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。     

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。     

以泡沫镍为阴极的电芬顿法对苯酚的降解

电芬顿是一种高级氧化技术,其中电极材料对其处理效果有较为明显的影响。为提高电芬顿系统处理效率,选用泡沫镍电极作为阴极,以H_2O_2浓度为指标,探究了操作条件(p H、电流密度、曝气速率、电极间距)对其催化产H_2O_2性能的影响,并利用苯酚作为模拟污染物研究降解效果。实验结果表明,泡沫镍具备优异的阴极性能,其最佳工作条件为:p H=3,电流密度i=3 m A/cm~2,曝气量10 L/h,电极间距3 cm,在此条件下反应60 min后H_2O_2浓度可达45 mg/L。使用泡沫镍作为阴极降解苯酚废水,研究了Fe~(2+)投加量对去除率的影响。在最佳Fe~(2+)量(40 mg/L)下,反应2 h后苯酚及COD去除率分别达到95%和80%。其降解反应符合准一级动力学方程,表观反应速率常数最大可达5.0×10~(-4)s~(-1)。     

双频超声波促进剩余污泥的破解

超声波破解技术在污泥厌氧消化预处理领域的研究广泛且深入,其中超声频率作为影响污泥破解效果的重要因素更是得到充分重视。为了探索双频超声波预处理对剩余污泥破解的影响,选择单独频率20和25 k Hz和双频20/25 k Hz3种,通过序批式实验研究了不同超声能量水平(0~12 000 k J·(kg TS)~(-1))下粒径、有机质释放和污泥比阻的变化情况。结果表明,污泥破解效果随超声能量的增加而增加,在超声能量为12 000 k J·(kg TS)~(-1)条件下,20和25 k Hz和20/25 k Hz3种频率的SCOD破解度较原泥增加了20.4%、17.3%和26.8%,平均粒径较原泥分别降低了29.68%、26.33%和33.39%。双频(20/25 k Hz)、低能量(400 k J·(kg TS)~(-1))的超声预处理能够有效降低污泥比阻,污泥脱水性能得到最大程度改善,该条件下污泥比阻降低了46.6%。随着超声能量进一步增加,污泥脱水性能迅速恶化。     

生活污泥与煤混烧及热解特性

采用热重分析法,对生活污泥与煤以1∶1质量比混合的试样进行燃烧及热解实验研究,重点分析了升温速率对其热解及燃烧特性的影响,为煤泥混烧及热解技术的工业化应用提供理论支持。结果表明:煤泥混合样燃烧失重分为4个阶段,混燃过程中污泥与煤共同影响着混合试样的燃烧特性,随着升温速率从15℃·min~(-1)增加到50℃·min~(-1),其可燃性指数C增幅达60%和综合燃烧特性指数S提高了4倍多,燃烧性能得到明显提高;煤泥混合样的热解失重分为2个阶段,各阶段热解的挥发份最大析出速率(dw/dt)_(max)及挥发分析出特性指数D均随升温速率的升高而大幅增大,且试样总的挥发综合释放指数D从0.081 7×10~(-8)K~(-3)·min~(-2)增大到5.868×10~(-8)K~(-3)·min~(-2),可见升温速率越高,煤泥混合物的热解性能越好。     

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。     

微量元素Fe、Ni对污泥厌氧消化优化调理

当今社会消耗了大量的化石能源,使得环境和能源问题十分突出。污泥厌氧消化产沼气是解决能源问题一种具有潜力的方法。然而,传统污泥厌氧消化存在效率低以及污泥停留时间长等问题,严重地阻碍了其优势的发挥。探究了添加不同浓度微量元素Fe和Ni对污泥厌氧消化产气和有机物去除的影响。结果表明,当FeCl_2投加量小于400 mg·L~(-1)时均能促进产气,FeCl_2投加量为25 mg·L~(-1)时,产气率取得最大值414.6 m L·g-1(VSadded),比对照组高28 m L·g-1(VSadded)。当NiCl_2投加量小于5 mg·L~(-1)时均能促进产气,在NiCl_2投加量为5 mg·L~(-1)时,产气率取得最大值389.5 m L·g-1(VSadded)。在最佳投加浓度下,添加Fe对产气的促进效果比添加Ni对产气的促进效果好。对有机物去除而言,当FeCl_2投加浓度为25 mg·L~(-1)时,有机物去除率轻微提升,而后随着FeCl_2添加量的增加整体呈下降趋势,FeCl_2最佳投加浓度为25 mg·L~(-1)。有机物去除率随着NiCl_2添加量的增加整体呈下降趋势。在水解产酸实验中,最优FeCl_2投加条件下(25 mg·L~(-1))能使污泥溶解态化学需氧量和挥发性脂肪酸浓度分别提高15.3%和39.2%,为后续的产气提供了更好的基质条件。     

硫酸与H_2O_2快速联合调理对含铁剩余污泥脱水性能的改善

以污泥比阻、污泥含水率为污泥脱水评价指标,研究了硫酸与过氧化氢联合调理含铁污泥对污泥脱水性能的影响。实验结果表明,含铁污泥经硫酸与过氧化氢联合调理后,污泥比阻、污泥含水率显著降低,污泥脱水性能得到明显地改善。进一步研究表明,含铁污泥脱水性能的改善可能与污泥中形成的Fenton/类Fenton反应有关。经过单因素实验,确定了最佳反应条件:5 mol·L~(-1)硫酸溶液投加量1.5 mL,30%双氧水投加量0.25 mL,酸化时间25 min,反应时间2 min。在此条件下,污泥比阻由1.82×10~(13)m·kg~(-1)减少至0.74×10~(11)m·kg~(-1)。脱水污泥含水率由89.15%降低至71.12%。     

Fe0还原、芬顿氧化及其耦合技术去除染料厂剩余污泥中的AOX

染料废水中含有大量难生物降解的卤代有机物合成中间体,合成卤代有机物在废水的生物处理过程中容易被吸附到剩余污泥中,如不能妥善处理会引起生态健康风险。研究了零价铁还原、芬顿氧化及其组合技术对染料企业剩余污泥中AOX(可吸附有机卤代物)的去除效果,优化了处理条件,解析了去除机理。结果表明,铁粉投加量为5 g·L~(-1),厌氧反应30 d时,零价铁还原对污泥中AOX降解率仅为24.7%;Fe2+投加量0.059 mol·L~(-1),H2O_2投加量0.89 mol·L~(-1),芬顿氧化1.5 h时,污泥中AOX去除率提高至73.7%;投加2 g·L~(-1)的铁粉,还原30 d后再进行芬顿反应,则污泥中AOX去除率可达到90.3%。GC-MS分析结果表明,污泥中的主要AOX物质为2,6-二氯-4-硝基苯胺,该物质经过零价铁还原与芬顿氧化组合工艺处理后,比直接芬顿氧化能得到更有效的去除。     

城市污泥填埋气集气井收集系统的优化研究

对城市污泥填埋场填埋气集气井收集系统进行了优化研究,考察了城市污泥水平方向的渗透系数(以下简称污泥渗透系数)对集气井影响半径的影响、集气井抽气负压随填埋时间的变化规律、填埋气的经济收集年限。结果表明,当抽气负压为25000～30000Pa时,污泥渗透系数分别取1.04×10-7、2.60×10-8、1.04×10-8m2/(Pa.s)时,集气井的影响半径分别为10.0～11.0、6.0～7.0、5.0～5.5m,过小的污泥渗透系数会严重影响集气井的集气效率,因此污泥渗透系数最好不应小于1.00×10-8m2/(Pa.s);随城市污泥填埋时间的增加,集气井抽气负压总体呈指数型降低趋势,从第8年起,抽气负压由起初的25000Pa降低到5000Pa以下,此时CH4产率约为2kg/(m3.a),到第20年时CH4产率接近于零,故从城市污泥填埋后第8年起,对填埋气继续进行收集的意义已经不大。