活性污泥的理化性质与絮凝调理投药量的关系

采用烧杯试验研究了活性污泥理化性质与絮凝调理投药量的关系,分析了活性污泥离心上清液黏度及其中胶体的Zeta电位和表面电荷密度、污泥絮体的粒度、分形维数和强度等理化性质指标随调理絮凝剂(CPAM,CZ-8698)投药量的变化规律,探讨了这些指标在确定絮凝调理最佳投药量方面的差异.结果表明,CZ-8698的投药量对污泥的脱水性能和理化性质均可产生明显的影响,基于毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)确定的活性污泥絮凝调理的最佳投药量范围为4.28～7.13g.kg-1,对应的CST与SRF值分别为(12.62±1.39)s、0.56×1012m.kg-1.在此最佳投药量区间,污泥离心上清液中胶体的Zeta电位与表面电荷密度均由负值变为正值,污泥絮体的分形维数分别为1.09(一维)和1.51(二维),其表面不规则程度最低、结构较为密实;污泥絮体的粒径随着絮凝剂投药量的增加持续增大到mm尺度,但其强度在投药量高于4.60 g.kg-1以后逐渐趋于稳定.此外,当絮凝剂投药量低于上述最佳范围时,污泥离心上清液的黏度已经达到了最小值(1.24±0.04)mPa.s.     

高密度电荷阳离子聚电解质的制备及应用

采用酯交换反应合成高密度电荷阳离子聚电解质（粘均分子量260万、电荷密度45％）．用于油污泥的混凝处理。试验结果表明．高密度电荷阳离子聚电解质可以使粘土颗粒表面Zeta电位中和到0mV,并使油污泥实现油、水与泥渣三相分层,油品回收率达82％     

不同分子量及离子度的CPAM对污泥脱水性能的影响研究

阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)以其良好的絮凝效果被广泛用于改善市政污泥的脱水性能.然而,由于CPAM的分子量和离子度存在多样性,其促进市政污泥脱水的机理尚不明确.本研究通过测定CPAM调理后的污泥比阻、污泥上清液浊度、Zeta电位、胞外聚合物,对12组不同分子量和离子度的CPAM促进污泥脱水的机理进行研究.结果表明:CPAM能显著提高胶体絮凝能力,进而改善污泥的脱水性能;在CPAM的离子度或者分子量较低(离子度40%或分子量6×106)时,其絮凝机理主要表现为吸附架桥;随着离子度和分子量增加到50%和8×106时,CPAM的电中和作用显著增强,并与吸附架桥作用协同促进污泥的絮凝脱水;CPAM离子度的增加更能减少胞外聚合物中核酸含量,这有利于降低污泥亲水性能,从而促进其脱水.     

城市污泥深度脱水调理药剂的筛选与优化研究

以佛山市镇安污水厂污泥为对象,以污泥沉降比、污泥比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、泥饼含水率和脱水率为指标,研究比较了添加单一絮凝剂、有机-无机复合絮凝剂对污泥脱水性能的影响,探讨了助凝剂对污泥脱水的影响。结果表明:1)单一絮凝剂作污泥调理剂时,以阳离子聚丙烯酰胺(PAM)脱水效果最好,其最佳投加量为30~60 mg/L。有机-无机絮凝剂复合作污泥调理剂,比之单一絮凝剂,污泥脱水效果有明显改善。2)添加石灰、粉煤灰等助凝剂,可显著提高污泥脱水效果,并能大幅降低絮凝剂添加量。在实验范围内,阳离子PAM 9 mg/L、粉煤灰30 g/L、生石灰30 g/L为最佳污泥调理药剂组合。     

含煤污泥浓缩脱水性能研究

为了更好地评价含煤生活污泥的浓缩脱水性能,研究了不同矿区含煤生活污泥的比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、含固率(DS)等指标及其相互关系。结果表明,聚丙烯酰胺(PAM)调理前与调理后含煤生活污泥的SRF、CST与DS之间存在正相关性,SRF与CST之间存在显著的正相关性(R2≥0.9),CST可以作为评价矿区含煤生活污水污泥浓缩脱水性能的指标,污泥干重0.8%的PAM调理即可取得较好效果;采用含煤生活污泥的回归曲线,通过CST对煤矿矿井水污泥和城镇生活污水污泥的SRF进行预测检验,偏离度均大于20%,说明含煤污泥与其他污泥浓缩脱水性能存在较大不同。     

不同调理方案下污泥脱水性能评价指标的相关性研究

污泥脱水性能评价指标选取不同导致目前调理剂难以进行比选.以聚丙烯酰胺（PAM）、FeCl3及无机复合物等几种常用的调理剂为例,通过测定调理后污泥比阻（SRF）、毛细吸水时间（CST）、污泥沉降性能、泥饼含水率及污泥脱水率5个常用评价指标,探讨了各种指标之间的相关性.结果表明,当分别使用不同种类和不同投加量的调理剂时,SRF与CST具有良好的正线性相关性（R2分别为0.96、0.93）.SRF及CST均能准确地反映污泥板框压滤脱水性能,但不能很好地预测离心脱水效果.污泥的沉降性能与SRF、CST大致呈现出相同的变化规律.由于泥饼含水率与脱水率存在一定的相关性,但不存在对应性,因此优选调理剂时,建议综合考虑泥饼含水率和脱水率.     

有机质组分对发酵工业污泥脱水性能的影响

该研究选取了味精、柠檬酸、酱油、食醋、赖氨酸和酵母 6 种典型生物发酵制品工业的废水污泥,开展了污泥有机质（VS/TS）、流变特性、胞外聚合物（EPS）与污泥脱水性能的分析及相关性研究。结果表明,发酵工业的剩余污泥 VS/TS 为 62.22%～82.53%,脱水性能差异较大,酵母和柠檬酸污泥的脱水性能最差,毛细吸水时间（CST）分别高达(259.44±9.87) s和(251.71±8.85) s,污泥比阻（SRF）分别为（3.85±0.21）×10⁽¹⁴⁾m/kg和（2.61±0.17）×10(14)m/kg和（2.61±0.17）×10⁽¹⁴⁾m/kg,其次为食醋和味精污泥;不同污泥的初始表观黏度（剪切速率10 s(14)m/kg,其次为食醋和味精污泥;不同污泥的初始表观黏度（剪切速率10 s^(-1)）相比极限表观黏度（剪切速率300 s(-1)）相比极限表观黏度（剪切速率300 s^(-1)）的差异更大,但都与CST和SRF成极显著正相关,说明发酵工业的污泥为黏度值越大污泥脱水性能越差。然而CST、SRF、污泥黏度等都与污泥的VS/TS成反比,与市政污泥结果相反。污泥 EPS 中有机质组分分析结果表明,除赖氨酸污泥外的其他污泥有机组分总量均为蛋白质>多糖>腐殖酸,酵母和柠檬酸污泥的蛋白质总量分别达(624.96±24.08) mg/(gTS)和(361.30±3.11) mg/(gTS),赖氨酸污泥的多糖总量高达(361.59±11.60) mg/(gTS);蛋白质在污泥各 EPS 层的含量分布均为 TB-EPS>Slime-EPS>LB-EPS,且近 50% 的蛋白质和多糖分布在 TB-EPS 层中;从荧光光谱的分析来看,色氨酸类蛋白质在各 EPS 中占比最大,是主要蛋白类物质。脱水性能的相关性分析表明,污泥中腐殖酸及蛋白质组分与黏度、CST 和 SRF 均成显著正相关,蛋白质对污泥黏度和脱水性能的影响比腐殖酸更大,Slime-EPS 和 LB-EPS 层的蛋白质含量对污泥脱水性能的影响更显著。     

阴阳离子有机絮凝剂对污泥脱水效果的研究

为研究阴阳离子有机絮凝剂对污泥的脱水效果,在不同条件下分别向污泥中投加聚二甲基二烯丙基氯化铵(HCA)和聚丙烯酰胺(APAM)。结果表明:絮凝剂浓度、过滤时间、p H显著影响污泥的脱水性能;污泥脱水最佳的絮凝反应条件为絮凝剂投加量为30 mg/L,污泥p H为5,真空抽滤时间为4 min;投加HCA和APAM的污泥都能取得良好的脱水效果,但HCA污泥脱水效果优于APAM。另外,吸附架桥是离子型有机絮凝剂高效絮凝的主要机理,电中和起辅助作用。     

城市剩余污泥脱水性能指标的相关性研究

选取5种阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)对城市剩余污泥调理、4种调理方案进行板框压滤试验,测定调理后的污泥比阻(SRF)、污泥毛细吸水时间(CST),以及板框压滤后的泥饼含水率,采用数理统计的方法对SRF、CST和泥饼含水率进行线性回归分析。结果表明,在同一种药剂调理下,CST和SRF具有显著的线性相关性,可用CST代替SRF确定药剂最佳投药量。SRF、CST分别与板框压滤后的泥饼含水率之间存在明显的线性关系(R~2=0.92,R~2=0.99),能有效表征实际处理过程中污泥的脱水效率。     

城市污水处理厂厌氧消化污泥调理脱水性能研究

通过在污水厂实地取样,首先用阳离子聚丙烯酰胺(cationic polyacrylamide,CPAM)调理储泥池混合污泥与消化污泥,比较2种污泥投药前后的毛细吸水时间(capillary suction time,CST),发现消化污泥的CST明显小于储泥池的污泥。然后,检测这2种污泥的调理过程中Zeta电位的变化,并研究了挥发性悬浮物(volatile suspended solids,VSS)、总悬浮固体(total suspended solid,TSS)蛋白质、多糖以及胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)总量对脱水效果的影响。结果表明投药后消化污泥脱水性能优于混合污泥,最佳投药量为4‰~4.5‰;污泥中VSS/TSS越高,污泥脱水效果越差;污泥中蛋白质含量是影响污泥脱水效果的重要因素之一,其含量低于26.5%时,污泥压滤后含水率随蛋白质含量升高而升高,但当蛋白质含量高于26.5%时,无明显变化规律。     

阴离子聚丙烯酰胺(APAM)和聚二甲基二烯丙基氯化铵(HCA)对给水厂污泥水分分布的影响及其与污泥颗粒的作用机制

为比较APAM和HCA对给水厂污泥调理的效果并探究其作用机制,测定了污泥调理前后的毛细吸水时间（CST）、污泥比阻（SRF）、溶解性有机污染物含量（DOC）、Zeta电位和絮体粒径的变化情况,并结合三维荧光谱图、液相-有机碳联用（LC-OCD）、热重差热法（TG-DTA）以及傅立叶红外（FTIR）的变化进行分析.结果表明,APAM和HCA的最佳投加量分别为0.05和0.10 g·L^-1,与之对应的CST分别从71.0 s降到25.8 s和37.6 s,SRF从9.72×10¹² m·kg^-1降到4.18×10¹² m·kg^-1和5.70×10¹² m·kg^-1,APAM的调理效果占优.HCA仅可释放毛细水,而APAM可释放污泥的毛细水和表面吸附水.APAM通过氢键的吸附架桥形成大块絮体以改善污泥脱水性能,Zeta电位的升高和有机物的变化显示出电中和及去水化作用是HCA的主要调理机制.本研究结果可为给水厂污泥脱水有机药剂的选择提供数据基础.     

城市污泥脱水速率与泥饼含水率的表征差异性研究

通过试验获得了多种不同来源污泥的脱水表观指标值(比阻和粘度)与脱水性能参数值(脱水速率和滤饼含水率),并对其相关性进行了研究分析.研究结果表明,采用常规的表观指标表征污泥的脱水性能存在差异性,污泥比阻(SRF)可以很好地表征污泥的脱水速率,与其呈良好的负线性关系(调理前:R2=0.914,调理后:R2=0.839),而SRF与滤饼含水率的线性关系不显著,只能进行辅助或定性分析.粘度可以很好地表征污泥滤饼含水率(调理前:R2=0.936,调理后:R2=0.843);但仅在高粘度水平下,粘度与污泥脱水速率才表现出负线性关系,但拟合度较低(R2=0.647),在低粘度污泥体系中,粘度不是影响污泥脱水速率的关键因素.     

Fenton试剂与骨架构建体复合调理剂对污泥脱水性能的影响

将Fenton试剂与骨架构建体联用作为复合调理剂开展了污泥调理及脱水试验.结果表明,赤泥与水泥作骨架构建体调理后,污泥脱水性能和脱水液pH均优于石灰与水泥调理污泥.以污泥比阻(SRF)为评价指标,开展了Fenton反应时间、初始pH及调理剂投加量对污泥脱水性能影响的单因素试验.当Fenton反应时间为90 min,初始pH为5,水泥、赤泥、Fe²⁺和H₂O₂的投加量(以污泥干固体质量计)分别为300、300、40和32 mg·g^-1时,污泥比阻降低率可达94.25%±0.21%.在此基础上,以泥饼含水率为响应指标,利用表面响应法对调理剂投加量进行优化.结果表明,水泥、赤泥、Fe²⁺和H₂O₂的投加量分别为287、287、46和37 mg·g^-1,泥饼含水率可降至47.7%±0.8%.调理后污泥的粒径减小,比表面积增大,粘度减小,Zeta电位由负变正,说明该复合调理剂能有效地破解胞外聚合物(EPS),提高污泥脱水性能.     

非离子表面活性剂对污泥调理脱水效果的影响

现有污泥脱水技术仅使污泥含水率降到80%左右,难以满足日益严格的污泥处置要求.以污泥比阻（SRF）、脱水率为考察指标,比较了两大类非离子型表面活性剂（辛基酚聚氧乙烯醚OPEO型和烷基糖苷APG）对剩余污泥的脱水效果,并对原泥及调理后污泥进行了显微观察.结果表明,非离子表面活性剂可使污泥絮体粒径变小,不规则程度降低,改善了污泥的脱水性能,而且烷基糖苷APG脱水效果优于OPEO型.APG投加量为0.05%干固体时,污泥比阻即可降低到原泥的42%,脱水率可达到93%.以烷基糖苷APG为调理剂进行板框脱水实验,结果表明,当APG投加量为0.05%干固体时,脱水泥饼含水率比原泥脱水泥饼含水率低约10%,脱水率可达到97%.本研究为APG应用于污泥脱水,改善污泥脱水性能提供一些参考.     

丝状真菌调理对柠檬酸污泥脱水性能的影响

利用实验室分离的丝状真菌Aspergillus niger SS5对柠檬酸污泥进行了污泥脱水前的生物调理.结果表明,菌液浓度和调理时间是影响污泥脱水性能的主要因素,调理后污泥的脱水性能、沉降性能均有明显改善,调理后的污泥负电荷减少,粒径显著增大,结合水含量比未投加菌液的空白对照降低了近40%.同时,真菌调理显著降低了上清液COD及污泥各EPS层的蛋白质和多糖含量,EPS中蛋白质的降解与污泥结合水含量、D₅₀和Zeta电位显著相关,是影响柠檬酸污泥脱水性能改善的重要因素,且有机物的降解并未导致污泥pH值的显著变化,这和柠檬酸污泥拥有较大的酸碱缓冲容量有关.采用20mL/g DS的Aspergillus niger SS5调理柠檬酸污泥,调理3d可使泥饼含水率降至71.98%,且调理过程无化学药剂加入,更有利于柠檬酸等食品发酵类工业污泥的后续资源化综合利用.     

污泥预处理对微生物絮凝剂制备及性能的影响

试验研究了不同污泥预处理方法对微生物絮凝剂的制备及其絮凝性能的影响.结果表明,污泥经碱热预处理后释放的有机物质量最大,SCOD/TCOD可达到0.56.以碱热预处理污泥作为基质制备的微生物絮凝剂,其产量为2.3 g·L-1,高于热预处理的1.6 g·L-1,酸热预处理的0.6 g·L-1,以及未接种污泥絮凝剂的18 mg·L-1.采用响应面分析法对碱热预处理污泥制备的微生物絮凝剂与PAM复配改善污泥脱水的过程进行了优化,实验分别拟合了关于污泥比阻(SRF)和干污泥量(DS)的二次模型,决定系数(R2)分别为0.9057和0.9171,表明拟合情况良好.实验中最佳的污泥脱水条件为微生物絮凝剂投加量12.6 g·kg-1,PAM投加量1.0 g·kg-1,Ca Cl2投加量59.7 mg·L-1,p H值6.7,搅拌速度185r·min-1.在此条件下,DS和SRF分别为29.1%和2.2×1012m·kg-1,表明碱热预处理污泥制备的微生物絮凝剂与PAM的联合使用有助于改善污泥脱水性能.     

玉米秸秆生物炭改善污泥脱水性能

本实验以玉米秸秆为原料,制备了生物炭和AlCl₃改性生物炭,研究了2种生物炭分别调理污泥后的脱水效果,并探讨了污泥脱水性能的改善机理.结果表明,经过2种生物炭调理后,污泥比阻（SRF）、泥饼含水率（MC）、污泥沉降体积指数（SV₃₀）、毛细抽吸时间（CST）均下降,污泥净产率（Y_N）升高,说明污泥脱水性能得到了改善,且AlCl₃改性生物炭对污泥脱水性能的改善效果明显优于生物炭.当AlCl₃（溶液浓度3mol/L）改性生物炭的用量为3g/L时,调理后的污泥SRF,MC,SV₃₀,CST分别降低至1.3×10¹²m/kg,81.9%,78.6%,35s,Y_N增加至17.8kg/（m²·h）.分析原因：一方面,经过生物炭调理后,泥饼中会形成一定的骨架结构,使得污泥中的水和EPS能够更容易地释放;另一方面,经过AlCl₃改性后,改性生物炭携带的正电荷（Al³⁺）能够与污泥颗粒所带的负电荷发生电中和作用,使得污泥颗粒更容易聚集,从而提高污泥的脱水效果.     

Fenton氧化联合氧化钙调理对污泥脱水的机理研究

探讨了使用Fenton氧化联合氧化钙全过程(第一阶段:使用硫酸调节污泥p H值;第二阶段:投加Fe2+;第三阶段:投加H2O2;第四阶段:投加氧化钙)对污泥脱水效果及物理化学性质的影响.结果表明,酸化处理可以改变絮体的大小,降低Zeta电位,分散絮体,同时去除部分胞外聚合物(EPS),进而改善了污泥脱水性能.此外,在Fenton氧化的过程中,污泥颗粒、Zeta电位、EPS和比阻(SRF)均呈现逐渐减少的趋势,同时生成氢氧化铁胶体会覆盖在污泥颗粒表面,形成保护性的硬壳,进而使污泥的脱水性能大幅提高.当加入氧化钙时,形成稳定的刚性的结构使污泥颗粒重新聚合,促使生成多孔的脱水通道.中试结果阐明,Fenton氧化过程是实现污泥的深度脱水的关键,并表明各个阶段污泥脱水过程中产生的滤液水质状况.总的来说,本研究提供了在高压下实现污泥深度脱水的新思路,包括:絮体酸溶分散与重聚-保护性氧化-骨架构建.由此看来,Fenton氧化联合氧化钙是一种相对温和且有效的污泥调理方法.     

铝、铁、钛3种金属盐基混凝剂调理污泥的性能比较

以铝盐、铁盐和钛盐混凝剂为研究对象,重点比较了3种混凝剂的污泥调理性能.通过测定调理前后污泥比阻、胞外聚合物中蛋白质和多糖的含量变化,结合三维荧光光谱与分子量变化分析及调理前后污泥尺寸大小与颗粒表面形貌变化,系统比较了它们对污泥的调理性能,并揭示了调理机制.3种无机混凝剂的污泥调理能力依次为:聚合氯化铝(PAC)、钛凝胶混凝剂(TXC)、聚合硫酸铁(PFS);调理后,污泥胞外聚合物中蛋白质和多糖含量明显降低;PFS和TXC对有机物的结合能力要强于PAC,疏松结合的胞外聚合物中多糖含量是影响污泥脱水性能的关键因素;调理过程中3种混凝剂所形成污泥颗粒的大小顺序为:TXCPFSPAC,所形成污泥颗粒的大小并非影响污泥脱水性能的关键因素,无机混凝剂电中和能力和与有机物的络合能力共同影响无机混凝剂的污泥调理性能.本研究为污泥调理混凝剂的选取提供了实验和理论依据.