电导率对城镇污泥电渗透脱水效果的影响

采用电渗透脱水技术对经机械脱水的城镇污泥泥饼进行深度脱水,考察了使用添加Na2SO4溶液以及使用去离子水清洗的方式改变污泥的电导率对污泥电渗透脱水效果与能耗的影响.结果表明,随着添加的Na2SO4的量的增加,污泥的电导率从1103μS/cm上升至2575μS/cm,电渗透脱水后污泥的最终含水率从51.2%降低至45.7%,脱水效果有所提高,但是由于初始阶段通过污泥泥饼的电流的增加,脱水过程中所需能耗也相应上升23.3%~69.2%.随着对污泥清洗次数的增加, 污泥的电导率从988μS/cm上升至371μS/cm,电渗透脱水后污泥的最终含水率从52.3%增加至53.1%,脱水效果有所下降,但是由于初始阶段通过污泥泥饼的电流的降低,使得所需能耗降低15%~24%.因此,对电导率较低的污泥使用电渗透脱水技术进行深度脱水,可以在保证脱水效果的情况下最大限度地降低能耗.     

微米Fe3O4磁粉调理-压力电场污泥脱水工艺过程研究

研究了微米Fe_3O_4磁粉调理污泥的投加量的优化以及微米磁粉调理-压力电场污泥脱水工艺(MPEOD)的操作参数(电场作用时间、机械压力、电压)对脱水效果和能耗的影响,分析了磁化调理后污泥上清液、污泥絮体理化性质及接触能变化特征.结果表明,微米Fe_3O_4磁粉最佳调理投加量为0.15 g·g~(-1);结合能耗与脱水效果,电场作用时间、电压和机械压力分别确定为2 h、30~50 V和400~600 k Pa.当MPEOD工艺的机械压力、电场作用时间和电压分别为400 k Pa、2 h和50 V时,污泥含水率由初始的99.18%降低至44.46%,水分脱除率和污泥减量化分别可达99.34%和98.30%,相应的能耗仅为0.013 3k W·h·kg~(-1).微米磁粉调理污泥时,絮凝作用机制的影响很小,污泥脱水性能得到提高的主要原因是微米磁粉大大降低了污泥颗粒间的路易斯酸碱作用,致使污泥絮体聚集,絮体间孔径增大,利于脱水.较之经典的DLVO理论,扩展后的EDLVO理论能准确描述污泥颗粒的凝聚及分散行为.     

模拟废旧线路板生物浸出液中铜的回收

如何将废旧线路板生物浸出液中离子态铜以高品位单质形式回收是实现生物浸出回收金属的关键环节.本研究采用电沉积法,考察了模拟废旧线路板生物浸出液在恒流条件下阴极材料、电流密度、初始pH和初始铜浓度对铜回收效率和能耗的影响.结果表明,比表面积越大的阴极材料(碳毡)对铜的回收效率越高,阳极室和阴极室铜回收效率分别为96.56%、99.25%,总能耗和单位产物能耗越小,分别为0.022 kW·h、15.71 kW·h·kg-1.随着电流密度的增大铜回收效率和能耗呈上升趋势,当电流密度为155.56 mA·cm-2,阳极室和阴极室铜回收效率均达最大,分别为98.51%、99.37%,总能耗和单位产物能耗达最高,分别为0.037 kW·h、24.34 kW·h·kg-1.初始铜离子浓度对铜回收效率有明显影响,初始铜离子浓度越高,铜离子浓度下降的越快,总能耗越高,单位产物能耗越小.而初始pH值对铜回收效率没有明显影响.在优选条件下,阴极材料为碳毡,电流密度为111.11 mA·cm-2,初始pH=2.0,初始铜浓度为10 g·L-1,阳极室和阴极室铜回收效率分别为96.75%、99.35%,总能耗和单位产物能耗分别为0.021 kW·h、14.61 kW·h·kg-1,沉积的铜在阴极材料表面呈束状分布且未检测到氧的存在.     

采用移动电极法提高机械脱水污泥电动脱水能效的试验研究

采用一种能移动阳极的电动脱水模型试验装置,对机械脱水污泥开展了固定间距电极和移动电极的电动脱水试验,比较分析了这2种方法的脱水效果及对应的能耗.试验结果表明:固定间距电极法脱水处理过程中,阳极附近已脱水污泥的阻抗增加,消耗的电压和电能上升;而后面未脱水污泥分得的电压下降,导致其脱水效果从阳极至阴极衰减.移动电极法通过移动阳极逐步越过已脱水污泥部分,将电压作用在未脱水的污泥,避免了电能消耗在高阻抗的脱水污泥,显著提高了能效,脱水过程中电渗流量稳定,脱水效果均匀.采用移动电极法进行脱水处理时能耗随加载电压梯度的增加而上升,随试样长度的缩短而降低.当采用8 V·cm-1电压梯度的移动电极处理5 cm长度的污泥时,污泥含水率可由初始的82.1％降至62.2％,所需要的能耗约为89.8 kW·h·m-3.     

微氧化对剩余污泥电渗深度脱水的影响

以机械脱水后的剩余污泥为研究对象,探索了污泥电渗脱水的可行性及微氧化对其的影响。试验表明,电渗脱水过程前30min内污泥含水率下降迅速,之后基本保持稳定。经Matlab拟合发现,含水率随时间的变化曲线与高斯函数(二维)高度吻合(R~2>0.99)。经微氧化处理后,污泥的带电性能和脱水性能得到改变,污泥电渗脱水效果得到改善,且微氧化时间越长脱水效果越好,但改善幅度减小。此外,污泥电渗脱水过程的耗电量和阳极腐蚀量均明显减小,当微氧化时间为2 d时,脱水后所得泥饼的含水率为48.3%,耗电量和腐蚀量分别为84.3 kW·h/t和10.0 kg/t。但微氧化超过3 d时会造成污泥颗粒表面干硬化,不利于能耗的降低,耗电量和腐蚀量略有回升。     

冷热联用对市政脱水污泥低温干燥的影响

为探究冷热联用干燥市政脱水污泥的可行性,明确冷冻对市政脱水污泥低温干燥的影响,以市政脱水污泥为试验材料,利用扫描电镜（SEM）及流式细胞仪研究了冷冻对污泥的作用.考察了不同冷冻温度和冷冻时间对脱水污泥干燥特性的影响,并对不同含水率和厚度的脱水污泥冷热联用低温干燥效果进行了分析.结果表明：冷冻使污泥的内部微小孔隙增多.当冷冻温度降到-30℃时,细胞死亡率达到15.5%,是未冷冻时的9.7倍.当干燥温度为60℃,冷冻温度分别为-10℃、-20℃和-30℃时,脱水污泥完成干燥的时间分别缩短了25.0%、33.3%和29.2%.质量为5g±0.1g,厚度为3mm,直径为50mm的污泥样品冷冻6h后达到最大强化效果.污泥含水率的下降会导致强化效果减弱,当含水率降至45%时强化效果消失.增加泥饼厚度使强化效果小幅下降,5mm、10mm和15mm厚的泥饼强化效果分别为33.3%、31.3%和30.4%.     

高压脉冲电解-压滤联合实现城市污泥深度脱水

设计了一种新型的聚丙烯/不锈钢绝缘复合电极及装置,采用高压脉冲电解-压滤联合处理城市污水厂离心污泥深度脱水,考察了脉冲电场强度、机械压力和处理时间对污泥脱水性能指标-比阻(SRF)和滤饼含水率的影响,并测定处理前后滤液中COD、胞外聚合物(EPS)和重金属离子的含量。结果表明:以7. 5 k V/cm电场强度,50 k Pa机械压力联合处理污泥15 min,污泥比阻由10. 8×10~(12)m/kg降低至4. 47×10~(12)m/kg,泥饼含水率由85. 60%降低至57. 83%;污泥滤出液蛋白质、多糖、SCOD浓度增大为原来的290. 2%、350. 1%、1070. 4%。高压脉冲电解-压滤法可有效破解污泥EPS并降低污泥含水率。     

基于半焦的城市污泥调质与机械压滤脱水

采用污泥调质和机械压滤脱水的实验方法,研究了半焦添加量和压榨压力对基于半焦的城市污泥调质与机械压滤脱水泥饼含水率的影响。结果表明:在相同的实验条件下,城市污泥机械压滤脱水泥饼含水率随着半焦添加量的增加、压榨压力的增大而降低,当半焦添加量为4 g/100 mL污泥（含水95%）,压榨压力为1.6 MPa时,压滤泥饼的含水率由现有的80%左右降至32.19%;基于半焦的城市污泥调质与机械压滤脱水的半工业试验验证了上述结论的正确性,同时发现压滤泥饼的热值由原污泥的7.82 MJ/kg提高到15.29 MJ/kg,可直接代替煤炭燃烧发电。半焦调质城市污泥+机械压滤脱水能实现城市污泥的高效能源化利用,对节约资源,保护环境有重要意义。     

交变电场-铁改性生物质强化城市污泥深度脱水

为了实现城市污泥的深度脱水,采用铁改性生物质作为骨架构建体联合交变电场电渗透技术处理污泥,以单因素实验为基础,探究了该联合技术对污泥脱水性能的影响,并通过表面响应法优化了污泥脱水的工艺参数.将玉米秸秆使用浓度为0.03g/mL的FeCl₃溶改性后与污泥混合,当采用不等占空比为4.33:1的交变电场,电压为17.22V/cm,改性生物质投加量为96.81mg/g DS,改性生物质含水率为61.91%,生物质粒径为1.05mm,阴阳极间距为2.10cm时,可以得到含水率为58.21%的脱水污泥,脱水能耗为0.0148kW·h/kg RW (脱除水分).脱水污泥的扫描电镜表征结果显示,铁改性生物质可以在污泥中起到良好的骨架支撑作用,有利于提高污泥的机械强度和可渗透性;热重分析显示,脱水后污泥的上、下层燃烧过程可划分为析出自由水和束缚水阶段,析出和燃烧挥发分阶段、分解无机盐阶段,添加铁改性生物质的脱水污泥有机质含量更高,燃烧得更快.     

树皮配比对污泥生物-物理联合干燥中试的影响

污泥生物-物理联合干燥技术具有停留时间短、能耗低、减量显著等优势。研究利用自主研制的污泥生物-物理联合干燥反应系统考察了脱水污泥:树皮分别为5:3,7:3和9:3时,污泥生物-物理联合干燥过程中温度、含水率等参数的变化规律。结果表明,污泥温度随干燥时间的延长先增大后减小,含水率随反应时间延长逐渐降低。当脱水污泥:树皮的比例为7:3时,污泥温度迅速升高,在48 h达到3组辅料配比最大值59℃,而后迅速降低,经过168 h处理后含水率从78.6%降低到60.9%,获得水分去除率的最大值57.6%。向脱水污泥中添加适量树皮,能提高其生物-物理联合干燥过程中污泥温度,增强水分去除效果。     

污水处理厂不同工艺的污泥脱水效能分析及其影响因素研究

污泥脱水是污泥减量的主要手段,直接影响到后续污泥处理处置.本研究以北京某大型污水处理厂A2/O工艺和A2/O-MBR工艺污泥脱水为对象,基于2013年全年的运行数据,分析不同工艺的污泥脱水效果、絮凝剂投配率、污泥脱水电耗和污泥脱水成本,并通过冗余分析(RDA)研究了不同污水处理工艺污泥脱水性能的影响因素.结果表明,污泥脱水性能和絮凝剂投配率均呈现季节性变化特征,冬季污泥较难脱水,絮凝剂消耗大.A2/O-MBR工艺的脱水污泥含水率年均值为(81.92±1.64)%,A2/O工艺为(82.56±1.35)%,污泥脱水絮凝剂消耗(以DS计,下同)分别为(8.70±7.25)kg·t-1和(7.42±2.96)kg·t-1,电耗(以DS计,下同)分别为331.82 k W·h·t-1和121.57 k W·h·t-1.A2/O-MBR工艺的污泥脱水絮凝剂成本(以DS计,下同)为204.76元·t-1,用电成本为231.61元·t-1;A2/O工艺的污泥脱水絮凝剂成本为175.00元·t-1,用电成本为84.86元·t-1.RDA分析表明,水温等季节性因素引起污泥有机质变化是影响污泥脱水性能的关键因素之一,此外,污泥龄也与污泥脱水性能有一定相关性.     

水平电场作用下活性污泥的脱水研究

通过考察水平电场作用下活性污泥的性质（pH、电导率）、絮凝调理及电场因素（电压大小、电场应用方式、极板间距）对污泥电脱水效果的影响,确定了水平电场下污泥电脱水的最佳条件.结果表明,对于本研究的活性污泥,以水平电场为驱动力进行脱水,在原始pH（6.93）、电导率=1.46 mS·cm-1的条件下污泥电脱水效果最好;投加阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）可以使污泥脱水率提高30%～40%,缩短达到相同电脱水效果的时间,但对电脱水率的提高不显著.水平电场施加60 min,絮凝调理后污泥的电脱水率可达83.12%,而对应的原始污泥则需要120 min才能达到75.31%的电脱水效果.延迟电场应用对污泥电脱水效果产生抑制作用.此外,本研究确定的最佳脱水条件为：CPAM投药量为9 g.kg-1,电场强度为600V·m-1,极板间距为40 mm,电场应用时间为60 min.在上述最佳条件下对活性污泥进行电脱水,其含水率从99.30%降至95.15%,脱水率可达85.33%.     

大型再生水厂不同污水处理工艺的能耗比较与节能途径

能耗是再生水厂运行主要的考核指标.采用比能耗分析法、单元能耗分析法以及冗余分析法等探讨了清河再生水厂不同污水处理工艺(倒置A2/O、A2/O和A2/O-MBR)的能耗构成和时空分布特征.重点考察了A2/O-MBR工艺的主要能耗环节和原因,探讨了A2/O-MBR工艺的节能改造方法,并比较了其改造前后的能耗.结果表明,曝气是清河再生水厂污水处理的常规工艺和A2/O-MBR工艺的主要耗能需求,分别占总能耗的42.97%和50.65%.在保证A2/O-MBR工艺出水水质的同时,采用脉冲曝气改造后节能效果明显.改造后的膜运行通量增大约20%,吨水能耗为0.53 k W·h·t-1,降幅达42.39%,去除单位COD能耗为1.29 k W·h·kg-1,降幅达54.74%.该厂A2/O-MBR工艺回流量大,但与出水水质相关性较弱.在一定范围内降低回流比不会造成出水水质恶化,因此可作为进一步节能的方向之一.     

二价铁活化过氧化钙提高剩余活性污泥的脱水性能

采用Fe²⁺活化过氧化钙（Fe²⁺/CaO₂）提高剩余污泥的脱水性能,考察初始pH值、Fe²⁺和CaO₂投加量对污泥脱水性能的影响,并进一步探究了实现污泥深度脱水的内在机制.结果表明,初始pH值为中性,Fe²⁺和CaO₂投加量（以VSS计）分别为3.31 mmol·g^-1和3.68 mmol·g^-1时,污泥的脱水效果最好,污泥比阻（SRF）和含水率（W_C）分别由20.99×10¹² m·kg^-1和86.61%降低至3.91×10¹² m·kg^-1和76.15%.Fe²⁺/CaO₂的氧化使污泥微生物细胞裂解,胞内有机物释放,胞外聚合物（EPS）降解;同时,Fe³⁺促使污泥颗粒再絮凝形成致密、多孔的絮体结构,有利于EPS结合水释放,实现污泥深度脱水.从技术和经济角度来看,Fe²⁺/CaO₂工艺经济实用,在提高剩余污泥脱水能力方面具有一定的应用前景.     

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.     

不同工况蚯蚓人工湿地表层污泥处理效果

通过在传统污泥干化湿地中投加蚯蚓,研究了蚯蚓人工湿地处理污泥技术的可操作性;同时研究了不同污泥负荷48、65、80 kg·(m~2·a)~(-1)、不同蚯蚓投放密度0、0.43、0.54、0.65 kg·m~(-2)以及不同进泥频率等工况条件下,该模拟湿地装置表层污泥的脱水和稳定化效果.结果表明,通过设置入土深度为10 mm的挡板,能够提供蚯蚓在进泥期间的栖身之所,保证蚯蚓湿地的正常运行;蚯蚓的加入能够显著改善人工湿地污泥干化和稳定化的效能,使表层污泥脱氢酶活性(dehydrogenase activity,DHA)更低,含水率和VS分别下降了15%和10%左右,并且在0.65 kg·m~(-2)的蚯蚓投放密度下,蚯蚓人工湿地的稳定化效果最好.随着污泥负荷的增加以及进泥频率的降低,蚯蚓人工湿地运行效能会变差.