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剩余污泥低温热水解中试

清华大学学报（自然科学版） 2015年第1期55卷 93-97,121页

作者：吴静姜艳曹知平王广启左剑恶王凯军清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084 爱尔兰国立高威大学工程与信息学院土木工程系爱尔兰高威

中国污泥有机物质量比低,厌氧消化速率慢、产气少,60℃左右的热水解是改善措施之一。该文在热水解罐中进行了剩余污泥低温热水解的中试研究,采用热泵供热。对水力停留时间（HRT）、温度（T）、污泥含固率和有机物质量比（CVSS/CSS）等... 详细信息

中国污泥有机物质量比低,厌氧消化速率慢、产气少,60℃左右的热水解是改善措施之一。该文在热水解罐中进行了剩余污泥低温热水解的中试研究,采用热泵供热。对水力停留时间（HRT）、温度（T）、污泥含固率和有机物质量比（CVSS/CSS）等对剩余污泥低温热水解的影响以及重要性进行了分析。试验结果表明：低温热水解的最佳工艺条件为：HRT为1d,温度54~60℃,污泥含固率3%。加碱可以促进水解,当污泥含固率5%时,调节pH到10可使VSS去除率和有机物溶出率分别增加46.8%和100%。正交试验结果表明：温度、污泥含固率和有机物质量比都是热水解的关键影响因素,各因素对VSS去除率和有机物溶出率影响的重要性顺序一致,由大到小的顺序为：污泥含固率、温度、有机物质量比。在最佳工况下,剩余污泥低温热水解后进行中温（35℃）厌氧消化,消化时间10d的情况下,沼气产量比未低温热水解时增加44%。

关键词：剩余污泥热水解中温厌氧消化正交试验含固率

改善剩余污泥厌氧消化产甲烷性能的新策略:导电材料介导微生物种间直接电子传递

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应用化工 2024年第4期53卷 918-924页

作者：罗进财王欣芸孙鸿董姗燕田帅朱易春江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000 赣江流域水质安全保障工程技术研究中心江西赣州341000

综述了近年来关于碳基和铁基导电材料促进DIET产甲烷的研究进展,归纳了直接种间电子传递的机制,总结了碳基和铁基导电材料的结构特征、电子传递机理和强化剩余污泥厌氧产甲烷效果。指出了当前研究存在的不足,并对未来的研究方向做出了... 详细信息

综述了近年来关于碳基和铁基导电材料促进DIET产甲烷的研究进展,归纳了直接种间电子传递的机制,总结了碳基和铁基导电材料的结构特征、电子传递机理和强化剩余污泥厌氧产甲烷效果。指出了当前研究存在的不足,并对未来的研究方向做出了展望。

关键词：剩余污泥厌氧消化直接种间电子传递导电材料

基于Fe^(3+)/EDTA-2Na的类芬顿对剩余污泥脱水性能的影响

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环境科学研究 2022年第6期35卷 1475-1481页

作者：徐文迪何茜常沙张东明铁山张艳丽朱洪岐沈阳理工大学环境与化学工程学院辽宁沈阳110159 秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司河北秦皇岛066000 中国建筑第二工程局有限公司华南分公司广东深圳518048 沈阳理工大学外国语学院辽宁沈阳110159 辽宁华泰环保科技集团有限公司辽宁沈阳110000

剩余污泥的高含水率限制了对其后续处理以及资源化利用.为了改善污泥脱水性能,利用Fe^(3+)/EDTA-2Na类芬顿试剂作为调理剂强化污泥脱水,通过粒径分析、差示扫描量热仪(DSC)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对剩余污... 详细信息

剩余污泥的高含水率限制了对其后续处理以及资源化利用.为了改善污泥脱水性能,利用Fe^(3+)/EDTA-2Na类芬顿试剂作为调理剂强化污泥脱水,通过粒径分析、差示扫描量热仪(DSC)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对剩余污泥进行表征,探究其强化脱水机理.结果表明:经过氧化调理后的污泥泥饼含水率降至67.8%,并有62.32%的结合水得以释放.污泥胞外聚合物(EPS)结构被氧化破解,紧密结合的胞外聚合物(TB-EPS)中的多糖和蛋白质浓度显著减少;污泥絮体减小,但从SEM图可以看出絮体结构变得规整、平滑,且出现不规则孔洞,增加了污泥水分的输送通道,改善了污泥的脱水性能.FTIR分析表明,氧化处理后的污泥清液中水的吸收峰变小,多糖和蛋白质对应的吸收峰增强,而富里酸对应的峰消失.研究显示,基于Fe^(3+)/EDTA-2Na类芬顿的污泥调理可以高效氧化破解污泥,提高污泥脱水性能.

关键词：剩余污泥 Fe^(3+)/EDTA-2Na 污泥胞外聚合物(EPS) 结合水脱水性能

高铁酸盐预处理剩余污泥强化厌氧消化研究进展

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工业水处理 2023年第9期43卷 51-58页

作者：王文海李梅王宁王洪波张伟徐冠虎山东建筑大学市政与环境工程学院山东济南250101 山东建筑大学资源与环境创新研究院山东济南250101

高铁酸盐是一种强氧化剂,常用于污泥预处理的研究。介绍了高铁酸盐的氧化、絮凝等基本性质,阐述了高铁酸盐预处理对污泥水解、产酸和产甲烷的性能影响和作用机理,总结了高铁酸盐与碱、超声等工艺的联用技术。高铁酸盐可破坏胞外聚合物... 详细信息

高铁酸盐是一种强氧化剂,常用于污泥预处理的研究。介绍了高铁酸盐的氧化、絮凝等基本性质,阐述了高铁酸盐预处理对污泥水解、产酸和产甲烷的性能影响和作用机理,总结了高铁酸盐与碱、超声等工艺的联用技术。高铁酸盐可破坏胞外聚合物和细胞,释放污泥内的有机物,为后续厌氧消化提供更多的基质,提高了短链脂肪酸和甲烷产量。高铁酸盐的稳定性和投加量是限制其应用的关键,提高高铁酸盐的稳定性和开发联合处理技术是未来的研究重点。

关键词：高铁酸盐预处理剩余污泥厌氧消化

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剩余污泥处理处置过程中的流变学问题

环境科学与技术 2019年第4期42卷 82-87页

作者：冯宪凤丁杰伟广东中协和检测有限公司广东佛山528000 广东环境保护工程职业学院广东佛山528216

城市污水处理厂的广泛建设和运营导致剩余污泥产生量急剧增加并引发了新的环境问题,而如何妥善处理处置剩余污泥则成了国内外环保届普遍关注的问题。由于剩余污泥非牛顿流体的属性,流变行为在其处理处置的过程中起着重要影响作用,特别... 详细信息

城市污水处理厂的广泛建设和运营导致剩余污泥产生量急剧增加并引发了新的环境问题,而如何妥善处理处置剩余污泥则成了国内外环保届普遍关注的问题。由于剩余污泥非牛顿流体的属性,流变行为在其处理处置的过程中起着重要影响作用,特别是在污泥脱水、化学调理、厌氧消化和管道输送等环节。文章通过从剩余污泥处理处置所涉及到的流变学问题出发,分析了剩余污泥流变行为在优化"厌氧消化、管道运输、分形结构、污泥脱水"等环节的指导性作用,总结归纳了当前相关方面研究存在的问题,并提出进一步关注的研究方向。

关键词：剩余污泥流变性污泥脱水厌氧消化管道运输

间歇供电的微生物电解池改善甲酸预处理剩余污泥厌氧消化产甲烷

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环境科学学报 2024年

作者：李欣彤仲司佳张代钧尹向阳杜豪敏江瑞阳重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆大学环境与生态学院

厌氧消化(AD)是一种有前景的剩余污泥资源化(WAS)的技术,但存在底物利用率低、甲烷产率低和反应周期长等问题.本研究利用甲酸预处理技术促进WAS溶裂(FA-WAS),同时构建微生物电解池-厌氧消化(MEC-AD)体系,并引入间歇供电模式,旨在提高厌... 详细信息

厌氧消化(AD)是一种有前景的剩余污泥资源化(WAS)的技术,但存在底物利用率低、甲烷产率低和反应周期长等问题.本研究利用甲酸预处理技术促进WAS溶裂(FA-WAS),同时构建微生物电解池-厌氧消化(MEC-AD)体系,并引入间歇供电模式,旨在提高厌氧消化过程中底物甲烷产率和能量转换效率.与AD体系相比,MEC-AD体系的生物沼气中甲烷含量(67.8%)、累计甲烷产量(230.7 mL·g-1VSS)和甲烷产率(19.5 mL·g-1·d-1)分别提高了19.2%、84.4%和59.8%,净能量转换效率达到41.7%.间歇供电(12 h-ON、12 h-OFF)模式下,该体系的生物沼气中甲烷含量(61.4%)、累计甲烷产量(157.2 mL·g-1VSS)和甲烷产率(11.5 mL·g-1·d-1)相较于AD体系分别提高6.2%、14.2%、13.9%,净能量转换效率达到64.0%;同连续模式相比其电能消耗降低了63%,净能量回收效率提高了34.8%.MEC的引入使Methanobacterium、Methanobrevibacter菌属得到富集,间歇供电中,Methanobacterium相对丰度较连续供电模式提高28.9%;Methanobacterium和Methanobrevibacter均是典型的氢营养型产甲烷菌,从而有利于甲烷的产生.MEC-AD体系提升了FA-WAS的厌氧产甲烷性能,间歇供电运行模式实现了低能耗下高甲烷产量,为WAS厌氧消化产甲烷提供了新途径.

关键词：剩余污泥厌氧消化产甲烷微生物电解池间歇供电

导电介质协同沼液回流强化剩余污泥厌氧消化研究

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导电介质协同沼液回流强化剩余污泥厌氧消化研究

作者：江志峰广州大学

学位级别：硕士

随着厌氧消化技术的推广和应用,沼液作为厌氧消化后的副产物,沼液产量也是不可忽视,沼液原位回流至厌氧消化系统是处理沼液较为经济理想的选择,但是沼液原位回流仍存在着氨氮抑制,挥发酸抑制和难降解物质等问题。研究表明,向厌氧体系中... 详细信息

随着厌氧消化技术的推广和应用,沼液作为厌氧消化后的副产物,沼液产量也是不可忽视,沼液原位回流至厌氧消化系统是处理沼液较为经济理想的选择,但是沼液原位回流仍存在着氨氮抑制,挥发酸抑制和难降解物质等问题。研究表明,向厌氧体系中引入导电介质可促进互营微生物之间的种间电子传递(DIET,Direct interspecies electron transfer)作用,可有效减轻厌氧消化中不利因素的影响,从而提升污泥厌氧消化产气效率。鉴于此,本研究以市政剩余污泥作为底物,设置不同的沼液回流比对污泥厌氧消化试验,探究了不同沼液回流比对污泥厌氧消化产气的影响,明确了沼液回流至厌氧消化系统的最佳回流比;探究了基于两种不同导电材料(零价铁、活性炭)协同沼液回流对污泥厌氧消化的影响。实验探究了不同沼液回流比对厌氧消化系统的影响,实验设置了六组不同的沼液回流比(0%、20%、40%、60%、80%、100%)和在最佳沼液回流基础上设置一组清水回流对污泥厌氧消化实验。两个实验分别对厌氧消化过程中产气特性、污泥电导率、金属离子形态变化等指标进行检测分析,结果表明:沼液回流比0%-60%的回流范围内产气效率随增加而增加,当回流比在60%-100%的回流范围内产气效率随回流比的增大而减小,其累计产沼气效果的排序为60%>80%>40%>20%>100%>空白,60%的沼液回流对污泥厌氧消化累积产气效果最佳,累计产气量相较于空白组提高了17.81%。但是,沼液回流促进了厌氧系统中丙酸的快速生成,且回流比越大系统中的丙酸浓度越高,相较于空白组提升了13.36%-89.69%,由于厌氧消化前期系统丙酸的快速增加,导致系统丙酸积累,沼液回流前期产气效率相较于空白组受到抑制。实验探究了基于两种不同类型的导电材料零价铁、活性炭协同沼液回流对污泥厌氧消化的影响。在得出沼液最佳回流比的基础下,分别投加400目10 g/L的零价铁粉和100目10 g/L的活性炭粉以及对应的惰性材料,以及设置清水回流作为空白对照组。分析相应的产气特性、污泥电导率、金属离子形态、酶活性变化以及微生物群落等指标进行分析,结果表明:零价铁和活性炭均可促进水解酸化阶段,但是两种导电材料的促进途径不相同,零价铁协同沼液回流的主要是促进水解酸化产生更多的乙酸,为产甲烷菌提供充足的底物;而活性炭协同沼液回流主要是通过加快系统中的丙酸消耗来提升产甲烷效率,零价铁和活性炭均缓解了沼液回流的厌氧系统中丙酸积累,进而前期产气抑制的影响。零价铁和活性炭协同沼液回流可促进污泥厌氧消化的产气效果,其累计产气量相较于空白组提高了13.60%和18.07%,提高了水解酸化菌Proteobacteria的丰度,零价铁促进了氢营养型产甲烷菌Methanolinea和Methanobacterium的富集,活性炭促进了Methanobacterium的富集。研究表明,导电介质协同沼液回流能够有效强化污泥厌氧消化过程,提高产气效率,并且导电介质的投加可有效缓解沼液回流对污泥厌氧消化的负面影响。沼液资源化和污泥资源化的综合应用提出了可行性方案,具有一定的工程实践应用意义。

关键词：剩余污泥厌氧消化零价铁活性炭沼液回流

好氧堆肥对剩余污泥中抗性基因的削减及堆肥产品对土壤和生菜中抗性基因的影响

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好氧堆肥对剩余污泥中抗性基因的削减及堆肥产品对土壤和生菜中抗...

作者：赵鑫四川农业大学

学位级别：硕士

由于抗生素滥用,导致环境中产生了大量的抗性基因(antibiotics resistance genes,ARGs),并成为全球关注的新兴环境问题之一。与此同时,随着城市生活污水处理厂的广泛应用,剩余污泥产量日益增加。由于污泥存在高密度和多样性的微生物,ARG... 详细信息

由于抗生素滥用,导致环境中产生了大量的抗性基因(antibiotics resistance genes,ARGs),并成为全球关注的新兴环境问题之一。与此同时,随着城市生活污水处理厂的广泛应用,剩余污泥产量日益增加。由于污泥存在高密度和多样性的微生物,ARGs可以在相同或不同微生物之间进行垂直或水平传播,导致污泥中ARGs丰度显著高于自然环境,若污泥进入环境,将会加剧ARGs污染。好氧堆肥是一种成本低,环境友好的污泥处理方式,然而,目前堆肥对污泥中ARGs的去除效率仍不明确,且缺乏实际工程的相关研究。因此,本研究拟从实际工厂污泥堆肥过程出发,探索堆肥对剩余污泥中ARGs的去除效果。此外,本研究进一步探索了污泥堆肥产品施用对土壤和生菜中ARGs的影响,以明确堆肥产品施用是否会造成土壤和蔬菜中ARGs的污染。通过以上研究,本论文的主要结果如下:(1)工厂化好氧堆肥有效降低了剩余污泥中ARGs的丰度。对比堆肥前后,ARGs绝对丰度由1.2×10 copies g污泥降低至9.3×10 copies g堆肥产品,去除效率为91.90%;ARGs相对丰度也由0.44 copies 16S r RNA降至0.13 copies 16S r RNA。然而,好氧堆肥并未显著降低ARGs多样性,ARGs种类在堆肥前后分别为124种和119种。另一方面,堆肥中移动遗传元件(mobile genes elements,MGEs)减少是ARGs降低的直接原因,C/N、TOC和温度下降导致的ARGs潜在宿主细菌(如Proteobacteria和Firmicutes)减少是ARGs丰度降低的间接原因。(2)污泥堆肥产品(sludge composting product,SCP)有效降低了土壤中ARGs丰度,但未改变土壤中ARGs多样性。相较于未加入SCP土壤,不同比例SCP添加后,土壤中ARGs的绝对丰度由2.30×10 copies g土壤降至5.83×10-1.28×10copies g土壤,去除率为44.46-74.61%,ARGs相对丰度也由由0.17 copies 16S r RNA降至0.11-0.12 copies 16S r RNA。然而,SCP的施用并未显著改变土壤ARGs的多样性,表现为不同SCP添加土壤中的ARGs种类在209种至220种之间波动。同时,SCP添加降低了生菜中ARGs的丰度和多样性,与未添加SCP的土壤相比,添加不同比例SCP土壤的生菜中ARGs的绝对丰度由8.16×10copies g生菜降低至2.28×10-7.79×10copies g生菜,去除效率为89.62-97.24%,并且ARGs相对丰度从20.76 copies16S r RNA降至9.08-10.39 copies 16S r RNA。此外,SCP添加土壤中生菜的ARGs种类也由320种降至199-256种。(3)施用SCP降低了土壤和生菜中ARGs的污染风险。相较于未添加SCP的处理,不同比例SCP添加后,土壤和生菜的污染负荷指数(pollution load index,PLI)指数和多数ARGs类型的污染因子指数(contamination factor,CF)均小于1。其中,施用5%(w/w)SCP的处理组的PLI较低且对ARGs的去除率最高,能最大程度降低土壤和生菜中的ARGs污染。

关键词：剩余污泥抗性基因工厂堆肥土壤生菜

加热和鼠李糖脂预处理促进剩余污泥厌氧发酵积累短链脂肪酸

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环境科学学报 2020年第3期40卷 1004-1010页

作者：陈乙平赵阳国郭亮中国海洋大学环境科学与工程学院青岛266100 中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室青岛266100

短链挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA),如乙酸和丙酸,是高碳氮比海水养殖废水处理时更易利用的碳源,对剩余污泥进行恰当预处理是其后续厌氧发酵获得优质短链脂肪酸的关键.本研究分别运用加热水解和鼠李糖脂水解对剩余污泥进行预... 详细信息

短链挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA),如乙酸和丙酸,是高碳氮比海水养殖废水处理时更易利用的碳源,对剩余污泥进行恰当预处理是其后续厌氧发酵获得优质短链脂肪酸的关键.本研究分别运用加热水解和鼠李糖脂水解对剩余污泥进行预处理,继而厌氧发酵,通过检测溶解性有机质(SCOD、多糖和蛋白)、胞内水解酶活性、短链VFA以及氨氮等指标特征,探究预处理技术对短链脂肪酸尤其是乙酸和丙酸单位产量的影响.结果表明,65℃、2 h加热水解预处理能促进污泥中VFA的溶出和发酵过程中碳源的转化,剩余污泥厌氧发酵3 d时,产生的VFA是无预处理组的2倍,乙酸是优势产物;鼠李糖脂水解的剩余污泥,发酵8 d时产生的VFA是无预处理的4倍,丙酸是优势产物.相比丙酸而言,乙酸是反硝化脱氮、微生物燃料电池(MFC)更好的碳源.因此,从VFA组成类型、发酵时间以及应用的可行性等考量,加热水解是一种相对经济可行的促进剩余污泥发酵制取优质脂肪酸的预处理方式.

关键词：剩余污泥预处理挥发性脂肪酸生物表面活性剂