Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐改善污泥脱水性能

针对污水处理厂剩余污泥脱水困难的问题,采用Fe~(2+)活化过硫酸钾高级氧化法提高剩余污泥脱水性能,使用污泥含水率和污泥比阻对调理前后污泥脱水效果进行分析;研究了过硫酸钾投加量、Fe~(2+)投加量、pH和反应时间对污泥调理效果的影响;探究了过硫酸盐调理污泥过程中溶解性有机物质和胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)的变化特性。结果表明:过硫酸钾调理的最佳反应条件为pH=7.5,反应时间为20 min,过硫酸钾和Fe~(2+)的最佳投加量分别为15 mmol·L~(-1)和18 mmol·L~(-1),在此条件下,污泥含水率和污泥比阻值分别可达78.89%和0.3×10~(12) m·kg~(-1);污泥含水率和比阻的变化可能与污泥调理后絮体结构形态变化有关;调理污泥后,上清液中溶解性有机物质含量与过硫酸钾投加量呈显著正相关关系,而EPS不同组分中蛋白质和多糖含量在Fe~(2+)投加后均减少,表明Fe~(2+)的投加可以破坏污泥絮体,分解胞内物质;利用Fe~(2+)激活过硫酸钾所生成的硫酸根自由基可极大改善污泥的脱水性能。     

兰炭粉末调理城市污泥及机理

城市污水处理过程中产生大量的剩余污泥,污泥处理处置问题已经成为制约整个污水处理行业健康发展的瓶颈问题。实验以城市污泥为研究对象,采用兰炭粉末对城市污泥进行调理研究其过滤脱水性能的改善并通过Zeta电位、扫描电镜分析探讨了兰炭粉末调理污泥的机理。实验结果表明:当兰炭粉末的投加量为250%时,污泥过滤比阻由原泥的1.47×l0~(13)m·kg~(-1)显著下降到1.82×lO~(11)m·kg~(-1)滤饼含水率从87.81%降到了61.33%,兰炭粉末能够显著改善污泥的过滤脱水性能;当投加150%兰炭粉末时,上清液的浊度由原泥的14.11 NTU迅速降到了4.76 NTU,随着投加量的继续增加,上清液浊度基本上维持在3.00·1.50 NTU之间,兰炭对污泥絮体颗粒具有一定的吸附、絮凝作用;兰炭粉末调理污泥的机理是依靠构建骨架在污泥中形成大量渠道和空隙的刚性框架结构,在压滤过程中阻止泥饼压缩和保持泥饼的高通透性,能够很好地改善污泥脱水性能。兰炭粉末作为煤系固体废物,既可以调理城市污泥有效改善其脱水性能,又可以有效地将干污泥的低位热值从12.91 MJ·kg~(-1)明显提高到22.47 MJ·kg~(-1)(投加兰炭粉末250%调理),为污泥的热值回收提供条件,带来良好的环境、经济和社会效益。     

基于半焦的污泥调质与机械脱水

采用真空抽滤脱水实验方法探讨了基于半焦的污泥调质与机械脱水的影响因素,通过污泥比阻测试、SEM,FT-IR分析揭示了基于半焦的污泥调质与机械脱水的机理。结果表明:当半焦的粒径为75·200μm,添加量为1.5 g·(100mL)~(-1)污泥时,云南褐煤在500℃下热解的半焦对污泥调质与机械脱水效果较好;经半焦调质污泥的机械脱水泥饼含水率、脱水时间、污泥比阻分别由原污泥的76.02%、124s、2.155×lO~(13)m·kg~(-1)降低至61.14%,75 s、6.943×10~(11)m·kg~(-1),半焦对污泥调质与机械脱水有显著效果;污泥机械脱水泥饼含水率与半焦质量参数(0/C、H/C、BET比表面积、孔容)呈现良好的相关关系;半焦对污泥调质与机械脱水的机理主要表现在半焦能显著改善污泥的脱水性能,消弱污泥的亲水性能以及对污泥的吸附作用。     

过硫酸盐氧化法对污泥脱水性能的影响

以污水处理厂浓缩池污泥为研究对象,用污泥比阻、污泥含水率和污泥粘度评价污泥脱水性能,研究亚铁离子活化过硫酸盐氧化法对污泥脱水性能的影响。结果表明,单独投加过硫酸钾时,污泥比阻和含水率随过硫酸钾投加量的增加稍有下降。投加硫酸亚铁和过硫酸钾时,温度对污泥脱水性能影响不大。污泥脱水性能最佳的条件:在常温下,污泥p H为7,硫酸亚铁投加量为1.5 mmol/g VSS、过硫酸钾投加量为1.2 mmol/g VSS,亚铁离子和过硫酸根的摩尔比为1.25∶1,污泥的比阻从5.36×1012m/kg降低到1.9×1011m/kg,含水率从97.0%降低到81.6%,粘度从178 m Pa·s降低到102 m Pa·s。     

氧化-铁盐絮凝联合对调理改善污泥脱水性能的影响

实验对比考察了活性氯预氧化与铁盐(Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ))混凝改善市政污泥脱水性能。结果表明:预氧化可改善污泥脱水效果,氯投量为200 mg·g~(-1)时污泥比阻(specific resistance to filtration,SRF)由5.3×109m·kg~(-1)降低至2.0×109m·kg~(-1),进一增加氯投量,SRF反而升高;单独三价铁盐可明显改善污泥脱水性能,但二价铁效果有限;预氧化之后再投加Fe(Ⅲ)与Fe(Ⅱ),SRF较单独铁盐条件下分别降低40.3%和78.3%。进一步研究证实,预氧化可破坏污泥的胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS),并导致胞内蛋白质和多糖的释放,且蛋白质和多糖含量与污泥脱水性能呈明显正相关性。活性氯预氧化与铁盐混凝联合调理可明显改善污泥脱水性能,且氧化与混凝的协同作用是其主要机制。     

生物淋滤改善城市污泥的脱水性能

污水处理过程中产生大量剩余污泥,使得污泥脱水逐渐成为污泥处理的关键环节。本研究采用生物淋滤方法处理城市污泥,改善污泥脱水性能。通过污泥比阻、滤饼含水率和离心脱水率的变化评价生物淋滤改善剩余污泥脱水性能的效能。综合考虑污泥脱水性能改善效果和运行成本,生物淋滤优化条件为:硫粉投加量3 g/L;Fe2+投加量4 g/L;接种物投加量(接种物与供试污泥的体积比,mL/mL)0.4。在优化条件下,污泥体系被酸化至pH为2.0左右需要36～48 h,淋滤污泥的比阻由1.26×1014 m/kg降至8.14×1012 m/kg,降低了93.54%,滤饼含水率从98.39%降至73.68%,同时污泥离心脱水率从72%提高到83%。回调淋滤污泥pH至6.0,污泥比阻继续降至8.27×1011 m/kg,污泥比阻降低99.34%,污泥从难脱水状态转化为易脱水状态。通过污泥体系中铁离子和污泥絮体特征的变化,分析生物淋滤改善污泥脱水性能的机理。作为底物投加的Fe2+在微生物氧化作用下快速转化为Fe3+。生物氧化产生的Fe3+的絮凝作用可能是生物淋滤改善污泥脱水性能的主要机理。     

核桃壳骨架构建剂对污泥脱水性能的影响

污泥最终处置的困难在于提高泥饼的含固量和降低其含水率。研究用核桃壳做骨架构建剂对污泥进行调理对污泥脱水性能改善的影响。通过测定污泥比阻(SRF),毛细吸水时间(CST)以及抽滤后污泥含水率,探究核桃壳骨架构建剂对污泥脱水性能的影响。结果表明,采用核桃壳做骨架构建剂调理污泥的最佳添加量为4∶6(核桃壳与污泥干重比),最佳粒径为0.25 mm。用真空抽滤脱水,核桃壳调理后污泥的含水率明显降低。含水率为97.5%的原泥经过29 min真空抽滤后泥饼含水率降至70.52%;按核桃壳与污泥干重比4∶6,添加粒径0.25 mm的核桃壳后,泥饼含水率降为63.57%,SRF由初始的3.73×1013m/kg,降为调理后的1.06×1013m/kg。     

酸改性沸石对污泥调理的影响

实验研究了酸改性沸石在剩余污泥调理中的应用。采用单因素法,以比阻作为主要参数,分别从酸浓度、酸浸时间和沸石粒度等方面来确定沸石酸改性的最佳条件。最佳的改性沸石在酸浓度为3 mol/L,酸浸时间为5 h,沸石粒径为150μm的条件下获得。利用改性沸石来调理污泥,考察改性沸石投加后污泥沉降和脱水性能的变化以及对污泥上清液中COD、氨氮的去除效果。结果表明,沸石可以有效的调理污泥,减小污泥的比阻,且改性后的沸石调理效果更好。当改性沸石投量为30%(污泥含固量计)时,污泥的比阻由原来的3.0×1013m/kg降到1.39×1013m/kg,滤饼的含水率由原来的92%降到64%。沸石改性前后颗粒的电镜扫描图说明其强化污泥调理的机理主要是吸附架桥作用。     

叶腊石耦合微波改善燃料乙醇厌氧消化污泥脱水性能

利用金刚石生产废物叶腊石耦合微波对燃料乙醇厌氧消化污泥(FEADS)进行处理,探讨该处理方法对FEADS脱水性能的改善效果及机理。结果表明:含水率为97.65%的FEADS,投加叶腊石粉(2g/L)后沉降性能大幅提高,20 min时沉降比(SV)由70.2%减小为54.3%;经叶腊石粉(2g/L)耦合微波(640W、2min)处理后脱水性能大幅提高,污泥比阻(SRF)由1.21×10~(13)m/kg减小为7.23×10~(12) m/kg,可压缩系数由1.33减小为0.63;扫描电镜表明,叶腊石耦合微波处理后FEADS水分容易通过;热重曲线中失重峰明显滞后,显示叶腊石耦合微波处理改善了FEADS的脱水性能。     

过氧乙酸和亚铁联用调质强化活性污泥过滤脱水性能

尝试采用过氧乙酸和亚铁联用来改善活性污泥过滤脱水干化效率,分析了调理过程中污泥比阻(SRF)和泥饼含水率、絮体粒径分布以及胞外聚合物(EPS)组成和分布的变化特征,深入研究了过氧乙酸(peracetic acid,PAA)和亚铁离子联合调理污泥对其脱水性能的作用机制。研究表明,投加适量PAA后,污泥pH降至2.5~4,加入亚铁离子会与PAA解离后产生的H2O2形成Fenton氧化体系,从而有效地氧化裂解污泥,降解EPS中蛋白质和多糖,促使其中结合水的释放。当亚铁与过氧化氢摩尔比和PAA投加量分别为2∶1和0.1 g/g TSS时,污泥脱水性能达到最佳。最后,将污泥pH值调为中性后,由于反应过程中原位形成的三价铁的混凝作用,污泥脱水性进一步改善。本研究说明过氧乙酸和亚铁组合调理可以有效提高污泥的过滤和干化效能。     

微波-高锰酸钾耦合调理城市剩余活性污泥

采用微波、微波-高锰酸钾耦合工艺对城市剩余活性污泥进行调理。结果表明:(1)微波辐射改善污泥脱水性能的适宜时间为100s,此时污泥比阻(SRF)降至4.49×10~(12) m/kg,较初始值减小63.79%,污泥破解度为2.97%,上清液中胞外聚合物(EPS)为236.11mg/L。(2)微波-高锰酸钾耦合工艺能有效破解污泥,但不利于污泥脱水;污泥破解的适宜高锰酸钾投量为100mg/g(以单位质量总固体计),此时污泥破解度为40.47%,上清液中EPS为542.83mg/L。(3)污泥经微波-高锰酸钾耦合调理后,30d累计产气量为284mL,较未处理污泥和微波辐射调理污泥分别高20.85%和14.06%。     

生物酶-CTMAB/CPAM联合调理对活性污泥脱水性能的影响

采用单因子实验或响应曲面法分别研究了单一酶、复合酶以及复合酶-化学药剂联合的3种调理方式下污泥的脱水性能,并探讨了典型调理条件下污泥的Zeta电位、粒度和水分组成等变化特征。研究结果表明,复合酶、十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和阳离子聚丙烯酰胺WD4960(WD4960)的单一调理和联合调理均能不同程度地释放污泥颗粒中的束缚水。污泥经0.13 g·g~(-1)TS中温a-淀粉酶作用1 h后,再投加0.16 g·g~(-1)TS中性蛋白酶作用4 h,其胞外有机物(EPS)中多糖(PS)、蛋白质(PN)组分含量分别为最低值17.88、218.72 mg·g~(-1)VSS,但污泥絮体的Zeta电位和粒度均减小,脱水性能恶化。对于复合酶调理后的污泥,再投加0.5 g·g~(-1)TS CTMAB进行二次调理后,抽滤泥饼含水率降至64.66%;当投加9.64 g·kg~(-1)TS的WD4960进行二次调理时,污泥的毛细吸水时间(CST)为最小值16.3 s。其中,CTMAB通过电中和、改变污泥絮体的亲疏水性等作用改善复合酶调理后污泥的脱水性能,而WD4960通过电中和、粘附架桥的絮凝作用,但后者释放的束缚水较少。     

微生物絮凝剂与Fenton试剂联合调理对印染污泥脱水性能的影响

考察了微生物絮凝剂对广东省佛山市某工业园区印染污泥的脱水性能,探讨了微生物絮凝剂与Fenton试剂复配对该污泥脱水性能的影响。结果表明,经微生物絮凝剂、Fenton试剂调理后印染污泥含水率均有一定程度的降低,含水率下降4%~5%;微生物絮凝剂与Fenton复配得到的最佳污泥脱水条件是:微生物絮凝剂投加量52.4 mg/L,H2O2投加量88.2 mg/L,H2O2/Fe2+比值为8∶1,p H为3.5。在此条件下污泥含水率由之前的87.32%降低到79.72%。     

冰冻调质对活性污泥脱水性能的影响

以污泥沉降性能、比阻(SRF)、分形维数(Df)、粒径(d0.5)等作为评价污泥脱水性能的参考指标,研究了冰冻解冻调质对污水厂活性污泥脱水性能的影响,并对其作用机理进行了探讨。结果表明:污泥冰冻调质后,污泥比阻和分形维数均随冰冻时间的延长呈先下降后上升的趋势,粒径反之。在-20℃、16 h时,污泥比阻可由原来的2.27×10~(13)m·kg~(-1)降为5.4×10~(12)m·kg~(-1),比阻明显变小,污泥过滤性能显著提高;在-20℃下冰冻20 h后,Df和d0.5达到最值,Df由原来的2.25下降为2.09,d0.5由43.36μm增大到231.78μm,此时污泥密实度较低,结构较为松散。从多元线性模型拟合结果可知污泥特性参数d0.5、Df对SRF均有显著影响。综上可知在-20℃、16 h~20 h污泥脱水性能较好。     

Fe_3O_4/石墨烯-H_2O_2预处理对污泥脱水性能的影响及其作用机理

采用共沉淀法制备四氧化三铁/石墨烯(Fe_3O_4/GE)材料,并对其进行表征,将其与H_2O_2组成非均相类Fenton体系用来预处理污泥,发现此类Fenton体系能显著降低污泥比阻(SRF),并深入分析其作用机理。研究了pH、反应时间、反应温度以及Fe_3O_4/GE-H_2O_2投加量对污泥胞外聚合物(EPS)破解的影响。结果表明,适宜反应条件为:pH 4.0,反应时间为90 min,反应温度为50℃,Fe_3O_4/GE投加量为1 g·L~(-1),H_2O_2与Fe_3O_4/GE投加量之比控制在8~12之间。在该条件下,污泥上清液中的SCOD、多聚糖和蛋白质浓度分别由56.47、11.48和8.21 mg·L~(-1)增加到498.31、406.72和286.29 mg·L~(-1)。Fe_3O_4/GE-H_2O_2非均相类Fenton体系在有效破解EPS的同时,对于污泥的脱水性能也有明显的改善作用,促进了污泥的后续处理。     

Fe~0/Fe_3C@CS激发PMS调理对活性污泥脱水性能的影响

为研究Fe~0/Fe_3C@CS激发过一硫酸盐(PMS)调理对活性污泥脱水性的影响,采用单因子实验法确定了调理的最佳投药量以及该投药量下调理前后污泥胞外聚合物(EPS)中有机物含量及分布变化。结果表明:当Fe~0/Fe_3C@CS与PMS投加量分别为35.9 mg·g~(-1)(以TSS计)和0.43 g·g~(-1)(以TSS计)时,污泥的抽滤含水率下降至69.45%;调理过程对污泥紧密附着(TB-EPS)与松散附着层(LB-EPS)有破解作用,部分多糖和蛋白质迁移至黏液层,使得黏液层多糖和蛋白质的含量分别从0.12 g·g~(-1)、2.9 mg·g~(-1)升高至0.15 g·g~(-1)、7.75 mg·g~(-1)。腐殖酸从细胞相被释放至TB-EPS和LB-EPS中,其中TB-EPS腐殖酸含量由1.51 mg·g~(-1)升高至3.09 mg·g~(-1)。此外,调理后LBEPS和TB-EPS中的酪氨酸和微生物副产物被降解或迁移至黏液层,污泥EPS中总荧光强度由调理前的760.26×10~7 AU·nm~2降低至调理后的38.43×10~7 AU·nm~2,其中,LB-EPS的总荧光强度降至0.344 2×10~7 AU·nm~2,有利于污泥脱水性能的提高。调理后各典型有机物的荧光强度占比变化不同,其中酪氨酸的占比增加,而微生物副产物的占比下降。Fe~0/Fe_3C@CS激发PMS调理可有效提高活性污泥的脱水性能。     

超声波联合化学调理改善疏浚底泥脱水性能的研究

以长沙市圭塘河疏浚底泥为研究对象,分别采用聚合氯化铝(PAC)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和超声波改善疏浚底泥脱水性能。结果表明,单一PAC、CPAM对疏浚底泥脱水性能均有一定程度的改善作用,CPAM效果优于PAC,经两种药剂联合化学调理后,疏浚底泥脱水性能进一步改善,调理结束后疏浚底泥属较易脱水污泥;超声波联合化学调理疏浚污泥时,宜先采用化学调理(先投加3g/L PAC再投加100mg/L CPAM,搅拌静置30min),再进行超声波调理(超声频率40kHz,声能密度0.8 W/mL,超声时间20s),调理结束后疏浚底泥比阻值降至0.38×10~9 s~2/g,属于易脱水污泥,疏浚底泥脱水性能大大改善。疏浚底泥脱水性能与其微形态结构相关,疏浚底泥二维分形维数越大、中值粒径越大,其脱水与沉降性能越好。     

基于硫酸根自由基(SO_4~-·)的污泥预处理技术

应用基于硫酸根自由基(SO_4~-·)的污泥预处理技术对抚顺某市政污水处理厂浓缩池剩余污泥进行预处理,强化污泥的过滤脱水性能。研究了最佳的氧化反应时间、S_2O_8~(2-)与Fe~(2+)的最佳投加浓度与投加方式;并探讨了SO_4~-·对污泥特性的影响。结果表明,当S_2O_8~(2-)投加浓度为80 mg·g~(-1)(以干物质计),Fe~(2+)和S_2O_8~(2-)的摩尔比为1:1,Fe~(2+)按时间比10 min:20 min分2段投加时,在反应时间30 min内,污泥的过滤脱水性能达到最佳。此外,Fe~(2+)活化S_2O_8~(2-)产生的SO_4~-·是强化污泥脱水的关键。同时,影响污泥脱水性能的胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)浓度和组成在氧化反应前后发生变化,污泥的脱水和过滤性能得到提高。     

类芬顿试剂耦合超声对活性污泥脱水性能的影响

含水率是影响污泥处置效果与成本的重要因素。通过污泥含水率、毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)、污泥上清液中的蛋白质、多糖、DNA含量等指标,研究了类芬顿试剂耦合超声对活性污泥脱水性能的影响。结果表明,类芬顿试剂中H2O2的投加量为90 mg/g,Fe3+的投加量为10 mg/g,超声3 min,此时污泥的毛细吸水时间为29.8 s,污泥比阻为2.07×1011s2/g,污泥的含水率降至73.9%。类芬顿试剂耦合超声能有效破坏污泥絮体结构,增加上清液的蛋白质、多糖、DNA含量。     

脱硫石膏耦合微波对生产燃料乙醇厌氧消化污泥脱水性能的影响

为使污泥脱水后资源化农用,利用微波在不同功率(800、640和560 W)和时间(60、120和180 s)条件下,耦合脱硫石膏(2、4、6和8 g·L~(-1))对燃料乙醇厌氧消化污泥(ADSFE)脱水性能改善进行研究,探讨其脱水效果及相关机理。结果表明,最佳条件是脱硫石膏(6 g·L~(-1))耦合微波(640 W,120 s)处理。在最佳处理条件下,污泥比阻(SRF)下降至1.05×10~(12)m·kg~(-1),与原污泥相比降低了87.5%,与单独加入脱硫石膏相比降低了77.80%,与单独微波调理相比降低了75.60%。此外,扫描电镜(SEM)表明耦合调理后的ADSFE形成致密且具有较大孔径的絮体,易实现固液分离;热重(TGDTG)曲线显示,脱水起始温度和热重峰明显前移。因此,脱硫石膏与微波协同作用调理ADSFE时,脱水性能明显改善并优于单独调理的效果。同时,处理后污泥有机质含量满足有机肥制备原料要求。