污泥表面开始迅速生长丝状真菌而导致颗粒污泥不稳定。试验表明以蔗糖为碳源物质形成好氧颗粒污泥速率快,但其操作条件难控制,容易引起丝状真菌的大量生长;以乙酸钠为碳源物质,形成颗粒污泥速度慢,污泥颗粒化程度不高;而以蔗糖与乙酸钠为混合型碳源进行好氧颗粒污泥的培养证明了形成的好氧颗粒污泥表面光滑,没有丝状菌的存在,并且颗粒污泥易于稳定运行。

剩余污泥和餐厨垃圾发酵液作为反硝化碳源可利用性研究

利用剩余污泥和餐厨垃圾发酵液进行反硝化实验,考察其作为外加碳源的可利用性,并验证了发酵液对实际生活污水的脱氮效果。结果表明,相较于产酸总量而言,总挥发性脂肪酸(TVFAs)在发酵液中含量对反硝化效果影响更显著,且TVFAs含量越高,对应的比反硝化速率μ也越高。以pH为7.0、底物的质量浓度120 g/L、有机负荷率8 g/(L·d),污泥停留时间为8 d的实验条件产生的发酵液,TVFAs的质量分数大于85%,以其作为反硝化碳源能够获得较好的反硝化效果,最大比反硝化速率可达14.2 mg/(g·h)。将该发酵液用于生活污水的脱氮处理,当COD/ρ(NO^3^--N)为6时,TN去除率达到85%左右,出水TN的质量浓度低于6 mg/L。

超声预处理剩余污泥水解试验研究

通过改变超声时间、超声密度和水解时间,研究污泥厌氧水解过程中SCOD,NH3-N和TP释放量,最终确定最佳的剩余污泥预处理条件和水解时间。得到的试验结果如下：当剩余污泥超声预处理频率为20~25 k Hz,超声密度为1.6 W/m L,超声时间为15 min,污泥水解1 h时,污泥的释放达到最佳,此时SCOD溶出率高达45.55%,而NH3-N和TP释放量较低,该预处理条件下获得的污泥水解上清液为污水厂提供了有利的补充碳源。

外加剩余污泥水解酸化液碳源时曝气生物滤池的生物脱氮性能

利用剩余污泥水解酸化液作为外加碳源研究中部曝气和底部曝气曝气生物滤池(BAF)处理低碳氮比生活污水时的生物脱氮性能。结果表明,碳源与污水投配的流量比以及是否回流对BAF生物脱氮效果影响明显,气水流量比和回流流量比对BAF生物脱氮效果有一定影响;进水NH4+-N、TN质量浓度和COD分别为43.11、45.07、29.2mg.L-1时,中部曝气BAF的NH4+-N和TN去除率分别为99.04%和78.32%,出水COD为32.4 mg.L-1;底部曝气BAF的NH4+-N和TN去除率分别为98.61%和68.99%,出水COD为28.4 mg.L-1。研究表明,BAF在2种运行方式下可获得良好的硝化与反硝化性能,且不会引起二次污染。

污泥水解上清液作为GS系统脱氮除磷碳源研究

利用超声预处理后的剩余污泥水解酸化产生的有机物物质作为污水厂碳源,不仅有利于解决城市污水厂碳源不足的问题,同时通过剩余污泥的资源化实现剩余污泥的减量化。通过研究得到,污水处理厂剩余污泥经超声(20~25 kHz,1.6 W/mL,15 min)厌氧水解1 h后得到的污泥水解上清液,溶解性COD(SCOD)溶出率为26.5%,其中,挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)约占SCOD的40.3%,VFA中乳酸含量最高。烧杯试验结果表明,污泥水解上清液最大反硝化速率为5.85 mg NO_3^--N/(g MLVSS·h),可以作为反硝化碳源,而最大释磷速率仅为4.57 mg P/(g MLVSS·h),不适于作为生物除磷碳源。由此可见,水解上清液中SCOD的组成直接影响其作为脱氮除磷碳源的可行性。成本分析表明,污泥水解上清液作为碳源可以产生良好的环境和经济效益。

产蛋白酶混合菌系对碱性剩余污泥水解酸化的影响

为提高剩余污泥水解酸化过程中挥发性脂肪酸(VFAs)的累积,从剩余污泥中分离产蛋白酶活力较高的耐碱细菌,并构建产蛋白酶混合菌系.将其接种于碱性(p H 10.0)发酵剩余污泥的不同发酵时期,评价其对溶解性有机化合物和VFAs累积的影响,探讨利用剩余污泥生产VFAs的最佳条件.从剩余污泥中分离到2株产蛋白酶活力较高的耐碱细菌,并构建产蛋白酶混合菌系.在发酵初期接种混合菌系效果最显著,且可缩短发酵启动时间2 d.发酵初期接种混合菌系后,溶解性蛋白质和VFAs质量浓度在第8天均达到最高值,分别为未接种混合菌系样品中相应值的1.25和1.41倍,分别占溶解性化学需氧量(SCOD)总量的29.87%和44.54%.乙酸和丙酸为剩余污泥水解酸化过程中VFAs的主要组分,分别占VFAs总量的50.69%和18.19%.

城市污水厂剩余污泥厌氧发酵产酸中试综合分析

对规模12.5 m^3/d的低C/N混合型城市污水处理厂剩余污泥厌氧发酵产酸中试工艺流程及运行参数进行了介绍,分析了运行效果和经济效益。结果表明,中试对剩余污泥减量化程度达44%~50%,日产酸量46.26~61.36 kg,污泥收益为39.76元/t,投资回收期限为3.5年。中试实现了城市污水厂污泥减量化和资源化,有助于强化低C/N进水水质的污水厂脱氮除磷,具有良好的社会经济效益,可供剩余污泥厌氧发酵产酸技术产业化应用发展借鉴。

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。

高温消化条件下污泥内碳源释放进程及特性

为适应低C/N废水生物脱氮除磷的需求,利用剩余污泥开发内碳源备受重视。本文研究了不同温度条件下污泥消化过程内碳源释放进程的变化特征,探讨了污泥消化过程对上清液中有机物分子量分布的影响。研究表明:消化温度由40℃升至60℃时,污泥挥发性固体物(VS)减量化效果及消化液中化学需氧量(SCOD)浓度明显增加,高温条件有利于污泥内碳源的释放。60℃消化处理120h时,污泥消化体系短链脂肪酸(SCFAs)总量为8797mg/L,C/N(以SCOD/TN表示)、C/P(以SCOD/TP表示)分别达到11.7与38.2;消化温度对污泥上清液中有机物分子量分布影响显著,并使微生物副产物、有机质大分子物质更容易转化为其他代谢中间组分和小分子中间产物。若消化时间超过120h,污泥上清液中Mw>100000的大分子物质呈下降趋势,Mw<10000的小分子物质所占比例逐步增加,但SCFAs总量也呈降低趋势,不利于污泥内碳源的累积。

废弃淀粉乳强化剩余污泥厌氧产酸

通过外加废弃淀粉乳强化剩余污泥厌氧产酸,研究了剩余污泥中颗粒性有机物和溶解性有机物的降解情况,考察了溶解性有机物的组成变化和挥发性有机酸(VFA)的构成比例。实验结果表明:废弃淀粉乳能促进颗粒性有机物的降解,添加废弃淀粉乳后,颗粒性蛋白质(P-P)的降解率从44.32%提升至61.05%,颗粒性碳水化合物(P-C)的降解率从47.71%提高到71.75%;废弃淀粉乳还能够促进未知有机溶解物(U-M)的降解,进而产生更多的VFA,添加废弃淀粉乳后,溶解性有机物中U-M的质量分数从41.22%降低至3.21%,VFA质量分数则从26.04%提高至84.39%。

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。

低碳氮比垃圾渗滤液反硝化过程中内碳源的开发利用技术研究

垃圾渗滤液具有高氨氮、低碳氮比等特点,在反硝化脱氮过程中碳源不足通常会限制反硝化速率,影响脱氮效率。基于此,本文综述了垃圾渗滤液脱氮的主要工艺和技术难点,对反硝化过程中碳源的主要种类进行了介绍,并针对内碳源开发利用中剩余污泥预处理的主要技术进行了总结。

碳排放视角下剩余污泥作为污水脱氮碳源的可行性分析

随着碳中和目标的提出,剩余污泥的资源化利用已经成为一个研究热点。为了从碳排放视角分析剩余污泥作为污水脱氮碳源的可行性,本研究以日处理规模为1×10^(4) m^(3)污水为核算对象,构建了一条剩余污泥碱解液作为脱氮碳源的完整工艺路线,即剩余污泥经Na OH碱解预处理-上清液鸟粪石结晶回收磷-短程硝化耦合厌氧氨氧化脱氮-脱氮除磷后上清液作为脱氮碳源利用,对不同剩余污泥回用比情景下的碳排放量进行核算,分析该工艺的可行性。碱解上清液脱氮会消耗部分碳源,因此本文还对比研究了剩余污泥碱解液仅经磷回收后直接用于污水脱氮的工艺路线。结果表明,剩余污泥碱解液用于污水脱氮过程的碳排放量小于外加碳源情形,其运行成本也低于原污水处理工艺。理论上来讲,污泥回用比越高,全程碳排放量越小,在剩余污泥回用比为100%时,剩余污泥碱解液经磷回收后用于污水脱氮产生的碳排放最小,为0.3096 kg·m^(-3),此时处理每万m^(3)污水的运行成本较原工艺节约1222.0~1261.1元。但考虑到可能会有惰性物质在系统中循环累积,故实际最佳回用比还需深入研究确定。本文的研究成果表明,在污水处理过程中将剩余污泥作为脱氮碳源具有可行性。

垃圾渗滤液处理的常见问题及解决措施

采用MBR工艺处理垃圾渗滤液,通过设置循环水冷却系统,可以有效解决生物池温度过高的问题,保证生物处理正常运行;采用射流曝气,可以有效解决曝气器堵塞的问题;将新鲜垃圾渗滤液引入处理系统,可以解决碳源不足问题;污泥经机械脱水后可采用石灰碱化稳定技术,使污泥含水率降至60%以下。

以剩余污泥水解酸化液为外加碳源的污水生物脱氮

为解决低碳氮比污水生物脱氮过程反硝化碳源不足的问题,利用剩余污泥水解酸化液为外加碳源,通过具有曝气段与非曝气段的一体化曝气生物滤池(BAF),研究低碳氮比污水生物脱氮的性能与工艺条件。实验结果表明,预处理后的水解酸化液VFAs为3 134.9～5 251.4 mg/L、ThODVFAs/COD为59.87%～91.85%,适合作为生物脱氮的外加碳源;水解酸化液的投配量、进水TN浓度对系统生物脱氮效果的影响较大,气水比、曝气段与非曝气段比例对系统的硝化和反硝化性能有重要的影响;在温度为25±1℃,水解酸化液COD平均为7 555.1 mg/L,进水TN、NH4+-N和COD分别平均为43.88 mg/L、39.04 mg/L和56.8 mg/L,碳源与污水投配的流量比为1∶75的条件下,当BAF水力停留时间(HRT)为8 h、曝气段与非曝气段比例为3∶3、气水比为10∶1、回流比为2∶1时,NH4+-N和TN的去除率分别超过98%和75%,出水COD平均为28.6 mg/L。研究指出,剩余污泥水解酸化液经过预处理后可用作低碳氮比污水生物脱氮的外加碳源,有效地提高了反硝化效果,并不会造成二次污染,同时又可以实现剩余污泥的减量化和资源化。

剩余污泥碳源化特性及利用途径研究

以城镇污水处理厂污泥为研究对象,重点分析了碱解、超声处理、超声与碱解联合处理过程中SCOD、NH+4-N、TN、TP的释放规律及污泥减量效果。结果表明:碱解效率随时间的增加和pH值的升高而明显提高,污泥减量作用显著。超声波的破解效率随频率、时间、功率、声能密度的升高而明显提高,超声波频率对污泥破解效率的影响远远大于功率的影响。经超声波破解后释放进入液相的氮、磷量明显低于碱解系统,所以超声波处理剩余污泥更有利于污泥碳源化。经超声波(50 W,40 kHz)预处理污泥样品30 min后再碱解(pH值=12)24 h,污泥减量率为13.3%,上清液的碳氮比值为10.6,碳磷比值为58.8,基本满足增加进水碳源的要求。