酸处理对活性污泥脱水性能的影响及其作用机理

用硫酸对活性污泥进行脱水前预处理,可使污泥中水分分布发生有利于机械脱水的变化,即结合水含量减少、可脱水程度增大,从而改善活性污泥脱水效果.试验数据表明,只加阳离子PAM调理,污泥经过板框压滤脱水后(压榨时间30 min)泥饼含水率为76.14%;经过酸化预处理后再加阳离子PAM可以使泥饼含水率降至70.24%.不管是过滤脱水还是离心脱水过程,酸处理对污泥脱水速率没有太大影响,却可以提高污泥可脱水程度.进一步研究发现,酸处理的机理是:酸处理使污泥中胞外聚合物ECP水解、微生物细胞瓦解,从而絮体内部间隙水、细胞内部间隙水被释放变成自由水,污泥水分分布发生变化,污泥可脱水程度提高,最终导致污泥脱水效果好.     

含油污泥离心脱水关键影响因素分析

通过单因素实验,分析了离心时间、离心转速、离心温度对3种具有不同水分分布的含油污泥(以下简称油泥)离心脱水的影响。在单因素实验的基础上,进行了3因素4水平的正交实验,探究了影响油泥离心脱水的关键因素。结果表明,对于高黏度、水滴粒径分布广的油泥,制约脱水率的关键因素是离心温度和离心转速,升温可以有效降低油泥的黏度而离心转速的提高可以降低油泥中水滴的临界分离粒径。对于水滴粒径小于5μm的油泥,制约脱水率提高的关键因素是离心转速,为了提高油泥机械脱水的效率,油泥需经破乳预处理提高水滴粒径。保证油泥足够长的离心时间可以显著提高水滴粒径大于10μm的油泥的脱水率。     

微波预处理对制革污泥絮凝脱水性能的影响

分别采用微波、絮凝剂和微波联合絮凝剂对制革污泥进行脱水预处理,考察不同处理条件下制革污泥沉降速率(SV30)、毛细吸水时间(CST)和污泥比阻(SRF)的变化,并通过粘度、水分分布和微观结构的变化探讨相关的脱水机理。结果表明,在微波输出功率为648 W、辐射时间为60 s的预处理条件下,阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)投加剂量为8 mg/L时,污泥脱水性能达到最佳。与单独添加絮凝剂的污泥脱水相比,该条件下的SV30、CST和SRF分别降低了25.0%、48.9%和34.7%。污泥絮凝脱水前进行微波预处理能够进一步提高污泥的脱水性能,微波辐射联合CPAM进行污泥脱水时,CPAM则起主要脱水作用。微波辐射通过破坏污泥絮体结构,改变污泥中的水分分布,降低污泥的粘度,从而提高污泥的脱水性能。     

磁场处理对市政污泥脱水性能的影响

为研究磁场对市政污泥脱水性能的影响,通过自主研制的磁场装置,开展了4种不同含水率(99.15%、97.41%、95.52%和93.73%)的市政污泥的磁场处理实验。实验结果表明:市政污泥经过磁场处理后脱水性能显著改善;高含水率下的污泥在磁场作用下脱水性能改善效果比低含水率好,在4种含水率下市政污泥的毛细吸水时间最大依次降低了90.5%、65.8%、61.6%和51.6%;通过实验数据优化分别得出4种含水率下污泥的最佳磁场处理强度和最佳磁场作用时间,且磁场强度、磁场作用时间与市政污泥含水率均呈二次多项式的关系;磁场处理对污泥离心脱水有影响,市政污泥经过磁场处理比未经过磁场处理的离心脱水含水率降低了约0.6%;建议在市政污泥脱水工艺中可考虑磁场与其他预处理工艺联合处理的方法以前达到更好的脱水效果。     

高铁酸钾预处理对活性污泥脱水性能的影响

通过投入不同剂量的高铁酸钾于剩余活性污泥中,研究其对污泥絮体性质和脱水性能的影响作用。污泥絮体性质的研究包括絮体粒径的变化以及污泥EPS含量的变化。脱水性能的研究包括过滤脱水性能(以CST表征)以及脱水程度(离心泥饼含固率)。实验结果表明,高铁酸钾的强氧化性可以破坏污泥絮体结构,提高污泥的机械脱水程度;但同时污泥EPS含量增加,对污泥过滤脱水性能有负面影响。高铁酸钾氧化分解生成的Fe(OH)3具有絮凝能力,可以使污泥颗粒重新絮凝;而其混凝作用可以破坏污泥细胞的稳定性,提高污泥的沉降性能。     

添加三氯化铁对中温污泥厌氧消化优化调理

污水处理厂产生的大量污泥已成为迫在眉睫的难题,厌氧消化是目前污泥处理的一种常用方法。然而,传统污泥厌氧消化存在效率低、沼气中硫化氢含量高以及消化污泥脱水困难等问题。全面探究了添加FeCl_3对污泥厌氧消化效率、消化污泥脱水性能、沼液处理和沼气利用的影响。结果表明,添加FeCl_3使产气量和产甲烷量分别提升了29.7%和37.4%,有机物去除率从28.1%提升到29.6%。添加FeCl_3能改善消化污泥脱水性能。此外,厌氧消化后,添加FeCl_3使沼液中的氨氮浓度降低12 mg·L~(-1),磷酸盐浓度降低20.7%,沼气中硫化氢浓度降低了63.3%。     

市政污泥强化脱水实验研究

通过对市政污泥进行超声处理、絮凝剂处理和超声结合絮凝剂处理,研究不同条件下污泥上清液的COD浓度、粒度分布及微观结构变化情况。实验结果表明,超声波作用可以调整污泥结构,改善污泥脱水性能;当超声时间达到20min左右时,脱水效果最好为87.9%;超声波作用使污泥中释放的COD浓度增加至91.2 mg/L;污泥颗粒粒度发生变化,分布在易脱水段10～100μm的更多。     

高钙矾石改性剂对污泥孔隙结构的影响

污泥结构的改变有利于污泥资源化利用,采用硅酸盐改性污泥研究颇多,然而水化硅酸盐改变污泥孔隙结构的微观分析较少。用硅酸盐基高钙石改性剂S1(富硫型),S2(贫硫型)、常规硅酸盐水泥、石灰,在不同养护环境下改性脱水污泥,考虑改性剂水化生成物对污泥含水率、污泥孔隙率和孔隙结构特征的影响。结果表明,不同改性剂在污泥环境水化产物差别大,水化早期,S1可在污泥中快速大量产生完整针棒状结构钙矾石/铁钙矾石(长3μm左右),S2主要生成六面体型铝酸钙、铁铝酸钙产物(直径3μm左右),水泥早期产物钙矾石生长受到抑制、形态残缺短小(长13μm左右),石灰主要生成片状氢氧钙石(直径10μm左右)。针棒状钙矾石有利于污泥孔隙均匀分散、结构破坏。当投加20%(占污泥总量比例)S1改性污泥,在有氧条件下养护7 d,污泥孔隙率由32.64%增加至49.14%,含水率降到30%以下。研究表明高钙石改性剂可以有效改变污泥孔隙结构,利于污泥孔水分蒸发提高自然干化效率。     

水分快速分析仪测定城市污泥的含水率

污泥含水率是污水处理、污泥处理及污泥处置利用等环节的重要评估指标。本研究采用快速测定法对不同类型城市污泥含水率进行测定,考察了污泥含水率、质量、颗粒度对测定结果影响,并与国标重量法进行比较。结果表明:污泥质量对快速法测定结果影响较小,原始污泥测定结果标准偏差在0.01%~0.05%之间,常规脱水污泥和生物沥浸脱水污泥测定结果标准偏差均为0.03%;相比国标法,脱水污泥含水率越低,快速法测定结果误差越大,常规脱水污泥和生物沥浸脱水污泥测定结果相对误差分别为-2.09%和-3.49%;脱水污泥颗粒度越大,快速法测定结果偏差越大,常规脱水污泥和生物沥浸脱水污泥总体样本标准偏差分别为0.43%和1.25%。另外发现,在相同干化条件下,生物沥浸脱水污泥相对于常规脱水污泥有较快的水分蒸发速度。针对城市污泥,为缩短测定时间和提高工作效率,待测污泥优选质量≤4 g和颗粒度≤3 mm,且建议只在生产运行中使用,室内科研实验优选国标法。     

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。     

粉煤灰与生石灰复合调理剂对市政污泥深度脱水性能的影响

污泥在污水厂厌氧消化和离心脱水后,一般含水率在80%~85%,为了后期有效的处理处置,需要进行深度脱水。实验采用化学干化法,投加不同比例的粉煤灰与生石灰复合调理剂,测定调理后污泥的含水率、脱水过滤速度和pH。实验结果表明,粉煤灰与生石灰复合调理剂可以有效改善污泥脱水性能,使泥饼含水率降低到60%以下,同时将污泥抽滤的脱水时长从20 min降至6 min内。此外,适当比例的复合调理剂可以大大降低污泥的pH,减小污泥后期处置带来的环境污染。     

电渗透脱水对污泥热干燥特性的影响

以污水厂机械脱水后的污泥作为研究对象,提出了采用电渗透-热干燥结合进行深度脱水的方法。通过对原泥以及电渗透脱水至不同含水率(67%、71%和76%)的污泥在热干燥过程中含水率和干燥速率的测定,分析电渗透脱水对污泥热干燥特性的改善规律。结果表明,经电渗透脱水至含水率为67%和71%的污泥在热干燥过程中的传热传质速率及干燥速率有明显提高,且干燥温度越高,电渗透后污泥的干燥速率与原泥的干燥速率差距越大。相同电压梯度及相同温度下电渗透至67%后进行热干燥耗能最少。实际应用中应结合能耗分析选择合适的电渗透程度及干燥温度,以达到最优效果。     

微生物调理后脱水污泥与秸秆混合共焚烧的技术探讨

污泥脱水是污泥处理处置的瓶颈.对目前国内外污泥处置方式进行了概括总结,提出了一种新的污泥处理处置技术.该技术利用微生物酸化方式实现污泥中的微生物细胞破壁,细胞破壁后采用压滤脱水,污泥含水率可从80%以上降低至55%～65%,然后将脱水污泥与秸秆混合,通过共焚烧方式可以实现脱水污泥的无害化和资源化利用.     

泡沫化预处理对污泥干燥特性的影响

采用泡沫化预处理与污泥干燥相结合的方法提高脱水污泥的干燥效率。采用密度变化的间接测定法,研究了脱水污泥的起泡性能和泡沫稳定性。采用薄层干燥实验法探讨泡沫化污泥的干燥特性,并引入干燥曲线,深入分析泡沫化污泥快速干燥的机理。结果发现,脱水污泥中加入一定量Ca O后经搅拌可以形成泡沫化污泥,且泡沫的稳定性很强。当泡沫化污泥的质量和表面积相同时,在不同的干燥温度下,密度为0.70 g/cm3的泡沫化污泥均表现出最好的干燥性能。泡沫化处理后污泥与干燥空气的接触面积增大,泡沫化污泥中自由水含量增多以及干燥过程中泡沫化污泥内部形成的大量孔洞使得水分迁移和热量传递的阻力减小,这些是泡沫化污泥干燥速率得以加快的主要原因。     

微生物絮凝剂改善城市污水厂浓缩污泥脱水性能的研究

采用酱油曲霉(Aspergillus sojae)产生的微生物絮凝剂(MBF)作为污泥絮凝脱水剂，对城市污水处理厂浓缩污泥进行调理，确定该絮凝剂对浓缩污泥脱水的处理工艺参数为：微生物絮凝液最佳投加体积为6%～8%（体积比），发挥絮凝作用的最适污泥温度为28～32℃，最适pH为6～7。经微生物絮凝剂调理的污泥在3 000 r/min离心9 min，污泥脱水率高达82.7%，滤饼含水率降低至77.3%，污泥脱水后体积减至原来的1/5左右。     

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。     

污泥絮凝调理对絮体理化性质的影响机制研究

采用无机混凝剂聚合氯化铝(PAC)、FeCl3和巴斯夫系列的聚丙烯酰胺(PAM)对污水处理厂的污泥进行化学调理,通过测定污泥毛细吸水时间(CST)、粒径、Zeta电位、结合水含量以及不同胞外聚合物(EPS)组分,研究了不同混凝剂调理对污泥脱水性的改善效果及其作用机制。研究表明:化学调理污泥时PAC和FeCl3所需的投加量远高于PAM,而且调理效果较差;PAM调理后,污泥粒径明显上升,远大于PAC或FeCl3调理后的污泥粒径;污泥调理过程中,粒径的变化与CST没有表现出明显的相关性。此外,絮凝调理过程主要通过压缩污泥EPS结构,促使储存在其中的部分水分释放出来,从而降低结合水含量。     

添加不同比例的石灰对污泥稳定化的模糊评价

在污泥处置策略中,污泥碱式干化被认同是一种安全可靠的处置方式。而我国由于大多采用较为原始的推送装置,不仅石灰消耗量大,而且污泥稳定化效果差,难以实现污泥性状的改善。利用自主研发的高效混合器,在脱水污泥中添加质量分数为5%、7%、10%、12%和15%的500目工业石灰后,分别测定添加后污泥的温度、pH、粪大肠菌值以及臭味强度的变化,并采用模糊数学法评价了添加不同比例的石灰对污泥的稳定化效果,结果表明:添加不同比例的工业用生石灰后,污泥的温度从原污泥的30℃分别升高到32.0、36.0、39.2、41.0和43.3℃;污泥中的pH从原污泥的6.5左右均升高到12以上;粪大肠菌值从原污泥的1.08×10-8 g/MPN均降为0.01 g/MPN以下;臭味强度从5级降为2级以下;污泥稳定化程度高,模糊综合评价结果都为一级。因此,添加5%的石灰即可实现污泥的稳定化。     

电渗透脱水污泥干燥特性曲线及干燥模型

通过电渗透脱水技术及自然风干技术两种预处理方式降低污泥含水率，当污泥初始含水率相近时，研究经两种方式处理后污泥的干燥特性曲线，并对电渗透脱水污泥干燥特性曲线的优势情况进行探讨。在40—120℃的低温条件下，研究电渗透脱水污泥（泥饼厚度为3．5mm）的干燥特性曲线并分析其干燥特性。通过所得电渗透脱水污泥的干燥特性曲线，引人薄层污泥干燥模型进行数值分析。结果表明，在实验条件下，电渗透脱水污泥的干燥速率要优于自然风干污泥的干燥速率。随着温度的升高，电渗透脱水污泥的干燥速率随之升高，干燥到所需含水率的时间则随之减少。Logarithmic模型比其他模型更适合描述薄层电渗透脱水污泥在低温条件下的干燥特性。     

低温热水解对污泥触变性及脱水性能的影响

污泥经过热水解预处理后,其流变和理化性质发生了不可逆的变化。为实现后续污泥处理处置过程的最优化,分别采用触变动力学系数(K)和离心脱水泥饼的总固体含量(TS)作为污泥触变性及脱水性能的评价指标,系统研究低温热水解(60～90℃)对于污泥触变性及脱水性的影响。结果表明,热水解48 h后,污泥的触变性增大,脱水性能提高,且热水解温度的升高与触变性的增大和脱水性能的提高呈对数关系。污泥脱水性的提高与触变性的增强呈良好的线性关系,触变动力学系数有望成为比较污泥脱水性能的新工具,从流变学角度提出了评价污泥脱水性能的新方法。