市政污泥热水解-深度脱水工艺工程化应用研究

从温度、压力、pH、滤布孔隙大小、反应时间、进泥含固率、搅拌转速和保压时间这几个因素出发研究了污泥热水解反应,得出最佳工艺条件为:进泥含固率20%、有机物质量分数60%的市政污泥30 L,不添加外界压力的情况下保持转速30 r/min、200℃反应30 min,再经深度脱水至无水产生为止(约2~3 h)。通过影响因素研究得出市政污泥通过热水解-深度脱水后含固率达65%,可取代热干化工艺,实现污泥资源化处理。     

自然冷融法对污泥沉降及脱水性能研究

在人工模拟自然低温条件下,研究污泥冷融调理的影响因素,通过不同冷冻条件下脱水性能分析,污泥沉降性能、颗粒尺寸比较,通过试验得出:-6℃条件下冻融,污泥的脱水性能最好,含固率超过10%,经过抽滤含固率可以达到30%以上,泥饼含水率可以达到66%;完全冻结后,延长冷冻时间,脱水性能几乎不再改变;在本试验条件下冷冻速率为0.43 μm/s时,污泥浓集明显,颗粒团转变为致密形态,沉降速度加快,脱水性能大幅度改善.     

脱水污泥厌氧发酵搅拌动力需求试验研究

对于含固率较高的脱水污泥厌氧发酵系统,对物料的搅拌是能耗的重要组成部分,而目前对发酵工艺中机械搅拌动力需求的研究几乎没有。研制了一台卧式强制搅拌干式厌氧发酵反应器,对叶片搅拌过程进行受力分析,计算出理论搅拌扭矩,并以此反应器为基础,研究了污水处理厂脱水污泥的搅拌动力需求。具体研究了污泥的含固率、搅拌转速、反应器填充率等因素对搅拌动力需求的影响,发现低转速下,转速对搅拌扭矩影响非常小,而从搅拌动力需求角度考虑,物料填充率在66.7%~85%之间比较合理。同时还对长期连续搅拌状态下污泥所需的搅拌动力的变化做了研究,发现经过搅拌污泥的内摩擦角和粘聚力出现了较大的变化,从而引起搅拌所需动力在短时间内大幅降低。而原污泥兑水使含固率降低、自由水含量增加时,其搅拌动力需求呈指数趋势减小。     

蓝藻泥热压滤滤液与市政污泥协同处理工艺研究

为解决蓝藻泥处理成本高、资源化途径少的难题,在蓝藻泥热压滤深度脱水工艺的基础上,探索了热压滤滤液与市政污泥协同处理工艺。将蓝藻泥热压滤滤液协同回用于市政污泥深度脱水,考察了不同pH条件下热压滤滤液对市政污泥的脱水效果以及对市政污泥脱水后滤液中污染物含量的影响。结果表明：在蓝藻泥热压滤滤液中投加铁离子有利于市政污泥深度脱水;热压滤滤液回用于市政污泥脱水的最佳条件是在热压滤滤液中添加CaO调节pH至7.0,协同处理工艺添加的化学药剂量比常规深度脱水工艺减少68.1%,产生的滤液量比常规深度脱水工艺减少45%,并且总单位成本比常规深度脱水工艺减少16.6%,将促进蓝藻泥的经济处理,拓展其资源化途径。     

含固率对超声联合热碱预处理及厌氧消化的影响

含固率是影响污泥预处理效果的重要因素。对含固率为1.5%、5%、10%的污泥进行超声联合热碱预处理及厌氧消化,以探究含固率对污泥破解效果及产气量的影响,发现VSS的减少率和氨氮的增长率随污泥含固率的提高而减小。厌氧消化27d后,经预处理作用后污泥的含固率为1.5%、5%、10%,VSS浓度较原泥依次减少了64.5%、54.6%、20.1%,氨氮浓度较原泥依次增加了97.3%、47.5%、25.6%,厌氧消化产气量较原泥分别增加了32.0%、40.1%、18.9%,且产气量均在第20天之前便达到了原泥30 d的总产气量。综合考虑污泥体积、总减量效果以及产气量,采用含固率5%的污泥进行预处理以及后续的厌氧消化过程更合适。     

热反硝化地芽孢杆菌水解催化剩余污泥提取蛋白质

为实现剩余污泥无害化处理以及资源化利用,采用从高温堆肥基质中筛选出的可产蛋白酶、淀粉酶等胞外酶的嗜热菌—热反硝化地芽孢杆菌对污泥氮源进行提取,分析反应时间、污泥含固率以及嗜热菌粗酶液接种量对蛋白质提取的影响,并确定最佳反应条件.结果表明：水解过程中各因素对蛋白质回收率作用大小为：接种量>时间>含固率,得出最优工艺条件为：pH=7、T=60℃、t=8h、污泥含固率为4%以及嗜热菌接种量为20%,在此条件下污泥蛋白质提取率达到32.05%,氨基酸含量为359.6mg/L,多肽含量为1060.1mg/L,且污泥上清液粒径随着反应的进行逐渐减小.     

含固率对生物浸取河道底泥深度脱水的影响

酸化氧化反应是生物浸取底泥脱水的重要途径,底泥含固率通过影响生物浸取中的酸化氧化反应进而影响到底泥脱水效果。为此,该研究通过对含固率在3%～9%范围内的河道底泥进行生物浸取处理实验。投加2 g/L S~0、5 g/L FeS_2、10%微生物接种物,在起始pH值为5、曝气量强度为0.6 L/min的条件下,通过摇瓶试验,分析含固率为3%～9%的底泥对生物浸取河道底泥脱水的影响。结果表明,浸取后的河道底泥CST由13.8～24.2 s最低降至9.3～13.9 s。其中,含固率5%、浸取36 h时,CST由18.3 s降至10.3 s,获得43.7%的最大降幅。结合态EPS(特别是TB-EPS)减少、ζ电位升高是改善河道底泥脱水性能的关键因素。不同含固率的处理,病原微生物灭活率均超过98%,含固率对灭菌不产生明显影响。从技术与经济角度考虑,含固率为5%时较为适合河道底泥深度脱水。     

城市污水污泥微波热水解特性研究

在80～170 ℃进行1～30 min的城市污水污泥微波热水解,微波频率2 450 MHz,最大输出功率1 kW,考察挥发性悬浮固体(VSS)和悬浮固体(SS)溶解率,污泥上清液COD和TOC浓度、污泥粒径、形态变化和碳氢氮含量等污泥热水解特征,分析污泥离心脱水性能的改善和减量化效果.结果表明,微波加热使污泥有机物水解反应快速发生,水解过程受温度影响显著.热水解5 min时,150℃和170℃的VSS溶解率为15.8%和29.4%;10 min时COD溶解率达到19.07%和25.75%,COD和TOC浓度在170℃分别为9 860.0 mg/L和2 949.70 mg/L.超过5～10 min,VSS和COD水解率增加缓慢.通过扫描电镜(SEM)观察到污泥热水解后菌体细胞破裂.与碳和氢相比,污泥中氮的水解率更高,170℃微波热水解5 min氮的水解率达到67%.150℃和170℃热水解10 min离心脱水污泥含水率降低到73.1%和65.5%,脱水性能改善,相应减量化率为33.9%和51.7%.     

基于泥质的污泥脱水策略与数学模型构建研究

本研究以无锡市A~2O-MBR(Anaeroxic Anoxic Oxic-Membrane Bio-Reactor,A~2O-MBR)工艺、CAST(Cyclic Activated Sludge System,CAST)工艺和氧化沟工艺3种不同工艺的污泥泥质为对象,通过试验测定7种污泥泥质参数,分析不同污泥泥质参数间相关性.并通过主成分分析发现含固率、胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)蛋白质和多糖是影响污泥脱水性能的主要因素.通过均匀设计实验探究不同药剂投配比对污泥毛细吸水时间及有机物含量的影响,并采用统计分析软件(Statistical Product and Service Solutions,SPSS)构建污泥脱水药剂线性回归模型,得到线性方程:含固率=2.5049-0.0261X_1-2.28×10~(-3)X_2;有机物=40.5728-0.1894X_1+0.2264X_2.通过验证试验发现,此线性方程残差低于3.0,可用于指导实际工程中药剂投配比.     

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.     

高温热水解对不同含固率低有机质污泥溶出规律影响

高温热水解是促进低有机质污泥厌氧水解过程的有效方法,探讨不同含固率下低有机质污泥高温热水解后物质溶出规律,可为实现其高效厌氧发酵提供基础理论依据。通过序批式实验和相关性分析研究了含固率、温度和时间对高温热水解污泥中物质溶出的影响。结果表明：污泥中物质溶出特性与温度、含固率的相关性均较高(P=0.272～0.757,0.249～0.774)。除含固率6%的污泥外,8%、10%及12%含固率污泥中可溶糖、可溶蛋白质、总挥发性脂肪酸(TVFA)、溶解性有机碳(SOC)浓度随处理温度提高而增大,而pH则相反。除含固率的8%污泥外,氨氮(NH⁺₄-N)和游离氨(FAN)浓度亦随含固率、热水解温度的提高而增大。当处理温度相同时,可溶糖、可溶蛋白质、TVFA、SOC、NH⁺₄-N、FAN浓度总体上随含固率的升高而升高,而含固率变化对pH无显著影响。同时,含固率6%～10%的污泥中可溶蛋白质的溶出率高于可溶糖,随着含固率的增加,可溶蛋白质溶出率增幅有所降低;含固率为6%和12%时,TVFA增加不明显;SOC与SCO...     

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.     

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.     

酸化预处理对剩余活性污泥厌氧消化及其脱水性能的影响研究

剩余活性污泥在厌氧消化系统中难以降解,而研究发现预处理能加速其水解的过程。本文研究了盐酸酸化预处理(pH为6～1)对剩余活性污泥后续消化及脱水性能的影响。综合考虑盐酸的投加量和污泥消化性能的改善情况得出最佳工艺参数:酸化至pH为2时,综合效果最佳。此时污泥消化13天的沼气产量相当于未经酸化处理污泥消化21天的沼气产量。在半连续流消化反应试验(35℃,水力停留时间为12天)中,预处理后的污泥产甲烷量较未经预处理的污泥提高了14.3%,同时沙门氏菌全部灭活。脱水实验研究发现,酸化预处理能节约后续污泥脱水过程中40%的阳离子絮凝剂投加量以达到同样的泥饼含固率。     

含煤污泥浓缩脱水性能研究

为了更好地评价含煤生活污泥的浓缩脱水性能,研究了不同矿区含煤生活污泥的比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、含固率(DS)等指标及其相互关系。结果表明,聚丙烯酰胺(PAM)调理前与调理后含煤生活污泥的SRF、CST与DS之间存在正相关性,SRF与CST之间存在显著的正相关性(R2≥0.9),CST可以作为评价矿区含煤生活污水污泥浓缩脱水性能的指标,污泥干重0.8%的PAM调理即可取得较好效果;采用含煤生活污泥的回归曲线,通过CST对煤矿矿井水污泥和城镇生活污水污泥的SRF进行预测检验,偏离度均大于20%,说明含煤污泥与其他污泥浓缩脱水性能存在较大不同。     

Cu-Fe-Co-Ni-Ce/γAl_2O_3催化湿式氧化城市污泥

制备催化剂Cu-Fe-Co-Ni-Ce/γAl2O3,开展污泥催化湿式氧化处理的实验研究。在温度180℃、搅拌转速600 r/min、常温当量氧分压1.0 MPa、催化剂添加量8.0 g/L的最佳工艺条件下,反应90 min的污泥COD去除率可达72.6%,Cu2+溶出量为19.2 mg/L;反应30 min,污泥固相中95.5%的有机物消解,30 min沉降比从94.4%降至8.4%,抽虑后含水率可下降至59.2%,体积减量94.4%。此外,污泥的催化湿式氧化处理工艺具有一定的资源化前景。     

城市污泥制备水中重金属吸附剂及其吸附特性研究

本实验利用城市污水厂的脱水污泥,通过化学活化法制备活性炭。研究活化温度、活化时间、固液比和活化剂浓度等因素对制备污泥活性炭的影响,确定氯化锌法制备污泥活性炭的最佳工艺为活化温度550℃、活化时间30 min、固液比1∶2、氯化剂浓度45%。将制备的污泥活性炭吸附Cu2+,Cr6+,Cd2+3种重金属离子模拟废水,研究pH值、吸附时间、污泥投加量、温度等因素对吸附过程的影响。实验结果表明,剩余污泥对Cu2+,Cr6+,Cd2+3种重金属离子都具有良好的吸附效果,在优化条件下,3种重金属离子去除率分别达到94%,76%,81%,吸附能力大小顺序为Cu2+Cd2+Cr6+。     

酸浸法回收电镀污泥中铜镍

为了将鄂州某表面处理工业园电镀污泥中的有价重金属铜、镍资源化并回收利用同时降低该电镀污泥危害性,采用硫酸对该电镀污泥进行浸出试验,并通过单因素条件实验分别考察固液比、浸出剂硫酸浓度、浸出反应时搅拌速率、浸出反应时间、浸出反应的温度对该电镀污泥铜、镍浸出效率的影响,从而通过对比得出最佳的浸出工艺条件:酸浸反应体系中固液比为1∶10、浸出剂硫酸体积分数为30%、浸出反应时搅拌速度为700 r/min、浸出反应时间为40 min、浸出反应温度为25℃;电镀污泥中铜、镍的浸出率分别为97.18%、96.02%。     

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.     

SCDD污泥处理处置工艺简述

污泥的化学及物理调理是改善污泥脱水性能最有效、最常用的方法;污泥深度脱水可以大大减小污泥的体积,降低管理、运输、处理成本,便于后续脱水污泥的资源化利用。本文介绍了高效、实用的SCDD污泥处理处置工艺,即"调理(sludge conditioning)-深度脱水(high pressure filtration dewatering)-综合处置(comprehensive disposal)"工艺路线。目前该工艺已经在多个市政和工业污泥处理处置项目中得到了应用,取得了良好的环境和社会效应。