基于RSM模型对污泥联合调理的参数优化

研究了CaO、PAFC联合表面活性剂(1227)预处理对污泥脱水性能的影响,以污泥滤饼含水率(WC)和毛细吸水时间(CST)作为评价指标进行单因素实验,得出药剂投加量的最佳范围.然后通过以响应曲面优化法(RSM)为依据的Box-Behnken实验,建立了滤饼含水率和CST减少率二次多项式预测模型,进而得到联合调理的最佳工艺参数.结果表明,联合调理能够明显提高污泥的脱水性能,CaO、PAFC和1227的最佳药剂量分别为42.00,60.40,80.89mg/g,此条件下滤饼含水率为(68.30±0.26)%,CST减少率为(87.30±0.32)%.同时,在最优条件下进行了验证实验,结果与模型预测值基本吻合,表明基于响应曲面法所得的最佳工艺参数准确可靠,对相关污泥处理及条件优化具有一定的指导意义.     

双氧水与硫酸铝联用改善污泥脱水性能的试验研究

基于化学溶胞和絮凝剂单独调理污泥,均能在一定程度上改善污泥脱水性能。通过联用双氧水和硫酸铝对污水厂剩余污泥进行调理,分析两者联用对污泥脱水性能的改善效果,探求最佳的试验条件。将污泥脱水滤液回用至原泥(含水率80%),探求滤液回用在两种药剂联用下对脱水性能的改善效果。试验结果表明:在双氧水和硫酸铝联合调理下,污泥的脱水性能有明显改善;两者联用的最佳条件如下:初始污泥pH=3,投加2 mL/L(AR H_2O_2体积/湿污泥体积)的双氧水,调理60 min,再投加0.2 g/g的硫酸铝。     

高碘酸钠与APAM联合调理对污泥脱水的影响

采用高碘酸钠与阴离子聚丙烯酰胺（APAM）联合调理改善污泥脱水性。以污泥比阻和污泥滤饼含水率作为衡量污泥脱水性的指标,分析胞外聚合物（EPS）中蛋白质和多糖含量,并测定污泥Zeta电位和粒径。结果表明:当污泥初始pH为8时,88 mg/g DS（干污泥）的高碘酸钠和2 mg/g DS的APAM可以有效改善污泥脱水,联合调理后污泥比阻降低至4.82×1012 m/kg,污泥滤饼含水率降低至69.67%。污泥经过高碘酸钠氧化后,Zeta负电性降低,可溶性胞外聚合物（S-EPS）中的蛋白质含量增加,荧光光谱显示腐植酸物质的荧光强度降低,污泥中值粒径经过高碘酸钠絮凝后减小。研究结果表明,组合调理剂可以有效改善污泥脱水性,并利于后续污泥处理与处置。     

芬顿试剂与DDBAC联合调理污泥的工艺优化

研究了不同pH值下芬顿试剂(H2O2/Fe2+)与表面活性剂(DDBAC)联合调理对污泥脱水性能的影响,以污泥滤饼含水率(WC)和毛细吸水时间(CST)作为评价指标进行单因素试验,得出pH值以及药剂投加量最佳范围.然后通过以响应曲面优化法(RSM)为依据的Box-Behnken试验,建立了WC和CST减少率二次多项式预测模型,进而得到各影响因素的最优值.结果表明,联合调理过程中pH=3.91,H2O2、Fe2+和DDBAC的投加量分别为47.60, 38.60, 58.20mg/g时, WC降至60.26%, CST减少率升至89.89%, 污泥脱水性能明显改善.同时,在最优条件下进行了验证试验,试验结果与模型预测值基本吻合,表明基于响应曲面法所得的最佳工艺参数准确可靠,对相关污泥处理及条件优化具有一定的指导意义.     

典型污泥化学调理脱水实验研究

以印染厂、造纸厂、给水厂、城镇污水厂水处理产生污泥为研究对象,先对典型污泥的性质进行了探究,然后分别投加FeCl3、聚丙烯酰胺(PAM)调理剂,经抽滤和压滤实验,综合考察污泥滤饼的含水率、比阻、浊度等指标。结果表明,造纸污泥的比阻(SRF)最高(为3.51×109s2/g),束缚水含量和滤饼含水率最低,分别为13.3 g/g干泥和79.6%,比阻决定了脱水速率,含水率与束缚水含量呈负相关;污水厂污泥、印染污泥、造纸污泥最佳FeCl3投加量分别为10%、9%、8%,压滤后含水率分别为65.4%、60.9%、62.7%。最佳PAM投加量分别为0.2%、0.4%、0.3%,压滤后含水率分别为63.1%、59.6%、62.1%。污水厂污泥含水率最高,说明纯生化污泥一般较难脱水,污水厂污泥经复合调理(PAM、FeCl3投加量降至0.15%、4%),含水率降至60.3%,说明复合调理效果较好,且单一药剂的投加量减小。     

零价铁活化过一硫酸盐联合单宁酸调理改善市政污泥脱水性能的机理研究

探讨了零价铁（ZVI）活化过一硫酸盐（PMS）联合单宁酸（TA）调理对市政污泥高压压滤深度脱水的影响;通过单因素试验,考察了TA、ZVI和PMS投加量及初始pH值对污泥脱水性能的影响,并深入探究实现污泥深度脱水的潜在机理.结果表明,初始pH值为6.0,ZVI投加量为120 mg·g^-1干污泥量（DS）,PMS投加量为100 mg·g^-1DS,TA投加量为0.06 mmol·L^-1·g^-1DS时,污泥的脱水效果达到最佳,比阻（SRF）和结合水去除率分别高达88.60%和53.17%.经调理联合高压压滤系统处理后,污泥泥饼含水率由89.75%降低至45.17%.进一步研究表明,联合调理实现污泥深度脱水分为3个阶段,包括氧化、絮凝和蛋白质沉淀.最终,ZVI/PMS联合TA调理可大幅提高污泥的脱水性能.该研究结果可为ZVI/PMS联合TA调理技术在市政污泥深度脱水中的应用提供一定的参考价值.     

芬顿反应强化污泥脱水试验及机理研究

胞外聚合物(EPS)是影响剩余污泥脱水性能的关键因素。脱水试验过程中,将芬顿试剂和剩余污泥混合,控制芬顿试剂和稀硫酸的投加量,测定剩余污泥的毛细吸收时间和比阻,总结出芬顿反应对剩余污泥脱水性能的影响规律。试验表明:Fenton反应的最佳条件是pH为3,H_2O_2投加量为12.4g/L,Fe~(2+)投加量为1.5g/L,反应12min后,对应的毛细吸水时间(CST)和污泥比阻(SRF)分别为21s和0.3×1012m/kg。分析表明:Fenton反应能够破坏剩余污泥中EPS的蛋白质和多糖成分,瓦解EPS锁水结构,改善污泥的脱水性能。     

冷融技术联合化学调理对污泥脱水性能的影响及其机理

实验对比了常温(25℃)下阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、FeCl3/CaO、加酸及阳离子表面活性剂(CTAC)4种处理方式对污泥的调理效果.结果表明,CTAC对污泥的调理效果最好,可使污泥滤饼含水率降至68%.0℃时,未经处理(原泥)、CPAM、FeCl3/CaO、加酸处理条件下污泥脱水效果较常温时都有不同程度的提高,效果最好的为未经处理(原泥)和pH=2条件下的泥样;-15℃时,CTAC条件下滤饼含水率较常温下降了约6%,达到62.8%.污泥胞外聚合物(EPS)含量和污泥絮体结构对污泥脱水性能有一定影响.测定发现,EPS的溶出提高了絮体可压缩性,使污泥絮体内部结合水流出,从而改善污泥的脱水性能.电镜扫描(SEM)和粒径分析结果表明,经过FeCl3/CaO、加酸、CTAC和冷融处理后污泥表面结构和颗粒大小变化明显,脱水效果较原泥均有不同程度的提高.     

基于RSM模型对厌氧消化污泥脱水性能改善研究

文章研究了超声波、芬顿试剂耦合叶腊石对生物乙醇厌氧消化污泥脱水性能的影响。以离心沉降比和滤饼含水率为评价指标进行单因素实验,得出单因素影响脱水性能的最佳范围,然后以响应曲面优化法(RSM)为依据的Box-Behnken多因素实验,建立了离心沉降比和滤饼含水率二次多项预测模型,得到耦合处理的最佳处理参数。结果表明,耦合处理能明显提高污泥脱水性能,超声波、芬顿试剂和叶腊石的最佳处理值分别为30 s、2 mg/g和0.3 g/m L,此时污泥离心沉降比和滤饼含水率的减少率分别取得最大值53%和74%,验证实验结果表明:离心沉降比减少率为(54.32±0.45)%,滤饼含水率为(74.23±0.32)%,与模型预测值基本吻合。电镜图片和热重分析也证实污泥脱水性能的改善。     

磁性壳聚糖改善污泥脱水性能的研究

采用天然壳聚糖为原料,戊二醛为交联剂,Fe₃O₄为磁核制备磁性壳聚糖,以改善污泥脱水性能.考察了磁性壳聚糖投加量、污泥pH值、调理时间对磁性壳聚糖改善污泥脱水性能的影响,探讨了磁性壳聚糖的作用机理,并通过响应面法研究了磁性壳聚糖和CPAM复配处理污泥对污泥脱水性能的影响.结果表明,保持污泥pH值为6.8时,经20mg/L的磁性壳聚糖调理30min后,污泥比阻（SRF）和含水率（MC）分别由原污泥的13.8×10¹²m/kg和98.7%降低至4.8×10¹²m/kg和75.5%,说明磁性壳聚糖明显改善了污泥脱水性能.响应面实验所拟合的响应值为污泥SRF的二次模型P（Prob>F）<0.05、R²=0.98>0.90,响应值为污泥MC的二次模型P（Prob>F）<0.05、R²=0.95>0.90,表明模型显著,且实验设定变量之间的相关性较好.根据响应值的分布情况,确定污泥脱水的最佳条件为磁性壳聚糖18mg/L、CPAM26mg/L、调理时间27min,相应SRF和MC分别为3.3×10¹²m/kg和59.5%,污泥脱水效果较单独采用磁性壳聚糖或CPAM时得到了明显的提高.     

Enhanced dewaterability of waste activated sludge by UV assisted ZVI-PDS oxidation

Ultraviolet（UV） assisted zero-valent iron（ZVI）-activated sodium persulfate（PDS） oxidation（UV-ZVI-PDS） was used to treat waste activated sludge（WAS） in this study.The dewaterability performance and mechanism of WAS dewatering were analyzed.The results showed that UV-ZVI-PDS can obtain better sludge dewatering performance in a wide pH range（2.0-8.0）.When the molar ratio of ZVI/PDS was 0.6,UV was 254 nm,PDS dosage was 200 mg/g TS（total solid）,pH was 6.54,reaction time was 20 min,the CST（capillary s...     

芬顿试剂氧化对污泥脱水性能的影响

利用芬顿试剂调理污泥,以W_C(污泥滤饼含水率)和CST(毛细吸水时间)作为评价污泥脱水性能的指标,通过分析污泥中各层ρ(EPS)(EPS为胞外聚合物)和上清液中小分子有机物质量浓度来阐明污泥脱水性能的变化. 结果表明:芬顿试剂调理可促进EPS氧化分解,TB-EPS(紧密结合的胞外聚合物)破解转化为LB-EPS(松散结合的胞外聚合物)和S-EPS(上清液层胞外聚合物),大幅降低W_C和CST. 试验中当pH为4,w(H₂O₂)和 w(Fe2+)均为40 mg/g时,ρ(EPS)降低了33.04%,W_C和CST分别降至63.36%和28.7 s. Pearson相关性分析表明,ρ(TB-EPS)与W_C和CST均存在显著的正相关性(P＜0.01),是影响污泥脱水性能的重要因素,而ρ(LB-EPS)和ρ(S-EPS)与污泥脱水性能的相关性较低. 液相色谱分析表明,随着芬顿试剂投加量的增大,EPS等有机物分解程度增大,污泥上清液中小分子有机物种类明显增多,其质量浓度显著升高,ρ(甲酸)和ρ(乙酸)分别由原污泥的52.72、15.99 mg/L升至446.05、522.36 mg/L.      

基于Fe3+/EDTA-2Na的类芬顿对剩余污泥脱水性能的影响

剩余污泥的高含水率限制了对其后续处理以及资源化利用. 为了改善污泥脱水性能,利用Fe3+/EDTA-2Na类芬顿试剂作为调理剂强化污泥脱水,通过粒径分析、差示扫描量热仪(DSC)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对剩余污泥进行表征,探究其强化脱水机理. 结果表明:经过氧化调理后的污泥泥饼含水率降至67.8%,并有62.32%的结合水得以释放. 污泥胞外聚合物(EPS)结构被氧化破解,紧密结合的胞外聚合物(TB-EPS)中的多糖和蛋白质浓度显著减少;污泥絮体减小,但从SEM图可以看出絮体结构变得规整、平滑,且出现不规则孔洞,增加了污泥水分的输送通道,改善了污泥的脱水性能. FTIR分析表明,氧化处理后的污泥清液中水的吸收峰变小,多糖和蛋白质对应的吸收峰增强,而富里酸对应的峰消失. 研究显示,基于Fe3+/EDTA-2Na类芬顿的污泥调理可以高效氧化破解污泥,提高污泥脱水性能.      

Optimizing sludge dewatering with a combined conditioner of Fenton's reagent and cationic surfactant

Enhancing sludge dewatering is of importance in reducing environmental burden and disposal costs. In this work, a cationic surfactant, cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB), was combined with Fenton's reagent for sludge dewatering. Results show that the Fenton-CTAB conditioning significantly promotes the sludge dewatering. Using combined techniques of response surface methodology and uniform design, dosages of Fe²⁺, H₂O₂, and CTAB for water content response were optimized to be 89, 276, and 233?mg/g dry solids (DS), respectively. The water content of sludge decreased from 79.0% to 66.8% under the optimal conditions. Compared with cationic polyacrylamide, the Fenton-CTAB system exhibited superior sludge dewatering performance. To gain insights into the mechanisms involved in sludge dewatering, the effects of Fenton-CTAB conditioning on the composition of extracellular polymeric substances (EPS) and the morphology of the sludge flocs were investigated. The decomposition of EPS into some dissolved organics and the release of proteins in tightly bound EPS facilitated the conversion of bound water to free water and further reduced the water content of sludge cake. After conditioning, morphology of sludge showed aggregation. Overall, the enhanced sludge dewatering by Fenton-CTAB treatment provides an efficient way for management of sewage sludge.     

丝状真菌调理对柠檬酸污泥脱水性能的影响

利用实验室分离的丝状真菌Aspergillus niger SS5对柠檬酸污泥进行了污泥脱水前的生物调理.结果表明,菌液浓度和调理时间是影响污泥脱水性能的主要因素,调理后污泥的脱水性能、沉降性能均有明显改善,调理后的污泥负电荷减少,粒径显著增大,结合水含量比未投加菌液的空白对照降低了近40%.同时,真菌调理显著降低了上清液COD及污泥各EPS层的蛋白质和多糖含量,EPS中蛋白质的降解与污泥结合水含量、D₅₀和Zeta电位显著相关,是影响柠檬酸污泥脱水性能改善的重要因素,且有机物的降解并未导致污泥pH值的显著变化,这和柠檬酸污泥拥有较大的酸碱缓冲容量有关.采用20mL/g DS的Aspergillus niger SS5调理柠檬酸污泥,调理3d可使泥饼含水率降至71.98%,且调理过程无化学药剂加入,更有利于柠檬酸等食品发酵类工业污泥的后续资源化综合利用.     

水力空化-酸化调理增强污泥脱水性能分析

研究了水力空化-酸化调理作用于污泥脱水的机理。以污泥比阻（specific resistance to filtration,SRF）、污泥含水率和污泥毛细吸水时间（capillary sunction time,CST）作为主要的评价指标,测定污泥胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）中多糖、蛋白含量并进行了污泥酸化程度、污泥电子显微图像分析。结果表明:经水力空化-酸化调理污泥,污泥含水率和SRF分别从83.1%和5.12×1011 m/kg下降到69.8%和2.41×1011 m/kg,CST由50 s下降至20.8 s,各EPS组分含量下降明显,酸化作用通过影响污泥的溶解型胞外聚合物（S-EPS）和松散结合型胞外聚合物（LB-EPS）中的多糖及蛋白含量改变污泥的脱水性,pH=3时污泥脱水效果最好。综上所述,水力空化-酸化调理能大大增强污泥的脱水性能,在实际工程中具有很大的应用价值。     

以FAS+S0为底物的生物沥浸对污泥EPS组分和脱水性能的影响

为研究以硫酸亚铁铵（FAS）+硫粉（S0）为底物的生物沥浸过程中,污泥的脱水性能及其与胞外聚合物（EPS）中蛋白质（PN）、多糖（PS）的关系,设计了新鲜污泥、新鲜污泥+10%接种物、新鲜污泥+10%接种物+（0,2,4,6 g/L）FAS+（0,2,4,6 g/L）S0的3个实验组进行10 d沥浸实验。结果表明:投加量为4g/L FAS+2 g/L S0,沥浸时间为6 d时污泥脱水性能最佳,污泥比阻（SRF）和黏度较原始污泥分别下降了83.11%和65.74%。EPS中溶解态PN、PS和结合态PN、PS的含量都随沥浸实验的进行而改变,其中溶解态PS与黏度、SRF呈显著负相关（R分别为-0.813、-0.813,P<0.05）,说明溶解态PS的含量是影响污泥脱水性能的主要因素。进一步分析得出,溶解态PS总量随沥浸时间延长而升高,其中疏水性PS的占比随之增加,污泥脱水性相应改善。