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Enhancing sewage sludge dewaterability by bioleaching approach with comparison to other physical and chemical conditioning methods

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Journal of Environmental Sciences 2012年第8期24卷 1403-1410页

作者： Fenwu Liu Jun Zhou dianzhan wang Lixiang Zhou Department of Environmental Engineering College of Resources and Environmental ScienceNanjing Agricultural UniversityNanjing 210095China.

The sewage sludge conditioning process is critical to improve the sludge dewaterability prior to mechanical dewatering. Traditionally, sludge is conditioned by physical or chemical approaches, mostly with the addition of inorganic or organic chemicals. Here we report that bioleaching, an efficient and economical microbial method for the removal of sludge-borne heavy metals, also plays a significant role in enhancing sludge dewaterability. The effects of bioleaching and physical or chemical approaches on sludge dewaterability were compared. The conditioning result of bioleaching by Acidithiobacillus thiooxidans and Acidithiobacillusferrooxidans on sludge dewatering was investigated and compared with the effects of hydrothermal （121℃ for 2 hr）, microwave （1050 W for 50 sec）, ultrasonic （250 W for 2 min）, and chemical conditioning （24% ferric chloride and 68% calcium oxide; dry basis）. The results show that the specific resistance to filtration （SRF） or capillary suction time （CST） of sludge is decreased by 93.1% or 74.1%, respectively, after fresh sludge is conditioned by bioleaching, which is similar to chemical conditioning treatment with ferric chloride and calcium oxide but much more effective than other conditioning approaches including hydrothermal, microwave, and ultrasonic conditioning. Furthermore, after sludge dewatering, bioleached sludge filtrate contains the lowest concentrations of chroma （18 times）, COD （542 mg/L）, total N （TN, 300 mg/L）, NH4＋-N （208 mg/L）, and total P （TP, 2 mg/L） while the hydrothermal process resulted in the highest concentration of chroma （660 times）, COD （18,155 mg/L）, TN （472 mg/L）, NH4＋-N （381 mg/L）, and TP （191 mg/L） among these selected conditioning methods. Moreover, unlike chemical conditioning, sludge bioleaching does not result in a significant reduction of organic matter, TN, and TP in the resulting dewatered sludge cake. Therefore, considering sludge dewaterability and the chemical properties of sludge filtrate and result

关键词： sludge bioleaching conditioning filtrate sludge cake

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Biodegradation of aniline by Candida tropicalis AN1 isolated from aerobic granular sludge

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Journal of Environmental Sciences 2011年第12期23卷 2063-2068页

作者： dianzhan wang Guanyu Zheng Shimei wang Dewei Zhang Lixiang Zhou Department of Environmental Engineering College of Resources and Environmental Sciences Nanjing Agricultural University Nanjing 210095 China Department of Biology Hong Kong Baptist University Hong Kong 999077 China

Aniline-degrading microbes were cultivated and acclimated with the initial activated sludge collected from a chemical wastewater treatment plant. During the acclimation processes, aerobic granular sludge being able to effectively degrade aniline was successfully formed, from which a preponderant bacterial strain was isolated and named as AN1. Effects of factors including pH, temperature, and second carbon/nitrogen source on the biodegradation of aniline were investigated. Results showed that the optimal conditions for the biodegradation of aniline by the strain AN1 were at pH 7.0 and 28–35°C. At the optimal pH and temperature, the biodegradation rate of aniline could reach as high as 17.8 mg/（L·hr） when the initial aniline concentration was 400 mg/L. Further studies revealed that the addition of 1 g/L glucose or ammonium chloride as a second carbon or nitrogen source could slightly enhance the biodegradation efficiency from 93.0% to 95.1%–98.5%. However, even more addition of glucose or ammonium could not further enhance the biodegradation process but delayed the biodegradation of aniline by the strain AN1. Based on morphological and physiological characteristics as well as the phylogenetic analysis of 26S rDNA sequences, the strain AN1 was identified as Candida tropicalis.

关键词： aniline aerobic granular sludge biodegradation Candida tropicalis AN1

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去除污泥中重金属铬的生物淋滤反应器设计与应用

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环境污染治理技术与设备 2005年第11期6卷 66-70页

作者：王电站周立祥南京农业大学资源环境学院环境工程系南京210095

用微生物方法去除污泥中重金属(生物淋滤法)是近年来发展的新技术,探索工程化的条件有重要的应用价值.设计了一套容积为1 m3的生物淋滤反应器,由生物淋滤池、搅拌器、曝气器和空气压缩机等构成.其中,搅拌叶轮由平叶桨和斜叶桨组合而成.... 详细信息

用微生物方法去除污泥中重金属(生物淋滤法)是近年来发展的新技术,探索工程化的条件有重要的应用价值.设计了一套容积为1 m3的生物淋滤反应器,由生物淋滤池、搅拌器、曝气器和空气压缩机等构成.其中,搅拌叶轮由平叶桨和斜叶桨组合而成.利用制革污泥进行了半连续的生物淋滤试验,结果表明,在反应器中污泥与菌体和营养物质能充分混匀,经过2～5 d的处理,污泥pH持续下降到2.0以下,污泥中铬的溶出率达90%～99.5%.

关键词：污泥生物淋滤生物反应器设计工程实践

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金属离子对厌氧氨氧化污泥脱氮效能影响

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环境污染与防治 2019年第5期41卷 515-519,525页

作者：袁新明王电站南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095

通过接种厌氧氨氧化污泥研究不同浓度Fe^(3+)、Cu^(2+)和Zn^(2+)对厌氧氨氧化污泥的脱氮效能影响,以及在其最适金属离子浓度下对厌氧氨氧化污泥的长期影响。实验结果表明,进水Fe^(3+)、Cu^(2+)和Zn^(2+)质量浓度分别为0～10、0～2、0～4... 详细信息

通过接种厌氧氨氧化污泥研究不同浓度Fe^(3+)、Cu^(2+)和Zn^(2+)对厌氧氨氧化污泥的脱氮效能影响,以及在其最适金属离子浓度下对厌氧氨氧化污泥的长期影响。实验结果表明,进水Fe^(3+)、Cu^(2+)和Zn^(2+)质量浓度分别为0～10、0～2、0～4mg/L对厌氧氨氧化污泥活性有促进作用;当进水Fe^(3+)质量浓度为10～40mg/L时,厌氧氨氧化污泥活性未受到较大影响,而进水Cu^(2+)和Zn^(2+)质量浓度分别为1～30、4～30mg/L时,随着金属离子浓度升高,脱氮效能逐渐下降,浓度越高,对厌氧氨氧化污泥活性的抑制效果越明显。分别在最适Fe^(3+)、Cu^(2+)和Zn^(2+)质量浓度为6、1、4mg/L的条件下,对厌氧氨氧化污泥进行2个月的长期影响实验发现,加入Fe^(3+)对厌氧氨氧化污泥活性一直有良好的促进效果,而加入Cu^(2+)和Zn^(2+)分别在第19天和第21天开始出现明显的活性下降现象,并且在停止投加金属离子后,短期内活性也未能恢复,混合组未发现明显的抑制或促进现象。

关键词：厌氧氨氧化 Fe^3+ Cu^2+ Zn^2+ 脱氮效能

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UASB联合倒置A^2/O工艺处理猪场废水研究

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环境科学与技术 2019年第2期42卷 170-175页

作者：沈阳王电站周立祥南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095

采用UASB联合倒置A^2/O工艺的小试装置对猪场废水进行处理,重点研究该联合工艺对猪场废水中有机物、氮和磷的处理效果。结果表明,在设定硝化液回流比为300%,进水流量为1 L/h的条件下,对应UASB和倒置A^2/O工艺水力停留时间(HRT)分别为10... 详细信息

采用UASB联合倒置A^2/O工艺的小试装置对猪场废水进行处理,重点研究该联合工艺对猪场废水中有机物、氮和磷的处理效果。结果表明,在设定硝化液回流比为300%,进水流量为1 L/h的条件下,对应UASB和倒置A^2/O工艺水力停留时间(HRT)分别为102 h和124 h时,UASB联合倒置A^2/O工艺系统对COD、氨氮、TP的累计平均去除率分别达到97.20%、84.19%和65.79%,最终沉淀池出水浓度分别为228、63、8 mg/L,均低于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596-2001)。因此,利用UASB联合倒置A^2/O工艺处理高浓度有机物、氨氮的猪场废水,不仅对污水中有机物有较高的去除率,而且具有良好的脱氮除磷效果。

关键词： UASB 倒置A2/O工艺猪场废水脱氮除磷

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酸解破乳作用处理高含固率洗毛废水的研究

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环境污染治理技术与设备 2006年第5期7卷 100-103页

作者：何锋周立祥王电站南京农业大学资源环境学院环境工程系南京210095

洗毛废水是一种高浓度有机废水,含固率高,主要成分是羊毛脂、羧酸盐和土杂,由于强极性物质的存在和胶体强的负电性,导致洗毛废水形成稳定的乳化体系。本试验通过加入硫酸改变洗毛废水的有机组成,降低体系的Zeta电位,破坏体系的稳定性,... 详细信息

洗毛废水是一种高浓度有机废水,含固率高,主要成分是羊毛脂、羧酸盐和土杂,由于强极性物质的存在和胶体强的负电性,导致洗毛废水形成稳定的乳化体系。本试验通过加入硫酸改变洗毛废水的有机组成,降低体系的Zeta电位,破坏体系的稳定性,从而使得有机物发生凝聚沉降,达到去除COD的目的。硫酸加入量达到0.2%或以上时对洗毛废水中SS的自然沉降性、絮凝性和极性有很大影响,比阻从远大于9.81×1013m/kg,下降为5.54×1010m/kg,COD去除率达到86.8%,SS去除率达到98%。因此,洗毛废水加酸处理后通过机械脱水,实现固液分离,以降低原废水的色度和大幅降低COD的方式,是可供考虑的处理工艺。

关键词：酸解作用破乳洗毛废水 COD 去除

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生物沥浸法去除猪粪中重金属和提高其脱水性能研究

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环境科学学报 2011年第2期31卷 388-394页

作者：周俊王电站刘奋武周立祥南京农业大学资源与环境科学学院环境工程系南京210095

采用复合嗜酸性硫杆菌,通过摇瓶试验研究了不同Fe2+添加量下生物沥浸对含固率为3%的猪粪中重金属的去除和脱水性能的影响.同时,考察了不同处理的pH、氧化还原电位(ORP)、Fe2+、Fe3+、总Fe、Cu、Zn、比阻和毛细吸水时间(CST)的变化.结果... 详细信息

采用复合嗜酸性硫杆菌,通过摇瓶试验研究了不同Fe2+添加量下生物沥浸对含固率为3%的猪粪中重金属的去除和脱水性能的影响.同时,考察了不同处理的pH、氧化还原电位(ORP)、Fe2+、Fe3+、总Fe、Cu、Zn、比阻和毛细吸水时间(CST)的变化.结果表明,采用生物沥浸技术能有效地去除猪粪中的重金属,随着Fe2+添加量的增加,猪粪中重金属的去除率呈上升趋势,其中,4g·L-1Fe2++2g·L-1S0+接种嗜酸性硫杆菌的处理效果最好,沥浸结束后对Cu和Zn的去除率分别达到了87.3%和91.9%,重金属Zn先于Cu从猪粪中溶出.研究发现,沥浸结束后,猪粪的比阻和CST与原始猪粪相比大幅度降低,且随着Fe2+添加量的增加其脱水性能也得到提高,在添加2g·L-1S0和接种嗜酸性硫杆菌的情况下,添加4g·L-1Fe2+和5g·L-1Fe2+的处理,其脱水性能较原始猪粪分别提高了117和205倍.采用生物沥浸技术处理猪粪,可去除其中的重金属,改善其脱水性,提高猪粪资源化再利用的价值,这为猪粪的资源化利用提供了一种全新的途径.

关键词：嗜酸性硫杆菌猪粪生物沥浸重金属脱水性能

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倒置A^2/O池容比对猪场消化液脱氮除磷的影响

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水处理技术 2020年第3期46卷 119-123页

作者：沈阳王电站周立祥南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095

利用倒置A2/O工艺处理猪场废水厌氧消化液,研究了该工艺缺氧、厌氧、好氧池容比对低C/N猪场废水厌氧消化液脱氮除磷的影响。在总水力停留时间相同的前提下,实验设定工况1~工况4缺氧、厌氧、好氧池容比分别为(3:2:4)、(3:1:4)、(1:3:4)和... 详细信息

利用倒置A2/O工艺处理猪场废水厌氧消化液,研究了该工艺缺氧、厌氧、好氧池容比对低C/N猪场废水厌氧消化液脱氮除磷的影响。在总水力停留时间相同的前提下,实验设定工况1~工况4缺氧、厌氧、好氧池容比分别为(3:2:4)、(3:1:4)、(1:3:4)和(1:1:4)。结果表明,在处理低C/N猪场废水厌氧消化液时,池容比对厌氧消化液中COD、NH4+-N、TN和TP等污染物去除效果差异明显。在好氧段充分硝化的条件下,选择合适缺氧、厌氧池容比,能够提高倒置A2/O工艺系统对低C/N厌氧消化液的脱氮除磷效率。工况1对污染物总体去除效果最好,该运行工况下COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别达到了88.75%、80.12%、65.33%和62.53%。

关键词：池容比低C/N厌氧消化液倒置A2/O工艺脱氮除磷

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厌氧消化对猪场废水中溶解性和颗粒态有机物的组成与性质的影响

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南京农业大学学报 2019年第4期42卷 713-720页

作者：邵一奇王电站颜成张华生周立祥南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095 南京贝克特环保科技有限公司江苏南京211505

[目的]本文旨在探究厌氧过程中猪场废水组成与性质的变化,从微观变化分析沼液难于生化处理的深度原因,对猪场废水处理工艺的优化提供针对性的指导意见。[方法]采集猪场实际废水,利用全混式厌氧反应器(CSTR)对其进行厌氧发酵,探究猪场废... 详细信息

[目的]本文旨在探究厌氧过程中猪场废水组成与性质的变化,从微观变化分析沼液难于生化处理的深度原因,对猪场废水处理工艺的优化提供针对性的指导意见。[方法]采集猪场实际废水,利用全混式厌氧反应器(CSTR)对其进行厌氧发酵,探究猪场废水厌氧消化过程中的溶解性和颗粒态有机物组成与性质的变化,以评价厌氧消化对猪场废水可生化性的影响。[结果]随着猪场废水厌氧消化时间的延长,沼液水相的比紫外吸光度从初始值0.057提高到0.104L·mg^-1·cm^-1。同时,亲水性有机物比例从初始的69.8%下降到16.2%。三维荧光光谱显示,随着厌氧消化的进行,可溶性有机物中腐殖酸等难降解有机物的特征峰增强,而易降解的蛋白类有机物特征峰明显减弱。不同厌氧时间的猪场沼液无论稀释与否,其颗粒态有机物(以化学需氧量衡量)水解率或溶解率(经12h曝气处理)均较低,仅为-33.3%~28.6%。沼液中颗粒态有机物通过活性污泥吸附絮凝共沉降去除率也较低(-22.5%~19.4%)。[结论]猪场沼液中颗粒态有机物难于降解或靠活性污泥颗粒吸附絮凝共沉降而去除,且沼液中溶解性有机物结构随消化时间的延长趋于稳定,这2种因素是除猪场废水厌氧消化后氨氮含量较高、C/N严重失衡外,导致猪场沼液难以生化处理的另外重要原因。因此,适当缩短厌氧消化时间并在生化单元前端增加深度去除悬浮物(SS)单元是提高沼液后期生化处理效果的重要手段。

关键词：猪场废水厌氧消化溶解性COD 颗粒态COD 生物降解性

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规模化猪场粪污废水生物聚沉氧化新工艺及其生产性实验效果研究

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环境工程学报 2018年第9期12卷 2521-2529页

作者：叶韬颜成王电站汪文强邬振江梁剑茹周立祥南京农业大学资源与环境科学学院南京210095 南京贝克特环保科技有限公司南京211505

针对我国猪场粪污废水现行厌氧-好氧活性污泥法处理模式达标难度大、运行成本高的问题,研发出生物聚沉氧化新工艺(bio-coagulation dewatering followed by bio-oxidation, BDBO)。在广东惠州某5万头猪场构筑了采用该工艺的实际工程,通... 详细信息

针对我国猪场粪污废水现行厌氧-好氧活性污泥法处理模式达标难度大、运行成本高的问题,研发出生物聚沉氧化新工艺(bio-coagulation dewatering followed by bio-oxidation, BDBO)。在广东惠州某5万头猪场构筑了采用该工艺的实际工程,通过现场采样,详细分析新工艺各个单元的污染物,包括化学需氧量(COD)、氨氮、总氮(TN)和总磷(TP)的变化情况,研究了新工艺对猪场粪污废水的处理效果及机制。结果表明,在水力停留时间(HRT)仅为2.5 d的新工艺系统中,猪场粪污原水(进水)的COD、氨氮和TP分别为(11 697±1 484)、(837±25)、(532±97)mg·L^(-1),处理出水水质分别为(273±58)、(44±9)、(4.5±1.0)mg·L^(-1),总去除率分别达到了97.7%、94.7%、99.2%,出水远优于广东省地方畜禽养殖业污染物排放标准(DB 44/613-2009)。运行成本大约6元·t^(-1),比原常规处理系统(采用生化处理+物化处理组合工艺)出水水质更好,成本约为原处理系统的1/2~1/3,并同步解决了污泥的深度脱水问题。研究发现新工艺可相对快速处理达标并且成本相对较低,其机制在于废水进入常规生化系统(A2/O)之前,高效去除了悬浮颗粒物(SS),使得以SS形式存在的COD、P和部分N被大幅度削减。新工艺解决了目前猪场废水处理时间长、难达标(尤其是氨氮)、运行成本高的难题。

关键词：猪场废水生物聚沉氧化深度脱水水质净化

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