微波干燥脱水污泥的实验研究

文章论述了微波加热(干燥)原理,通过试验确定了影响微波干燥效果的主要因素:微波干燥时间、微波干燥功率、脱水污泥的质量以及脱水污泥的形状(形状系数)等,并且探讨上述因素对微波干燥效果的影响。     

基于微波辐射研究城市污水污泥脱水特性

选用沈阳市仙女河污水处理厂和北部污水处理厂污水污泥作为微波脱水试验物料,分析物料性质、辐射强度、辐射时间以及添加剂投入量等对污泥脱水率和有机质损失率的影响. 结果表明:污泥中水分含量高的脱水效果最好,经过微波处理后的污泥有机质含量仍较高;辐射时间是最主要的影响因素,在540 W下辐射2～5 min即可达到良好效果;在合适的辐射时间下540～900 W都能达到良好的脱水效果,但在900 W时有机质的损失率较大,达到65.64%;添加剂投入量对污泥脱水基本不起作用,但可改变污泥微波干燥后的性状. 同时,运用灰色关联分析得到决定微波试验运行系统的主次因素,最后建立了影响因素对污泥脱水率和有机质损失率的经验公式.      

冷热联用对市政脱水污泥低温干燥的影响

为探究冷热联用干燥市政脱水污泥的可行性,明确冷冻对市政脱水污泥低温干燥的影响,以市政脱水污泥为试验材料,利用扫描电镜（SEM）及流式细胞仪研究了冷冻对污泥的作用.考察了不同冷冻温度和冷冻时间对脱水污泥干燥特性的影响,并对不同含水率和厚度的脱水污泥冷热联用低温干燥效果进行了分析.结果表明：冷冻使污泥的内部微小孔隙增多.当冷冻温度降到-30℃时,细胞死亡率达到15.5%,是未冷冻时的9.7倍.当干燥温度为60℃,冷冻温度分别为-10℃、-20℃和-30℃时,脱水污泥完成干燥的时间分别缩短了25.0%、33.3%和29.2%.质量为5g±0.1g,厚度为3mm,直径为50mm的污泥样品冷冻6h后达到最大强化效果.污泥含水率的下降会导致强化效果减弱,当含水率降至45%时强化效果消失.增加泥饼厚度使强化效果小幅下降,5mm、10mm和15mm厚的泥饼强化效果分别为33.3%、31.3%和30.4%.     

市政污泥脱水性能实验研究与形态学分析

本研究将运用微波技术与离心脱水相结合的方法来达到促进污泥中结合水释放及改善脱水特性的目的.通过测定毛细吸水时间、黏度、含水率,采集污泥图像、提取形态学特征进行污泥脱水改性的效果分析及分形维数的分析.离心脱水实验结果表明,适当增加离心转速和温度时,污泥的含水率降低;正交实验结果表明微波功率1000W、微波温度50℃、离心转速2000r/min、离心时间15min的条件下含水率最低达到83.75%,且适当的微波预处理条件有利于污泥的脱水;微波预处理后污泥分形维数在2.4~2.8之间,污泥结构改变.对污泥脱水性能的表征参数与污泥含水率进行拟合,建立污泥脱水性能的模型,为预测和改善污泥脱水性能提供基础性研究.     

微波、碱及其联合技术预水解市政污泥的研究

以SCOD/TCOD(可溶性COD/总COD)、毛细吸水时间(CST)为主要考察指标,研究了微波、碱及其联合技术预水解市政污泥的效果。结果表明,采用不同微波功率单独处理时,相对于原污泥,SCOD/TCOD均有显著提高,在高火档(功率为863 W)下,当处理时间为2 min,可由原污泥的1.40%增加到28.66%,且对应的CST相对原污泥亦有明显下降,即该处理既有利于污泥中不溶性COD转化为SCOD,亦可改善污泥的脱水性能。碱单独预处理污泥可使污泥的SCOD/TCOD从未处理的2.68%提高至25.83%,但毛细吸水时间亦显著增加,增加至原污泥的14倍,碱处理虽然可增加污泥中COD的溶出,但不利于污泥的脱水。而碱-微波(先碱后微波处理)联合预处理可使SCOD/TCOD从原污泥的1.23%增加至34.95%,优于碱或微波单独处理或者微波-碱联合处理效果,但不利于改善污泥的脱水性能。     

城市污泥薄层干燥特性及动力学研究

通过污泥干燥实验,研究了污泥干燥过程中的形貌变化,考察了泥层厚度、温度、风速对污泥干燥特性的影响,并引入薄层干燥模型,采用MATLAB对污泥干燥的动力学过程进行模拟。结果表明:污泥中网络状的絮体结构不利于水分的蒸发;在泥层厚度为0.4 mm,将污泥含水百分比20%作为干燥终点时,干燥过程为恒速干燥,能够有效地降低干燥时间;提高温度和风速,可以提高污泥水分的表面蒸发速率,减少干燥时间;Page模型比其他模型更适合本次污泥干燥分析。应用Fick扩散模型,得到在温度50~70℃、泥层厚度0.4~2.0 mm条件下有效扩散系数的变化范围为1.13×10-9~8.90×10-9m2/s,并得到了有效扩散系数随厚度、温度变化的关系式。     

微波与酶联用对印染污泥脱水性能的影响

比较微波、酶、微波与酶联用处理对印染污泥脱水性能的影响,在单因素考察的基础上,以印染污泥中毛细吸水时间(CST)、沉降曲线、扫描电镜(SEM)及EPS的三维荧光光谱等指标,通过正交试验法优选微波与酶联用预处理对破解印染污泥的最佳条件来表征污泥脱水性能,获得联合预处理最佳条件为:酶解温度40 ℃,加酶量0.09 g/g(TSS),酶解时间3 h,微波功率400 W,微波时间150 s。单因素实验结果表明:单独微波(400 W,180 s)和酶(0.09 g/g(TSS),40 ℃,4 h)处理在适当条件下均能促进污泥的破解和胞外聚合物的溶出,多糖和蛋白质的增长率分别为609%和306%,CST分别下降了12.2%和22.0%;而微波与酶联用溶出多糖和蛋白质和的增长率为1353%,CST下降了49.3%,污泥沉降性能最好。扫描电镜结果显示,微波与酶联用使污泥结构变化明显,污泥菌胶团破裂,絮体结构松散,胞内结合水转化为自由水,有利于污泥脱水。     

硫酸—微波法制备污泥活性炭研究

以污水厂剩余污泥为原料,采用微波辐照硫酸活化的方法制备污泥活性炭。微波功率、辐照时间和硫酸浓度对污泥活性炭吸附性能具有显著影响,在最佳工艺条件微波功率500W、微波辐照时间240s、硫酸浓度25%～30%条件下制得的活性炭碘值为476.25mg/g,亚甲基蓝吸附量为12.20mg/g。     

脱水污泥热干化和微波干化过程及机理比较分析

以脱水污泥为原料,分别采用恒温热干化和微波干化2种不同的方法考察脱水污泥的干化情况;对不同干化阶段的污泥进行显微观察,分析干化过程;并对2种干化过程的机理进行了探讨。实验结果表明随着加热温度的升高,污泥中水分脱除速度加快。加热温度低于100℃时,在120 min以内,热干化无法达到较高的脱水率。加热温度在140℃以上,加热时间120 min时,脱水污泥的脱水率可达到98.26%。微波干化法在功率为500~900 W,5~10 min内可使脱水污泥的脱水率到达99.20%以上。机理分析表明热干化传质与传热方向相反,微传热和传质的方向相同,因此微波干化具有更快速、高效的特点。     

污泥中蛋白质和多糖的分布对脱水性能的影响

为研究污泥中蛋白质和多糖的组成及空间分布对污泥可脱水性的影响,采用高温（55℃）及pH 10.0和pH 5.5控制条件,进行污泥水解酸化试验;通过离心和超声波法,对污泥中蛋白质和多糖在污泥粘液层、松散附着胞外聚合物层、紧密粘附胞外聚合物层及细胞相层的分布,并对污泥脱水性能（以毛细吸水时间表征）作了跟踪监测.结果表明,污泥中蛋白质和多糖主要分布在细胞相层.在酸性条件下（pH 5.5）,污泥高温水解酸化（第0～15 d）使其毛细吸水时间比原污泥稍大,而最终（第20 d）稍低;在碱性条件下（pH 10.0）的污泥水解酸化,则使污泥毛细吸水时间远大于原污泥.统计分析结果表明,污泥脱水性能主要受粘液层的可溶性蛋白质和蛋白质/多糖影响,几乎不受污泥中的蛋白质、多糖和蛋白质/多糖及其它EPS层中的化学组分的影响.