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基于微生物隐性生长的嗜热菌污泥减量化技术研究

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基于微生物隐性生长的嗜热菌污泥减量化技术研究

作者：张少强湖南大学

学位级别：硕士

活性污泥法是目前应用最广泛的污水生物处理工艺,但会产生大量剩余污泥。目前,剩余污泥的处理与处置已成为污水处理厂一个令人头痛的问题,其费用占到污水处理厂总运行费用的25%～40%,甚至高达60%。因其费用高昂及其污泥最终处置对环境... 详细信息

活性污泥法是目前应用最广泛的污水生物处理工艺,但会产生大量剩余污泥。目前,剩余污泥的处理与处置已成为污水处理厂一个令人头痛的问题,其费用占到污水处理厂总运行费用的25%～40%,甚至高达60%。因其费用高昂及其污泥最终处置对环境污染潜在的危害等问题,一直制约着污水处理厂的建设和发展。污泥减量化技术正是在这一背景下应运而生的。所谓污泥减量化,是指在保证污水处理效果的前提下,采用适当的措施使处理相同量的污水产生的污泥量降低的各种技术。本文综合介绍了国内外有报道的三种常见的污泥减量化技术:降低细菌合成量的解偶联技术、增强微生物利用二次基质进行隐性生长的各种溶胞技术、利用食物链作用强化微型动物对细菌捕食的技术。并针对基于隐性生长的生物溶胞作用的污泥减量化作了深入探讨。本研究中嗜热菌污泥减量化技术分为两个部分,包括污泥在嗜热菌作用下的好氧消化与污泥传统高温好氧消化的对比研究;另外,进行了嗜热菌污泥减量化影响因素分析,分别考察温度、污泥初始浓度、溶解氧、嗜热菌接种量等因素对嗜热消化过程的影响。研究表明污泥在嗜热菌作用下的好氧消化效果和消化效率均优于传统高温好氧消化,具体表现在TSS、VSS去除率以及消化周期上,嗜热好氧消化TSS、VSS去除率分别达到55%和65%,高出传统高温好氧消化的40%和50%,另外其消化周期约为72 h,而传统好氧消化为96 h,缩短了近1/4。通过对消化过程中TCOD、SCOD、NH4+-N等指标的测定,污泥在嗜热菌作用下的好氧消化过程以上指标变化过程均明显优于传统的好氧消化。研究表明温度是嗜热菌污泥减量化的重要影响因素之一。随着温度的升高,污泥嗜热菌好氧消化周期逐渐缩短、污泥消化的效果逐渐提高。但也并不是温度越高越好,针对本研究中的嗜热菌而言,在65℃条件下活性最大,对污泥的降解也比较彻底,TSS、VSS降解和去除率上,最高可达到55%和65%。污泥的初始浓度也影响着嗜热菌污泥减量化效果,污泥初始浓度越高,消化过程中VSS的去除率会越低;而对VSS去除量而言,污泥的初始浓度越高,污泥嗜热好氧消化过程中VSS的去除量就会越高。溶解氧浓度对嗜热菌污泥减量化的影响也比较明显,溶解氧DO的浓度大小影响着VSS去除率,当DO≥2 mg/L时,污泥消化系统中的DO浓度增加时,污泥消化过程中VSS的去除率并无明显增加。当DO浓度达到一定值时,再增加DO浓度的情况下, VSS去除率不仅不会增加,反而开始变得下降,最佳溶解氧浓度应控制在2 mg/L左右。嗜热菌菌种接种量大小对嗜热菌污泥减量化过程中的VSS去除率也有一定影响,但并不是主要影响因素,当接种量为>1%时,反应系统中的嗜热菌接种量增大,污泥消化过程中VSS的去除率有增加,但增效不明显。当嗜热菌接种量达到一定比例时,再增加嗜热菌接种量的情况下,污泥的嗜热菌消化效果没有什么变化,接种量应控制在5%为宜。

关键词：剩余污泥嗜热菌隐性生长生物溶胞作用好氧消化酶污泥减量化

ClO2耦合超声波破解污泥隐性生长在污水处理系统中污泥减量研究

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ClO2耦合超声波破解污泥隐性生长在污水处理系统中污泥减量研究

作者：林嘉添华南理工大学

学位级别：硕士

剩余污泥的处理处置已凸显为重要的环境问题。常规污泥处理处置方法费用昂贵，因此减少污水处理过程中剩余污泥产量具有重要的经济和环境意义。通过强化隐性生长，提高微生物的自身降解速率是目前主要的污泥减量技术之一。利用各种溶... 详细信息

剩余污泥的处理处置已凸显为重要的环境问题。常规污泥处理处置方法费用昂贵，因此减少污水处理过程中剩余污泥产量具有重要的经济和环境意义。通过强化隐性生长，提高微生物的自身降解速率是目前主要的污泥减量技术之一。利用各种溶胞技术使细菌能够迅速死亡并分解成为基质再次被其他细菌代谢利用，其中一部分碳以CO2释放，从而使总污泥产量下降。超声波破解污泥效率高，但是存在高能耗的问题;化学溶胞较为经济，但是可能引进对生物有害的物质。为了寻求经济与安全的平衡点，本研究提出ClO溶胞耦合超声波破解污泥的预处理工艺。烧杯单因素影响实验和正交实验研究结果表明，采用ClO耦合超声波破解工艺，最佳耦合参数为：ClO投加量4mg/g干泥，ClO处理时间60min，超声声能密度0.5W/ml，超声时间6min。各因素对细胞破解的影响顺序为超声时间>ClO投加量>声能密度。对含固率为0.5%-2.5%之间的污泥，上清液物质随含固率增加而增加，单位固体溶出物变化不大。污泥破解后生物活性降低96.6%。污泥破解溶出物营养丰富，TP：TN：COD达1:2:20， BOD/COD值达0.4，易生物降解。绝大部分污泥转化为可生物降解的二次基质。 1.8m3/d中试SBR系统的研究表明，可将70%的剩余污泥经ClO耦合超声波破解回流，不会对系统产生明显的影响，并实现减少52.4%剩余污泥排放，污泥自身氧化速率提高0.0107d-1。隐性生长对污水COD和NH4-N去除效果的影响甚微，对TN、SS去除效果影响在10%以内。而对TP去除效果影响较大，出水TP平均升高0.15mg/L，平均升高40.5%。隐性生长对系统污泥SVI影响不大，而污泥活性略有降低，但不会持续降低，可以长期稳定运行。经济评估结果表明，在污泥减量消耗2306元/吨干泥，与常规污泥处理处置成本基本相当。 ClO耦合超声波破解污泥工艺与单ClO溶胞工艺及单超声波破解工艺比较，采用ClO耦合超声波破解污泥工艺污泥破解效率高，污泥减量效果好，可实现52.4%的污泥减量效果。单ClO溶胞效果较差，仅能实现35.5%的污泥减量效果。但是由于超声波能耗大，最经济的污泥减量手段为单ClO溶胞工艺，其次为ClO耦合超声波破解工艺，单超声波破解工艺最不经济。对某污水处理厂进行隐性生长生产性改造方案设计和减量效果预测。采用单ClO溶胞隐性生长，可减少污水处理厂剩余污泥量为2.22吨/天(折合含水率80%计)。每天可节约污泥处置成本342.5元。动态投资回收期为5.72年(按8%贴现率计)。

关键词：污泥减量隐性生长 ClO2 超声波

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石灰破胞/隐性生长污泥减量技术研究

石灰破胞/隐性生长污泥减量技术研究

作者：翟坤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

剩余污泥的处理处置已成为全球需要迫切解决的环境问题。为缓解此现状,多种污泥减量技术被广泛研究。其中,强化隐性生长技术被认为是极具潜力的污泥减量方式。实现隐性生长污泥减量的关键性技术是污泥破胞技术。目前研究较为广泛的破胞... 详细信息

剩余污泥的处理处置已成为全球需要迫切解决的环境问题。为缓解此现状,多种污泥减量技术被广泛研究。其中,强化隐性生长技术被认为是极具潜力的污泥减量方式。实现隐性生长污泥减量的关键性技术是污泥破胞技术。目前研究较为广泛的破胞技术有臭氧-超声联合破胞、ClO2-超声联合破胞以及高压均质破胞等,它们均存在高能耗、高投资的缺点。以氢氧化钠为碱调节剂的热碱联合破胞技术是污泥厌氧消化的前期预处理常用技术,目前较少用于隐性生长污泥减量的预处理。本研究将热碱联合破胞与隐性生长相结合,同时以石灰替代氢氧化钠作为碱调节剂,这不仅降低了药剂成本,还可以发挥钙离子的固磷作用。本研究确定了石灰热碱联合破胞技术的最优参数,探讨了破解污泥回流系统的隐性生长污泥减量效果,考察了破解污泥回流对处理系统的影响。本研究建立了污泥表观破胞率关于温度、pH、反应时间的响应曲面模型,确定热碱联合破胞最佳条件为:T=76.5℃、t=182 min、pH=11.6。在此破胞条件下,浓度为25 g/L的污泥经破胞处理后,破解产物不同指标的浓度分别为:5240 mg SCOD/L、58.1 mg TP/L、81.7 mg NH4+-N/L、73.8 mg NO3--N/L,污泥表观破胞率达40%~45%。考虑到破解产物中有大量的有机氮,破解产物的TP:TN:COD基本符合1:5:100。通过部分剩余污泥破解回流至SBR反应器中强化隐性生长的方式,本研究在石灰破胞/隐性生长系统中实现剩余污泥减量40%,表观污泥产率减量49%。经计算,系统中的活性污泥自身衰减系数增加量为0.0338 d-1。破胞产物对系统出水COD、氨氮无明显影响,总磷降低了0.3 mg/L（33%）,硝氮略有升高。本研究不仅降低了破胞成本,并且发挥了破胞产物的固磷作用,系统内可能存在Ca10（PO4）3（CO3）3（OH）2、Ca3（PO4）2·x H2O、Ca3（PO4）2等钙磷无机颗粒。系统内污泥的沉降性虽然在回投初期变差,但很快趋于稳定。隐性生长污泥减量系统的内源呼吸脱氢酶活性明显强化。隐性生长系统中微生物群落表现出明显的演化规律,Bacteroidetes门菌群百分含量逐渐减少,Proteobacteria门菌群百分含量逐渐增加。

关键词：石灰热碱破胞隐性生长污泥减量固磷作用

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污泥减量技术的研究及其应用

中国给水排水 2001年第7期17卷 23-26页

作者：魏源送樊耀波中国科学院生态环境研究中心水污染控制研究室北京100085

对当前隐性生长和解偶联生长的两大类污泥减量技术进行了详细介绍 ,前者包括生物体的生物降解和生物捕食 ,而后者主要是利用化学解偶联剂影响微生物的新陈代谢。污水好氧处理的污泥减量技术有两点不足 :需氧量的增加导致曝气费用的上升 ... 详细信息

对当前隐性生长和解偶联生长的两大类污泥减量技术进行了详细介绍 ,前者包括生物体的生物降解和生物捕食 ,而后者主要是利用化学解偶联剂影响微生物的新陈代谢。污水好氧处理的污泥减量技术有两点不足 :需氧量的增加导致曝气费用的上升 ,营养物的释放影响出水水质。

关键词：剩余污泥污泥减量隐性生长解偶联

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污泥减量化水处理技术的研究进展

中国给水排水 2009年第8期25卷 1-7页

作者：何赞王海燕田华菡汪莉周岳溪北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 中国环境科学研究院水污染控制技术研究室北京100012 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院四川成都610072

针对污泥处理处置过程中的环境问题和经济问题,从基于微生物隐性生长、代谢解偶联、微型动物捕食和维持代谢等方面阐述了污泥减量化水处理技术的的研究进展,介绍了相关工艺的原理和特点,并指出了其研究的发展方向和应用前景。

关键词：污泥减量隐性生长解偶联微型动物捕食维持代谢

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污泥减量化技术的研究进展

环境污染治理技术与设备 2003年第1期4卷 44-52页

作者：梁鹏黄霞钱易丁国际清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100084 日本国立环境研究所日本茨城县3050047

从现阶段国内外污泥处理与处置在环境和经济方面存在的问题出发 ,阐明了研究污泥减量技术的紧迫性。根据生物处理工艺中影响剩余污泥产生的可能途径 ,将污泥减量技术分为降低细菌合成量的解偶联技术、增强微生物利用二次基质进行隐性生... 详细信息

从现阶段国内外污泥处理与处置在环境和经济方面存在的问题出发 ,阐明了研究污泥减量技术的紧迫性。根据生物处理工艺中影响剩余污泥产生的可能途径 ,将污泥减量技术分为降低细菌合成量的解偶联技术、增强微生物利用二次基质进行隐性生长的各种溶胞技术、利用食物链作用强化微型动物对细菌捕食的技术 ,介绍了各种技术的研究现状。

关键词：污水生物处理污泥减量化技术有效性解偶联隐性生长微型动物捕食

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污水处理中的污泥减量新技术

城市环境与城市生态 2003年第6期16卷 295-297页

作者：王启中宋碧玉武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430079

污水好氧处理会产生大量污泥,剩余污泥的处理成本高昂,减少污泥产量势在必行。文章介绍了代谢解偶联、增加维持能量消耗、隐性生长、微型动物捕食、高溶解氧工艺和膜生物反应器等污泥减量技术,比较了各种技术的优缺点,指出了不同技术结... 详细信息

污水好氧处理会产生大量污泥,剩余污泥的处理成本高昂,减少污泥产量势在必行。文章介绍了代谢解偶联、增加维持能量消耗、隐性生长、微型动物捕食、高溶解氧工艺和膜生物反应器等污泥减量技术,比较了各种技术的优缺点,指出了不同技术结合将成为污泥减量技术的发展方向。

关键词：污水处理剩余污泥减量化代谢解偶联隐性生长膜生物反应器

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臭氧投量对污泥水解酸化过程的影响

中国给水排水 2016年第9期32卷 123-126页

作者：赵玉鑫杨静张军军蒋宝军韩相奎吉林建筑大学市政与环境工程学院松辽流域水环境教育部重点实验室吉林长春130118

采用臭氧预处理剩余污泥，通过检测污泥上清液中挥发性脂肪酸（VFA）、含氮和含磷化合物的变化，考察臭氧投量对污泥水解酸化过程的影响。结果表明，臭氧可以有效地破坏细胞壁，加快污泥水解酸化进程，缩短污泥水解酸化时间。综合考虑... 详细信息

采用臭氧预处理剩余污泥，通过检测污泥上清液中挥发性脂肪酸（VFA）、含氮和含磷化合物的变化，考察臭氧投量对污泥水解酸化过程的影响。结果表明，臭氧可以有效地破坏细胞壁，加快污泥水解酸化进程，缩短污泥水解酸化时间。综合考虑处理成本和水解酸化效率，臭氧投量应以使污泥微生物细胞壁刚刚破裂为宜，在试验条件下，臭氧的最佳投量为54．0～77．0mg／gTS，污泥水解酸化停留时间以2～3d为宜。

关键词：剩余污泥臭氧预处理水解酸化隐性生长细胞破裂

连续运行系统中酸碱溶胞对污泥特性及减量效果的影响

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工业水处理 2014年第5期34卷 25-27,32页

作者：谢敏黄聪刘小波李美艳欧双慧长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410114 中国科学院生态环境研究中心北京100085

研究酸、碱对剩余活性污泥的溶胞效果,考察了pH、温度、作用时间对溶胞效果的影响。试验结果表明:pH=12.0,T=60℃,t=2 h时为最佳条件,溶出的有机质中溶解性蛋白、溶解性总糖、SCOD以及总磷的释放量明显增加。以污水厂剩余污泥为接种污泥... 详细信息

研究酸、碱对剩余活性污泥的溶胞效果,考察了pH、温度、作用时间对溶胞效果的影响。试验结果表明:pH=12.0,T=60℃,t=2 h时为最佳条件,溶出的有机质中溶解性蛋白、溶解性总糖、SCOD以及总磷的释放量明显增加。以污水厂剩余污泥为接种污泥,某高校生活污水作为进水,建立动态试验,对剩余污泥进行溶胞处理后投入曝气池。结果表明:在对照组和试验组的出水水质都满足国标要求的前提下,试验组排泥量比对照组减少75%,污泥减量效果显著。

关键词：剩余污泥污泥减量溶胞隐性生长