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。     

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。     

污泥深度机械脱水的优化研究

降低污泥含水率是污泥处置的关键点。论文自制了高压恒压污泥过滤脱水装置,在2 MPa压力条件下10 min可快速将污泥含水率降低至75.30%;添加3%氯化铁化学调理后,可进一步降低至63.38%。添加氯化铝调理也可降至71.98%;生物质添加剂也有较好的效果,污泥分别与木屑和秸秆按质量比2∶1调理后,压滤后污泥的含水率分别为60.22%和63.75%,木屑的效果优于秸秆;生物质还具有极强的吸水性,生物质与污泥混合泥饼压滤后表观含水率仅分别为43.83%与45.90%;此外,生物质调理后有助于提升污泥热值,可用于制备生物质污泥燃料。化学调理与生物质调理具有协同作用,优化后的污泥实际含水率及泥饼表观含水率低至55.23%与39.16%,污泥减量效果相当明显。     

污泥压滤脱水条件的优化研究

采用压滤试验,研究了强压条件下剩余污泥的脱水性能及影响因素,确定了污泥压滤脱水的最佳操作条件。结果表明,随着压力的增加、压滤时间的延长和絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)投加量的增加,所得净滤液量均明显增大。综合考虑脱水效果和经济因素,最佳压滤脱水的条件为:压力0.6MPa,压滤时间30min,聚丙烯酰胺的投加量2.5kg/t干泥。     

酸碱调质对污水厂剩余污泥电渗深度脱水的影响

以城市污水处理厂机械脱水后的剩余污泥为对象,研究了不同pH条件下酸碱调质对污泥电渗脱水的影响。试验结果表明:电渗脱水过程的前30 min污泥含水率下降迅速,之后逐渐变缓。Matlab拟合结果表明: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)。pH5时,pH越大电渗脱水效果越差。说明微酸性环境有助于污泥的电渗脱水;当pH为5时,脱水所得泥饼的含水率为32. 5%,耗电量和腐蚀量分别为201. 7 k W·h/t和20. 1 kg/t,为试验最低值。     

堆存污泥深度脱水及其干化泥饼焚烧特性研究

堆存污泥的深度脱水及后续处置一直是制约污泥填埋场发展的难题.焚烧是实现填埋场堆存污泥最大量减容的有效途径,而高效的深度脱水过程却是污泥焚烧处置的必要前提.以抽滤曲线、毛细吸水时间（CST）和泥饼含水率为评价指标探究了聚合氯化铝（PAC）-生石灰-秸秆粉末组合调理剂对堆存污泥深度脱水的效果,并分析了各因素的影响强弱关系和经济成本;此外,通过热重试验建立TG-DTG曲线,分析脱水后干化泥饼的焚烧特性.结果表明:聚合氯化铝（PAC）-生石灰-秸秆粉末组合调理剂中各成分对城市堆存污泥CST削减的影响大小表现为PAC>生石灰>秸秆粉末,PAC和生石灰主要通过吸附架桥或压缩双电子层作用促进结合水向自由水的转变,而秸秆对压滤过程中构建骨架结构起到重要作用;当PAC、生石灰和秸秆粉末添加量（干基比）分别为35%、20%、29%时,堆存污泥的泥饼含水率和CST均达到最优,分别为56.3%和47.9 s,且组合配方经济成本优势显著;脱水干化后的泥饼点燃温度相较原状污泥有所提高,秸秆粉末的添加保障了泥饼在焚烧过程中的可持续性燃烧,泥饼燃烧过程中最大燃烧失重速率（T_m）达到3.828%/min.研究显示,PAC-生石灰-秸秆粉末组合调理剂通过改变堆存污泥的化学性能和压滤性能增强了污泥深度脱水的效果,同时改善了干化泥饼的燃烧行为,对堆存污泥的减量化及焚烧处置具有重要意义.      

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.     

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。     

水热改性污泥的水分布特征与脱水性能研究

采用差示扫描量热法（DSC）考察了水热改性污泥束缚水含量及水热改性影响下的污泥固体颗粒对水的束缚强度,分析了水热改性污泥水分布特征与脱水性能变化的关系.结果表明,水热处理将污泥的束缚水含量由3.6　g/g降低至1.0　g/g以下,随着热处理时间的增加束缚水含量降低,在水热处理条件为170℃/90　min时束缚水含量降低至0.592　g/g.水热处理将污泥中大部分的束缚水转变为可被机械力去除的自由水,污泥中自由水、束缚水及固体含量发生变化.泥饼中自由水的含量基本不变,约为10%.对污泥中的水分进行热力学分析发现,污泥脱水泥饼的水分束缚强度约为65　kJ/kg,机械脱水不能再进行.在170℃下进行水热改性污泥压滤脱水的含水率从80%降低至50%左右.     

生活污水厂剩余污泥化学调质药剂的比选

近年来,随着污水处理率的提高,污泥产量逐年增加,对污泥脱水的要求也日益提高,为改善污泥脱水性能,化学调质被越来越广泛的研究和应用.以污泥毛细吸水时间(CST)、机械脱水泥饼的含水率以及加药成本为指标,考察了几种有机和无机调质药剂对生活污水厂剩余污泥脱水性能的影响,并最终确定了最佳的调质药剂.通过大量试验筛选,含水率95.1％左右的剩余浓缩污泥经加药调质后CST明显减小,再经板框压滤最终泥饼含水率可降至50％以下,且加药成本较低.     

城市污泥电渗脱水实验研究

电渗脱水是一种能有效去除污泥中水分以实现减量的处理方法.本文采用自制电渗脱水装置进行了城市污泥的电渗脱水实验.通过监测脱水过程中电渗流量、电压梯度与剩余含水率的变化,考察了电压梯度、电极间距和处理时间的影响,并进一步分析了电渗处理过程中脱水效果变化的原因.处理中随着脱水效果由阳极向阴极发展,污泥可划分为已脱水污泥与未脱水污泥,已脱水污泥内电渗停止,电渗与水分的脱除发生在未脱水污泥内,并由未脱水污泥的电压梯度决定.已脱水污泥阻值上升,使未脱水污泥电压梯度逐渐降低,造成了电渗流量与脱水效果的衰减,并使得污泥剩余含水率由阳极至阴极逐渐增加.电渗脱水的整体效果随加载电压的增加而提高,脱水能耗亦随之增加,选取较小的电极间距时电渗脱水能效较高.     

厌氧消化污泥板框脱水试验研究

厌氧消化污泥进行隔膜板框压滤脱水试验,针对板框压滤机腔室厚度、压力变化、调理药剂、运行控制方式等因素对脱水效果的影响进行了试验研究,在腔室厚度为30mm、压榨压力为1.8Mpa、CPAM、Fe Cl3投加量分别为3‰和1.67%、采用多次进料多次压榨的条件下,可以稳定实现泥饼含水率≤60%的要求。     

采用Ti/PbO2阳极氧化进行污泥预处理的研究

提高市政污泥脱水性能是当前污泥预处理中的热点和难点.本文以毛细吸水时间(CST)作为衡量污泥预处理中脱水性能的指标,选用钛/二氧化铅网状极板为阴、阳电极,研究了电解电压、极板间距、电解质种类及电解质投加量等因素对电化学预处理市政污泥的影响.结果表明,电压对污泥脱水性能影响较大,在电压为20 V、极板间距为2 cm、电解质为0.6 g Na Cl的条件下,电化学处理市政污泥20 min效果最佳,污泥的CST下降率在90%以上.进一步探究表明,电解过程中污泥菌胶团结构首先被破坏,释放大量结合水,且菌胶团内的蛋白质和多聚糖释放到上清液中,二者浓度先升高;随后二者部分氧化分解,浓度降低,从而有效提高市政污泥脱水性能.     

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.     

不同调理方法强化污水厂污泥脱水性能的对比

以上海某生活污水厂浓缩污泥为研究对象,以泥饼含水率和毛细吸水时间(CST)为评价指标,系统对比研究了芬顿(Fenton)、超声波-聚合硫酸铁(PFS)、十二烷基磺酸钠(SDS)-氢氧化钠(NaOH)、溶菌酶和蛋白酶K共5种污泥调理方法对污泥脱水性能的强化效果。研究结果表明:5种调理方式中Fenton调理的脱水效果最好,调理后污泥泥饼含水率和CST分别为64.8%、43.3 s,但其产生的强酸性废水和污泥可能会影响后续的处理处置;技术经济综合分析发现,超声波-PFS联合调理是相对最优的污泥调理方式,超声波作用时间为30 s,PFS投加量为15.0 mg/g时,污泥的泥饼含水率可达到70.51%;蛋白酶K的调理效果明显优于溶菌酶;然而,研究发现SDS-NaOH联合调理会导致污泥脱水性能恶化。     

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.     

酸-低热联合处理对剩余污泥脱水性能的影响

为有效降低城市污水处理厂剩余污泥含水率,通过酸-低热（温度 < 100℃）联合处理污泥,探索该方法对污泥的脱水性能.研究不同pH、反应温度、反应时间对污泥脱水性能的影响,并对污泥上清液中SCOD、蛋白质、多糖的浓度以及污泥Zeta电位和污泥形貌进行分析,初步探讨其脱水的作用机理.结果表明:①酸-低热联合处理污泥时,污泥溶解性有机质大量释放,经过40 min反应,上清液中SCOD浓度达到925.76 mg/L,表明该方法能有效破解污泥EPS（胞外聚合物）,释放内部结合水.②原污泥Zeta电位为-14.10 mV,酸-低热联合处理后降至-3.49 mV,污泥颗粒之间的静电斥力显著降低.③酸-低热联合处理有利于污泥的絮凝作用,显微镜观察处理后的污泥絮凝物大且结构紧密,污泥脱水性能得到改善.④试验获得的最佳处理条件为pH 3、温度90℃、加热时间40 min,在该条件下,污泥真空脱水初始速率可达20.67 mL/min（以80 g原泥计）,泥饼真空抽滤后含水率可降至63.05%.研究显示,酸-低热联合处理可有效提高剩余污泥脱水性能,并能释放较多溶解性有机质,抽滤后污泥含水率可降至接近60%,是一种可行的低能耗污泥脱水方法.      

炼油污水三泥脱水装置调试运行

炼油污水处理装置的三泥脱水实验表明,剩余污泥的脱水性能最好。根据实验结果,将浮渣与剩余污泥按比例混合进行脱水,连续少量掺入油泥,调整转速与混凝剂用量后取得较好的脱水效果。在离心机处理量13～15m3/h,离转速3000r/min,差转速5～7r/min,混凝剂量5kg/h的工况下,离心机所产泥饼含水率<85%、滤液ρ(COD)<800mg/L。脱水处理直接成本19.6元/m3。     

应用聚丙烯酰胺对市政污泥脱水性能影响的研究

简述了污泥调理方法和调理剂的分类,分析论述了污泥调理时应注意的各种影响因素;污泥调理剂应以脱水性能好、用量少、产生二次污染小为优选.通过对市政污泥进行絮凝过滤试验,研究三种类型聚丙烯酰胺对污泥脱水性能的影响.试验结果表明:当阳离子型聚丙烯酰胺投加率为0.03%时,污泥脱水性能最好,过滤水量达65.3 ml,抽滤泥饼含水率最小,为71.8%;阴离子型聚丙烯酰胺投加率为0.05%时,污泥脱水性能最好,过滤水量达66.1 ml,抽滤泥饼含水率为72.5%;非离子型聚丙烯酰胺投加率为0.06%时,污泥脱水性能最好,过滤水量达65.2 ml,抽滤泥饼含水率为74.1%.证明了对有机物含量高的市政污泥,宜选聚合度较高的阳离子型有机高分子调理剂,其消耗量少,调理效果好.     

污泥调理脱水后残余水分存在形态及空间分布

污泥脱水是污泥资源化利用的前提,采用高铁酸钾(K₂FeO₄)和污泥生物炭(脱水污泥在500℃热解制得污泥生物炭,记为BC500)作为调理剂对污泥进行预处理。污泥经3.00 g/L K₂FeO₄和9.00 g/L BC500调理脱水后,泥饼含水率降低至42.33%,较未经调理脱水后泥饼含水率(78.80%)减少36.47百分点。通过低场核磁共振技术(low field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)检测脱水泥饼中残留水分的存在形式,并对水分种类进行划分。在K₂FeO₄氧化作用下,水分子与有机物的结合能被削弱,泥饼中残余结合水(0.23～10.72 ms)占比为99.68%～99.81%,毛细管水(70.00～700.00 ms)占比为0.19%～0.32%,原污泥泥饼中强结合水转化为弱结合水、毛细管水、自由水,弱结合水转化为毛细管水或自由水,毛细管水则转化为自由水,而自由水在机械脱水过程中几乎可以完全脱除。根据成像结果...