生态环境城市污泥厌氧消化预处理技术的研究

城市污泥的厌氧消化既可以解决污泥对环境的污染问题,又可以实现污泥的资源化,是污泥处置的理想途径、由于污泥固体的生物可降解性低,影响了污泥的厌氧消化。本文综述了强化污泥厌氧消化的几种预处理技术,包括热解、碱处理、臭氧氧化、超声处理和辐射法,为提高厌氧消化效率开辟了新的途径。     

剩余污泥预处理方法研究现状概述

活性污泥处理会产生大量剩余污泥,在剩余污泥处理过程中,为了加快污泥水解速率,提高厌氧消化性能,污泥预处理技术已成为国内外研究的热点问题。该文就目前常用的物理、化学、生物以及联合处理等几类污泥预处理方法进行了一定的介绍。不同的预处理方法各有利弊,超声波预处理具有作用时间短,处理效率高,能有效提高污泥厌氧消化的产甲烷能力等优点;碱处理可有效提高污泥产气率和脱水性能,但碱处理后的高pH值不利于产甲烷菌的生长,且碱对设备有一定的腐蚀作用;臭氧预处理和生物酶预处理均可提高剩余污泥溶解性,但臭氧生产耗能较高。选择不同预处理方法进行联合处理,往往能够取得更为显著的效果。     

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。     

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。     

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。     

超声与碱联合预处理剩余污泥中温两相厌氧消化

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．     

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.     

双频超声联合稀碱预处理玉米秸秆厌氧发酵工艺参数优化

为了提高秸秆厌氧消化的产气量以及产气效率,采用双频超声波与稀碱相结合的预处理方法对玉米秸秆进行预处理,研究了玉米秸秆质量、超声作用时间、单/双频以及稀碱(2%Na OH)预处理时间对玉米秸秆厌氧消化性能的影响,得到双频超声联合稀碱预处理玉米秸秆厌氧发酵的最佳工艺参数为:秸秆质量52 g,双频超声作用,作用时间30 min,稀碱预处理1.5 d。实验结果表明:采用双频超声最优预处理条件下的厌氧发酵效果最佳,比经稀碱预处理的玉米秸秆沼气产量提高18.00%,甲烷产量提高35.71%,厌氧消化时间缩短21.21%,比单频超声联合稀碱预处理玉米秸秆沼气产量提高12.80%,甲烷产量提高18.32%,厌氧消化时间缩短10.34%。     

厌氧共消化低碳处理餐厨垃圾与剩余污泥的现状与展望

随着我国城市化进程的加快,餐厨垃圾的量不断增加,污水处理厂的新扩建及升级改造在提高污水处理量的同时也增大了剩余污泥的产量,如何有效处理餐厨垃圾与剩余污泥引起了人们的广泛关注。本文阐述餐厨垃圾与剩余污泥厌氧共消化过程中,脂质、氨氮、盐分、辣椒素、微塑料和抗生素等抑制性物质对厌氧共消化过程稳定性的影响及其机制;总结了通过物理、化学、生物等预处理方法去除抑制性物质,添加生物炭、零价铁等强化性物质,以提高厌氧共消化的效能与稳定性;归纳了在餐厨垃圾与剩余污泥处理中将微生物燃料电池、微生物电解碳捕获、热解、微藻等技术与厌氧共消化技术相结合的耦合技术,从而减少餐厨垃圾与剩余污泥处理过程的碳排放,旨在为未来餐厨垃圾与剩余污泥厌氧共消化处理研究提供技术支撑,实现绿色低碳处理,助力我国早日实现碳达峰、碳中和。     

高温好氧强化污泥厌氧消化的最佳曝气量

为探讨城市污泥高温好氧消化(thermophilic aerobic dingestion,TAD)预处理强化污泥厌氧消化(mesophilic anaerobic digestion,MAD)效果,以及对肠道病原菌肠球菌的削减效果.文中分别考察了3组不同曝气量的高温好氧预处理效果.实验结果发现,TAD-MAD工艺中,累计单位进料的甲烷产气量均高于MAD工艺;在最佳曝气量20L/min,预处理前/后溶解性有机质的增长率为23.19%;后续厌氧消化过程中,预处理组相比于原泥组,产甲烷量增长了28.73%,且3组预处理强化厌氧消化过程中挥发性固体有机物削减率均达到40%以上,高温好氧—中温厌氧消化污泥处理过程中,肠球菌的削减率达到63%,效果显著.     

处理污泥的"热水解-ASBR"组合工艺研究

近年来污泥"热水解-厌氧消化"处理工艺备受重视,在考察热水解预处理对污泥化学成分及厌氧消化性能影响的基础上,利用厌氧序批式反应器(ASBR)代替传统的连续流搅拌反应器(CSTR),从而建立了"热水解-ASBR"新工艺.研究表明,热水解预处理能改善污泥的厌氧消化性能,最合适的预处理条件是热水解温度170 ℃、热水解时间30 min.热水解污泥厌氧消化时,在水力停留时间(HRT)为20,10,7.5和5 d的条件下ASBR的有机物去除率和甲烷产气率均比CSTR的高,且ASBR合适的HRT为10 d.此时"热水解-ASBR"工艺的TCOD去除率和甲烷产气率比"热水解-CSTR"工艺分别提高27.93%和25.14%.     

卵形厌氧消化池的工程应用

污泥厌氧消化工艺是城市污水厂污泥稳定处理的主要技术之一,结合笔者近年来进行的工程设计工作,介绍了污泥厌氧消化反应器——卵型消化池的工程应用,并指出了污泥厌氧消化反应器设计与运行中值得关注和探讨的问题。     

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.     

污泥高级厌氧消化前后的热风对流干燥特性

利用热风对流干燥技术对脱水污泥及高级厌氧消化后的污泥进行了对流干燥试验。研究了风温、风速和样品厚度对污泥的干燥效果。结果表明,在相同的工况下,高级厌氧消化后的污泥的干燥效率高于脱水污泥的干燥效率。在风温、风速和污泥厚度分别在120℃、6 m/s和10 mm的工况下,脱水污泥的最高干燥速率为80.7 mg/(g·min),而厌氧消化沼渣的最高干燥速率为486.2 mg/(g·min),厌氧消化沼渣的干燥速率是脱水污泥干燥速率的6倍。在实际处理中,污泥可考虑先经过高级厌氧消化之后,再通过对流干燥达到减量的目的。     

污泥厌氧消化工艺设计探讨

污泥处理是城市污水处理的一个重要环节,而厌氧消化是污泥稳定的重要处理方法,但有关研究设计和实践的经验不多。针对污泥厌氧消化的工艺设计,探讨了消化方式、池容、池形、搅拌、加热与气体收集系统设计等几个典型问题。     

低温短时热水解对剩余污泥厌氧消化的影响及相关性分析

研究了70～120℃,20min热水解预处理对剩余污泥有机物溶出、重金属释放及厌氧消化的影响.试验结果表明,化学需氧量、碳水化合物、蛋白质、DNA及氨氮(NH4—N)等指标的溶出在110℃以下都随着温度增加而增加,且在90～100℃之间有显著跳跃性增长,在120℃反而有所下降.污泥中微生物细胞在100℃时破裂.通过研究挥发性固体(VS)去除率和沼气产率来表征低温热水解对厌氧消化的影响,这2项指标均在110℃取得最大值.在上述研究基础上进行了相关性分析及回归分析,结果表明,所有的有机物溶出指标及厌氧消化性能均与预处理温度有显著的相关性,而单位降解VS产气与碳水化合物及蛋白质的溶出率呈很好的多元线性关系.     

厌氧系统中热处理对污泥减量化的影响

为了研究热处理污泥和原污泥的混合比对污泥减量化和污泥厌氧消化的影响,将原污泥和热处理污泥按一定比例进行混合后,投入厌氧反应器中进行消化.研究结果表明,该处理既可以提高污泥减量率,又能改善污泥厌氧消化性能,提高污泥产气量.各实验组在混合初期由于溶液的水解酸化作用,pH值均有所下降,而后逐渐恢复到中性;氨氮浓度稳定上升,不仅抵偿了有机酸浓度增大造成的pH下降,而且提高了污泥体系的缓冲性能,有利于后续的厌氧消化;各实验组的SS浓度变化幅度相当,SCOD浓度降解度最大的是混合比为3：1实验组,达到80%,较原污泥提高了26%.     

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.     

亚铵法竹浆黑液高温厌氧消化的可能性研究

亚铵法竹浆黑液是含高浓度亚硫酸盐和硫酸盐的有机废水,处理难度很大.作者对该黑液进行了高温厌氧消化的可能性研究,结果显示在(53±1)℃的条件下SO2-3、SO2-4、黑液的50%IC(抑制浓度)分别为174mg/L、10627mg/L、4675mgCOD/L,表明对该废水进行高温厌氧消化是具有可能性的,但必需采取预处理且污泥需长时间的驯化培养.