污泥干化芦苇床技术述评

污泥干化芦苇床是人工湿地和传统污泥干化床的结合,是一种新型的污泥处理技术。将湿地植物芦苇种植于人工湿地的填料层中,周期性地将污泥布向芦苇床表面,污泥中的水分经填料层以及后形成的污泥层渗透后,通过集水管排出;污泥中的固体物质被截留在床体表面,通过植物的蒸发蒸腾作用和水面蒸发作用进一步脱水和稳定。通过合理的设计和运行,其使用周期可达8¹0年,其后可清空稳定化污泥并进入下一个使用周期。经芦苇床稳定之后,污泥的脱水效果明显,含固率可达到20%10年,其后可清空稳定化污泥并进入下一个使用周期。经芦苇床稳定之后,污泥的脱水效果明显,含固率可达到20%⁶5.7%,综合性能优于离心脱水和压滤脱水;污泥中有机质和营养成分氮磷等指标受污泥来源、运行方式和运行时间的影响,去除效率差异较大。污泥经稳定后,有机质去除率最高可达66.8%,氮去除从负去除到最高去除65.5%,磷去除从负去除到最高去除81%。经芦苇床稳定后,污泥中的有机有害物质多环芳烃可被有效去除,其去除率高出传统污泥干化床29.86%。在对相关文献的主要结果进行总结的基础上,提出了下一步研究和发展的方向。     

剩余污泥减量化-资源化的研究

通过在人工蚯蚓培养床上对剩余污泥进行为期1 a的脱水、干化等稳定处理,结果表明蚯蚓培养床集浓缩、脱水、稳定、处置和综合利用等多种功能于一身.剩余污泥经蚯蚓食用后其SS,COD和重金属去除率分别达98%,94%和90%,为污泥处置提供了新途径.且该培养床设备简单、管理方便、无二次污染.增殖的蚯蚓和产生的蚯蚓粪都可创造一定的经济效益.     

基于污染物变化选择干化污泥处置技术

为了解我国城市污水厂污泥干化前后污泥含水率、pH值、总磷、总氮、有机质和重金属含量(Zn、Cu、Cr、Pb、Ni、As、Cd)的变化情况并据此选择合理的干化污泥处置技术,以我国某污泥干化厂三种类型的污泥样品为研究对象,并测定上述六项指标。结果表明:污泥干化后含水率降至3.72%;pH值降低至5.95和5.93;干化后干料中总氮、总磷和有机质的增加量分别为30%、2.7%和5%,而湿料的增加量分别为24.5%、10.7%和2.2%;重金属含量的变化与干化后污泥类型有关,湿料中重金属含量有所减少,而干料中重金属含量则有增有减。污泥干化厂应以湿料作为主要的干化产品。同时,对比样品中各指标的实测值与污泥标准中的控制限值可知,干料适合制砖、制水泥熟料和混合填埋,而湿料适于农用、土地改良和园林绿化。     

污泥干化床与芦苇床稳定化污泥中多环芳烃的含量比较

通过传统污泥干化床和芦苇床污泥稳定系统的比较,研究有无植物污泥稳定系统中污泥所含多环芳烃的去除效能差异.中试规模的污泥干化床和芦苇床规格相同,长宽高皆为3.0 m×1.0 m×1.3 m,其中高度由65 cm填料层和65 cm超高组成.二者填料底部均设通风管,直接与大气相连.试验共进行了3 a,前两年为污泥负荷期,第三年为自然稳定期.两年期间进泥总厚度为8.4 m,污泥负荷(以TSS计)平均41.3 kg·(m2.a)-1.经过3 a的稳定化处理,污泥干化床和芦苇床中污泥多环芳烃含量随着污泥稳定时间的延长,16种多环芳烃含量皆呈明显下降趋势.污泥干化床表层、中层和底层污泥的总PAHs含量分别为4.161、3.543和3.118 mg·kg-1(DW),对应的去除率为26.91%、37.77%和45.23%.芦苇床表层、中层和底层污泥的总PAHs含量分别为2.722、1.648和1.218 mg·kg-1(DW).对应的去除率为52.18%、71.05%和78.60%.芦苇床较传统干化床去除污泥中PAHs的效率平均高出29.86个百分点,去除的PAHs中以2～3环芳烃为主,芦苇在稳定污泥中PAHs方面发挥了积极的促进作用.     

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.     

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.      

污泥干化使重金属形态变向稳定的原因分析

在模拟条件下对不同类型污泥进行连续干化,研究了不同干化温度下污泥重金属存在形态的分布特征.同时,通过测定污泥含水率、密度、温度和电导率等物性参数,分析了污泥干化过程重金属形态向稳定态转变的原因.结果表明,污泥中重金属存在形态的分布特征因污泥类型及来源不同而具有明显的差异;污泥干化过程可以使酸溶态、可还原态和可氧化态重金属向残渣态重金属转变;干化过程中污泥物性的改变和部分有机质和硫化物的分解是引起污泥重金属存在形态发生变化的主要原因.研究结果对于深入了解污泥中重金属的环境地球化学行为具有重要的理论意义,同时还可为污泥无害化、减量化和资源化的最终处理提供科学依据.     

城市生活污泥蚯蚓堆肥过程中重金属形态变化特征

利用蚯蚓处理城市生活污泥,研究了蚯蚓处理对污泥重金属总量及形态的影响。结果表明:污泥经蚯蚓处理后,污泥的pH值、有机质、总氮均有不同程度的降低,污泥重金属Cu、Zn、Ni、Pb含量分别降低了19.05%、12.10%、10.77%、24.90%。BCR连续提取结果表明:Cu以可氧化态为主,Zn及Ni以可交换态和可还原态为主,Pb以残渣态为主。蚯蚓处理对污泥重金属可交换态及可还原态影响不显著,但大幅降低了Cu、Zn、Ni、Pb可氧化态含量,降幅分别为19.79%、92.57%、35.18%、78.31%。蚯蚓处理总体上降低了重金属Cu、Ni、Pb的生物有效性。     

恒电流模式下污泥电渗透的脱水性能及能耗分析

对传统机械脱水后的污泥采用电渗透技术进行二次脱水,在恒电流模式下研究了电流密度、机械压力、污泥厚度、初始含水率对脱水效率及能耗的影响.结果表明:在恒电流模式下,增加电流密度和初始含水率及降低污泥厚度对污泥电渗透脱水速率有促进作用.脱水后的最终含水率随着机械压力和初始含水率的增加及污泥厚度的降低而降低.电渗透脱水的最佳工艺参数为:电流密度为178.3 A·m~(-2),机械压力为31.4k Pa,污泥厚度为0.8 cm,初始含水率为81.5%,脱水后污泥的含水率可降至51. 3%.恒电流模式下污泥电渗透脱水单位能耗为0. 135～0. 269kW·h·kg~(-1),初始含水率对能耗影响最大,初始含水率每增加2%,单位能耗平均降低0.05 kW·h·kg~(-1).     

基于地域性的三种污泥干化工艺的经济性比较

随着城市污水排放量的增多和成分的复杂化,污泥处理已成为污水处理厂面临的最大难题。脱水污泥含水率高,不利于后续的处理与再利用。污泥热干化可将污泥含水率降至10%~40%,但该过程耗能大,会大幅增加污泥处理成本,不利于污泥处理技术的推广应用。以拉萨、上海、重庆为例,分别对带式干化、热泵-太阳能干化、热泵-太阳能-蓄热干化3种污泥干化工艺的经济性进行分析,阐明了不同干化方式的适用特点,为相变蓄热技术在污泥干化中的推广应用提供了技术参考。     

Performance of wastewater sludge ecological stabilization

In this article, wastewater sludge ecological stabilization （WWSES） was presented for sludge dewatering, mineralization, and stabilization, as well as for percolate treatment. Two years of pilot scale experimental results indicated that sludge volatile solid, Wiphenyltetrazolium chloride （TTC）-dehydrogenase activity （DHA）, and moisture content as indicators showed the process and degree of sludge stabilization. The observation on dewatering process showed that dried sludge reached a content of 20%-50% total solid after two years of system operation. Sludge TTC-DHA in the first year was obviously lower than that of the second year, and TTC-DHA tended to decrease with an increase in the drying time of the sludge. Total nitrogen, total phosphorus, and organic contents of sludge decreased gradually from the top to the bottom of dried sludge layer. In comparison with natural stands on stands treated with sewage sludge, individual shoot was significantly higher, and coarse protein, coarse fat, and coarse fiber contents in reed roots, stems, and leaves in the system were higher than that of wild reed, especially coarse protein contents of reed roots in the system （7.38%） were obviously higher than that of wild reeds （3.29%）.     

污泥干化芦苇床渗滤液中CODCr和TP浓度预测模型

为便于水质管理,在大连开发区污水处理厂设立了1个传统污泥干化床和2个污泥干化芦苇床,根据系统出水ρ(COD_Cr)和ρ(TP)检测数据的平稳系列特点,采用ARIMA时间序列分析模型对出水ρ(COD_Cr)和ρ(TP)进行模拟和预测. 结果表明:ARIMA(1,0,0)模型可较好地模拟和预测出水ρ(COD_Cr)的变化,R2达0.577以上,预测相对误差在-10%~19%之间,实测值和预测值之比处于0.8~1.2之间;ARIMA(6,0,0)模型能较好地模拟和预测污泥处理湿地渗滤液出水ρ(TP)的变化,R2在0.487以上,预测相对误差在-4%~16%之间,实测值和预测值之比处于0.8~1.2之间. 研究显示,所构建的ARIMA模型可用于污泥处理湿地系统运行过程中渗滤液出水ρ(COD_Cr)和ρ(TP)的预测.      

污泥综合处理技术系统的可行性分析

通过对污泥处理技术现状与污泥组成的分析，认为降低污泥的含水率是改善污泥可处理性的关键。以机械脱水加工热干燥过程可达到充分降低污泥含水率的目的。以此为主干所形成的污泥综合处理系统经能量与经济平衡分析，发现其能量输出大于输入，经济成本合理，有一定的技术经济可行性。     

污泥热泵低温干化技术优势与问题探讨

污泥的显著特征是含水率高和黏度大,机械脱水污泥含水率在80%左右。由于其含水率高,体积庞大,为污泥处理处置带来了经济和技术上的困难。降低污泥含水率是无害化、减量化处理的关键和资源化利用的前提。加热干化是污泥深度脱水最有效方法之一,但传统热风对流干燥存在效率低、能耗高及尾气处理难度大等问题。热泵干燥是近年来开发的1种污泥低温干化新技术,具有能耗低、干化过程易于控制及安全性能高的优点。但需考虑进入干燥机的污泥颗粒大小及稳定性,协调污泥颗粒内部与外部传热传质,并处理好干燥过程中的粉尘及腐蚀性气体对热泵换热器的影响。     

污泥处理与处置分析

污泥是污水处理厂处理污水的必然产物,污泥中除含有灰分外,还含有大量病菌、寄生虫、重金属及氮、磷、钾等有机质,含水量高达97％,并伴有恶臭气味,易引发环境污染。如能对污泥进行适当有效的处理与处置,便可降低其对环境的影响,同时可以实现对处理后污泥的二次利用,因此寻找新型处理和利用污泥的技术途径,具有重要的现实意义。     

超声-生物沥浸-氧化钙联合超高压压滤系统实现市政污泥深度脱水及其泥饼的毒性评估

本研究采用超声-生物沥浸-氧化钙调理联合超高压压滤系统对市政污泥进行深度脱水试验,探讨了其调理过程对污泥脱水效率的影响,并对调理后的脱水污泥的重金属含量及植物毒性进行评估.结果表明,经超声-生物沥浸-氧化钙调理后,比阻（SRF）去除率和结合水去除率分别达到90.12%和72.21%.经预调理联合超高压压滤系统处理后,泥饼含水率降低至49.94%,泥饼中Cr 、Cu、Cd、 Zn、As 和Pb的去除率分别为42.41%、36.50%、30.92%、27.97%、25.94%、22.11%,白菜发芽指数大于80%.通过分析污泥理化性质及滤液有机物含量,阐明该联合技术的作用机理.首先,超声预处理后,污泥结构被破坏,造成污泥粒径d_0.5减小、zeta电位上升,污泥中多糖和蛋白质被释放,从而改善脱水性能,促进污泥中重金属释放,植物毒性降低;经超声-生物沥浸调理后,污泥粒径d_0.5进一步减小、zeta电位趋近于中性,滤液中酪氨酸/色氨酸类氨基酸类有机物和酪氨酸/色氨酸类蛋白有机物被降解且疏水性的腐殖酸和富里酸类有机物含量升高,污泥脱水性能进一步提高,泥饼重金属含量进一步下降,但植物毒性反而加强;最后添加氧化钙后,污泥颗粒被重新絮凝,形成刚性骨架,增加了污泥的可压缩性能,在高压压滤过程释放出更多有机物,最终实现了污泥深度脱水,重金属总量减少,植物毒性显著降低.此外,经济分析表明该联合工艺具有一定潜在推广应用价值.