超声与碱联合预处理剩余污泥中温两相厌氧消化(英文)

以长春西郊污水处理厂(A/O工艺)剩余活性污泥为研究对象,考察了超声与生石灰联合预处理对后续剩余污泥两相中温厌氧消化的影响。结果表明:联合预处理的剩余污泥经过厌氧消化后,平均VS去除率约为49.4%,污泥含水率从97.6%降低至93.8%。SEM分析表明两相反应器内污泥絮体被充分破坏。厌氧消化过程中在产酸相和产甲烷相内,NH4-N浓度均有提高,但是没有出现磷的显著释放。     

污泥超声预处理促进厌氧消化反应试验

利用低频超声技术，对污水厂剩余污泥进行破解处理，研究破解反应对提高厌氧消化反应速率和效率的影响，试验结果表明，与未预处理污泥相比，超声破解能够明显提高污泥厌氧消化的生物气产量和有机物去除率，缩短厌氧消化时间．在5—15min的超声破解时间范围内，破解时间越长，厌氧消化效率提高越大，污泥经超声波预处理后，在生物气产量和有机物去除率维持稳定的条件下，厌氧消化时间可由一般20d缩短到8d．并且发现，经破解的污泥，当厌氧消化时间缩短时，单位污泥的产气率反而呈增加趋势．     

基于文献计量学分析的剩余污泥厌氧消化预处理研究进展

污水处理过程中会产生大量剩余污泥,对剩余污泥进行厌氧消化处理既能减少环境污染,又能回收能源。本文基于文献计量学方法和可视化工具,对中国知网(CNKI)数据库和Web of Science核心数据库2003—2023年间收录的相关文章进行梳理,对当前剩余污泥厌氧消化处理的研究热点领域进行比较分析,并对剩余污泥成分、理化特性和厌氧消化预处理方法进行文献综述。研究表明,剩余污泥厌氧消化产生甲烷是该处理技术的重要目的,预处理技术与剩余污泥处理存在重要关联性;物理、化学和生物酶等不同预处理技术对产沼气量有较大影响,针对污泥本身的理化性质而采用更加合适的预处理技术,能够在节约成本的同时进一步提高剩余污泥资源化利用程度。     

高温预处理对污泥厌氧消化影响的研究

针对抚顺市三宝屯污水处理厂所产生的剩余污泥,在高温条件（70℃）下预处理后在34℃条件下厌氧消化,与无预处理的一步厌氧消化反应进行对比,检验高温预处理对剩余污泥减量化的影响.结果表明,两天预处理后,有机物从污泥中溶出,上清液的COD达到8 980 mg/L,而原污泥上清液的COD只有1 083 mg/L;经过16 d的厌氧消化后,COD、VSS去除率比未预处理的各提高了11.3%、12.3%,总产气量则增加了74 mL,且污泥停留时间可缩短到12d;污泥的沉降性能得到明显改善,pH值明显降低,低至6.1,有机酸浓度明显增大,达到1 058 mg/L（以乙酸计）,但是在厌氧消化过程中产生高浓度的氨氮,使系统保持很好的缓冲能力.而未预处理的污泥在厌氧消化过程中pH值只是在7.1~7.6之间变化,没有明显的产酸阶段.     

碱处理对剩余污泥预处理的研究

污泥固体的水解是厌氧消化的限速步骤,污泥预处理的目的就是破坏污泥的结构及细胞壁,使污泥的絮体结构发生变化,细胞内含物溶出,进入水相,加快厌氧消化速率。本文研究了加碱对污泥性质的影响,全面了解剩余污泥减量化过程中细胞物质的释放规律,还对碱预处理方法对污泥的融胞机理进行了分析。结果表明,碱处理效果最好,释放的SCOD最高（937.984mg/L）,处理后污泥液相中蛋白质、总糖、DNA均增加最多。     

热—碱联合处理改善污泥厌氧消化性能的研究

针对污泥厌氧消化过程中水解速率缓慢的问题,采用热—碱联合的处理方式处理污泥,分别考察热碱处理温度、时间、pH等因素对污泥的破解效果,以污泥上清液中溶解性蛋白质、溶解性多糖、SCOD及COD溶出率来表征对污泥的破解程度,通过生化甲烷势(BMP)试验来评价热碱处理对厌氧消化性能的改善。结果表明,剩余污泥经过热碱处理后COD溶出率、SCOD、溶解性蛋白质及溶解性多糖浓度明显升高,高温及强碱性条件对破解污泥有明显效果,在pH=12、 90℃的条件下处理120 min破解效果最佳,经过预处理的污泥厌氧消化20 d累积甲烷产量1 508 mL,甲烷产率为70.07 mL/g,未处理污泥累积甲烷产量547 mL,甲烷产率为24.14 mL/g,热碱处理后污泥厌氧消化性能得到明显提升。     

超声波促进石化污水厂剩余活性污泥厌氧消化

采用超声波技术分解石化污水厂剩余活性污泥(以下简称“污泥“),考察了超声波对污泥后续厌氧消化的影响.研究表明,超声波可有效分解污泥,提高污泥中溶解性化学需氧量(SCODCr),加速污泥的水解速度,提高污泥厌氧消化效率.在2 000 W/m2超声声强下处理60 min的污泥,厌氧消化25 d累积产生的气体比未处理污泥产生的气体提高了60%以上.厌氧消化10 d,有机物去除率达到40%,比未处理污泥提前约10 d完成厌氧消化.     

污泥消化前的预处理效果比较

比较了活性污泥采用碱处理、碱处理与超声处理（20kHz,150w）不同组合预处理的效果。在溶解效果实验中,采用碱预处理,溶解性COD与TCOD的比值可增大到30.1％,再接超声处理,该比值可增大到79.3％;如同时采用碱和超声处理,该比值达到75.9％。在后续BAP实验中,初始活性污泥中挥发性脂肪酸与TCOD的比值小于10％,采用碱预处理,该比值可增大到30％,再接超声处理,该比值可增大到59％;如同时采用碱和超声处理,该比值达到最大值80％。此外,同时采用碱和超声处理可大大缩短预处理时间。因此,将碱和超声同时用于预处理,能有效增加活性污泥中挥发性脂肪酸的产量、改善后续的消化过程。     

污水处理厂剩余污泥中高温厌氧消化对比试验

针对城市污水处理厂剩余污泥采取中温(33℃)和高温(57℃)厌氧消化对比试验,进行污泥减量化与资源化研究。结果表明:在高温条件下进行污泥消化处理要比中温下进行污泥消化处理的效率高出一倍;污泥投配率增加时,挥发性脂肪酸的浓度急剧上升,pH值下降,当反应器趋于稳定时,挥发性脂肪酸的浓度开始下降,相应的pH值也缓慢回升,污泥上清液碱度在每个投配率下基本上是呈先下降后上升的趋势;在高温下pH、VFA、碱度随着污泥投配率的变化要小于中温条件下消化反应的变化情况。     

炼油厂剩余污泥高温厌氧消化实验研究

针对某石化公司污水处理厂的剩余污泥,采取动态半连续流高温厌氧消化装置进行实验研究．通过对系统进行每天定量投配生活污泥,考察系统中pH值、VFA及投配率的变化情况．经消化历程实验发现,剩余活性污泥有较好的消化性能,消化1个周期约为20～25d;消化系统的pH值保持在6．5～7．5之间,且碱度维持在2500mg／L的情况下,有较强的缓冲能力,污泥投配率增加时,未发生酸化现象．结果显示搅拌可以增加产气量;某石化公司污水生化处理剩余污泥的C／N值在10左右,在未经对其调配的情况下,进行厌氧消化处理,未发生由于含氮量过高而引起的pH值升高的现象．     

污泥超声破解预处理的影响因素分析

通过投加自由基消除剂NaHCO3屏蔽自由基氧化作用的方法，研究了超声破解污泥的主要途径以及各途径对超声破解污泥的贡献．根据超声破解污泥的动力学模型，得出了各因素对超声破解污泥的影响程度．结果发现，声能密度为0．096W／mL时，超声破解污泥的主要作用力是水力剪切力，羟基氧化几乎不起作用；声能密度为0．384W／mL时，水力剪切力与自由基氧化在超声破解污泥反应中所占的比例分别为80．85％与19．15％；声能密度为0．72W／mL时，水力剪切力与自由基氧化在超声破解污泥反应中所占的比例分别为74．14％与25．86％．所以，超声破解污泥的主要作用途径是水力剪切力的机械作用．由溶解性化学需氧量(SCOD)增加值为因变量的动力学模型可知，在各影响因素中，pH值对超声破解污泥的效果影响最大．     

絮凝剩余污泥中温和高温共厌氧消化研究

研究了剩余污泥中添加阳离子聚丙烯酰胺(PAM)与酒精糟液共厌氧中温和高温消化对产气量和消化污泥的影响.结果表明: 当添加与污泥总固体的质量比为5～10 g·kg-1干泥时,与中温厌氧消化相比,高温厌氧消化具有明显的产气优势;在添加相同PAM质量下,与高温厌氧消化相比,中温厌氧消化后污泥的污泥体积指数更小.此外,添加PAM的共厌氧消化污泥沉淀性能与污泥颗粒尺寸和黏度有明显相关性.PAM对共厌氧消化反应影响既有增加厌氧活性微生物密度又有增加传质阻力的双重作用,挥发酸不是抑制反应因素.     

添加PAM对剩余污泥共厌氧消化的影响

考察了含聚丙烯酰胺(PAM)剩余污泥在3种温度下与酒精糟液共厌氧消化的运行及厌氧污泥性质.结果表明:与没有添加PAM的共厌氧消化相比,当PAM与剩余污泥中总固体的质量比w为10 g·kg-1时,在35、45、55 ℃下共厌氧消化后污泥的日产气量分别减少了32.2%、31.6%和29.8%;当w为20 g·kg-1时,日产气量分别减少了41.7%、36.9%和47.4%.在同一种温度下,随着PAM添加量的增加,化学需氧量、总固体、挥发性固体的去除率逐渐减小,污泥黏度不但受到温度的影响,而且要受到PAM添加量的影响.当w为40 g·kg-1时,与低混合搅拌强度下的产气量相比,55 ℃时高混合搅拌强度下的产气量增加最大,35 ℃和45 ℃时产气量增加并不明显.沉淀性能最好的是35 ℃下厌氧消化污泥,沉淀性能最差的是55 ℃下厌氧消化污泥.     

污泥超声破解的最佳超声频率选择

超声破解是促进污泥厌氧消化的一项新技术,超声频率选择直接影响污泥破解效率和能耗.以污泥溶解性化学需氧量增加值和平均粒径为参数,通过多种低频超声破解污泥试验,得出最佳超声频率和组合方式.同时用热敏探头法分别测量蒸馏水和污泥中、不同超声频率下声强沿超声波反应器换能器轴线的分布,得出最强声强的超声频率为28 kHz.     

高温厌氧下腐殖土对改善活性污泥性质的影响

以提高活性污泥脱水性能、减量化、稳定化为目标,通过考察毛细吸水时间、有机元素组成、有机物分子量分布、傅立叶红外光谱等指标,探讨在55°C高温厌氧条件下腐殖土的投加量、反应时间对活性污泥脱水性能、元素组成及结构特征的影响.研究结果表明,污泥脱水性能随腐殖土投加量的增加而提高,且脱水时间减少9.5%～38.4%;在腐殖土的作用下污泥中富里酸(FA)相对分子量分布指数Mw/Mn随投加量递减,小分子量有机物数量的比值由50%提升至70%;污泥中腐殖酸(HA)的傅立叶红外光谱图中腐殖土投加前后在1 654,1 540,2 925cm-1峰处有明显的降低,表明腐殖土投加增强HA芳构化程度,提高处理后污泥的稳定性和成熟度;有机元素、总有机碳分析亦得到类似的结论.     

鸡粪高温厌氧消化

鸡粪高温(50℃)厌氧消化的实验室试验结果表明,进料浓度为3％vs和6％vs,滞留期为10d和5d的平均产气率分别为0.9,1.4、1.5,2.2 L·L~(-1)·d~(-1)。从产气率、滞留期、甲烷含量、发酵液中挥发酸和NH_4~+-N含量分析,进料浓度3％vs,滞留期为5d可得到理想的处理效果。     

气浮浓缩污泥两相厌氧消化

研究了高温酸化 (5 5℃ )、中温甲烷化 (35℃ )两相和中温单相厌氧工艺处理气浮浓缩污泥的性能 .研究结果表明 ,对于较高浓度的气浮浓缩污泥在水力停留时间 (tHR)大于 1 0d ,挥发性固体 (VS)的有机负荷小于 3.77kg·m-3 ·d-1的条件下 ,两相厌氧消化系统去除率可超过 40 % .当tHR降至 7d ,有机负荷升至 5 .38kg·m-3 ·d-1时 ,VS去除率仍可达 35 % .在tHR为 1 0d ,有机负荷为 3.77kg·m-3 ·d-1的条件下 ,两相厌氧消化系统VS去除率要优于单相系统 ,但两相系统的甲烷化罐出现较高浓度的有机酸积累 ,其结果表明对于两相厌氧消化系统 ,不仅要强化产酸罐的水解和发酵的速率和效率 ,而且要避免酸化罐形成的有机酸对甲烷化罐的负影响 ,否则会导致两相系统比单相系统更差的处理性能 ,甚至运行的失败