城市污泥生物沥浸法和化学法调理的效果比较——对污泥理化性质及其深度脱水性能的影响研究

分别用生物沥浸法（BC）、Fenton法和石灰/三氯化铁/PAM法（石灰法）对同一批城市污泥进行调理,并以常规PAM法（CC）为对照,探究不同调理后污泥的理化性质及其脱水性能的变化差异,并用流式细胞仪测定污泥中细胞裂解情况,以分析其机理.结果表明,BC法、Fenton法和石灰法均能大幅提高城市污泥脱水性能,表现在污泥过滤比阻（SRF）值仅为常规处理的0.43%~6.12%,尤其以石灰法处理脱水性能最佳.但BC法脱水泥饼中的有机质和养分能得到最大程度的保留,有机质（56.9%）、总氮（4.66%）、速效氮（0.47%）、矿化氮（1.80%）和总磷（1.60%）含量均远高于石灰法处理,而且污泥中重金属能被部分去除（Cr、Mn、Ni、Zn溶出率分别为18.7%、50.0%、48.7%和72.9%）,该处理的污泥最具资源化潜力.而石灰法脱水泥饼由于大量脱水剂添加导致有机质（49.5%）、总氮（3.55%）和总磷（1.20%）含量明显下降,且泥饼呈强碱性（pH值接近11）.脱水滤液中的sCOD（645mg/L）和TP（4.62mg/L）也显著高于其他处理.流式细胞仪测定结果显示,BC法、Fenton法和石灰法均能导致污泥微生物凋亡,活细胞数量由原始的86%降至75%左右,特别是石灰法对污泥中细胞的破解效果最为彻底,从而释放出更多内部水和胞内物质,这可能是引起其有机质和养分大量损失至脱水滤液中的原因之一.与Fenton法和石灰法调理相比,生物沥浸法既具有能大幅提高污泥脱水性能,脱水滤液水质相对较好的优点,又具有泥饼有机质和氮磷养分高,重金属含量低的优点.     

Fenton试剂与赤泥调理污泥泥饼热解产气效果研究

该文在前期研究的市政污泥经Fenton试剂与赤泥复合调理,机械压滤脱水,得到深度脱水污泥泥饼的基础上,重点探讨脱水泥饼热解气化实验,首次研究了复合调理剂中不同种类赤泥对热解产气效果的影响。结果表明,经过高铁含量的澳洲矿赤泥复合调理的深度脱水泥饼热解产气量在700、800、900℃时与Fenton试剂单独调理泥饼相比均有明显提高。经过低铁含量的河南矿赤泥和印尼矿赤泥复合调理的深度脱水泥饼热解产气量仅在900℃时明显提高。经过赤泥复合调理的深度脱水泥饼在700、800、900℃时的热解产氢量都比Fenton试剂单独调理泥饼高,其中经过澳洲矿赤泥复合调理的深度脱水泥饼产氢量最高。这表明:赤泥中Fe2O3能够有效促进泥饼中有机物的裂解产H2、产CH4等气体,并具有裂解催化效果。     

生物沥浸处理提高城市污泥脱水性能的中试研究：连续运行模式

采用有效容积为700 L的推流式生物沥浸反应器对城市污泥进行连续10 d的生物沥浸处理,采用折流方式将反应器从进泥端到处理结束后的排泥端,沿程方向依次划分为1～6区.对试验过程中各区的pH变化趋势,各区污泥的脱水性能（用污泥比阻SRF表征）及生物沥浸污泥经厢式压滤脱水泥饼含水率及其水分蒸发速度进行了系统的研究.结果表明...     

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.     

生物沥浸对精对苯二甲酸化工污泥脱水性能的提高及其重金属脱除效果

通过摇瓶培养试验研究了生物沥浸处理对精对苯二甲酸(PTA)化工污泥脱水性能和重金属去除效果的影响.研究表明,PTA污泥经生物沥浸后脱水效果得到了较好的改善,且营养剂最佳投加量为5g·L-1.经生物沥浸2d后污泥的pH从7.37下降到2.29,比阻从62.64×1012m·kg-1下降到2.36×1012m·kg-1,降低了96.23%.在最佳处理条件下对该化工污泥进行多批次生物沥浸中试试验,并对沥浸后污泥采用厢式压滤机脱水.结果表明,经生物沥浸处理后污泥静置24h,污泥沉降率可从2%提高到33%,厢式压滤脱水后泥饼含水率下降到45.9%,与对照相比,污泥体积减少了91.1%.泥饼中Cu、Cd、Pb、Zn、Co的去除率分别为95.15%、85.20%、42.11%、82.59%和64.42%;滤液中COD和氨态氮去除率分别为42.82%和74.98%.可见,生物沥浸法不仅能够较好地改善化工污泥的脱水性能,还能脱除污泥中的重金属.这对生物沥浸技术在PTA化工污泥上的应用和推广具有重要意义.     

生物沥浸处理对城市污泥脱水性能的影响研究

通过摇瓶培养试验研究了生物沥浸处理对城市污泥离心脱水率、污泥过滤比阻、泥饼压缩系数等脱水性能的影响,并分析了生物沥漫过程中污泥Ph、Fe2 、Fe2 、污泥颗粒Zeta电位、粳粒粒径分布的变化.研究表明,以亚铁和硫作为复合能源物质时,污泥经过生物沥浸处理后,其离心脱水率可从原始污泥的60%提高到74.4%;污泥比阻从处理前的1.83×109 s2·g-1下降到0.39×109 s2·g-1,降低了79%,压缩系数也从原始污泥的0.98降低为0.58,明显好于其他处理,达到不加絮凝剂而可直接机械压滤脱水的性能要求.研究还表明,污泥生物沥浸处理后.随着Ph的下降,污泥颗粒Zeta电位趋于零以及污泥20～60μm粒径范围的颗粒含量明显减少,可能是污泥脱水性能改善的重要原因之一.可见,污泥生物沥浸处理是一种在去除重金属的同时能够改善污泥脱水性能的技术.     

不同能源物质配合及化学强化对生物沥浸法提高城市污泥脱水性能的效果

采用复合硫杆菌和不同能源物质配比,通过序批式摇瓶实验,研究了城市污泥生物沥浸处理效果特别是对脱水性能的影响.分析了以不同比例添加底物Fe2+与S0条件下,城市污泥沥浸系统中pH、Fe2+、Fe3+,污泥脱水性能(污泥比阻γ和毛细吸水时间CST)的变化情况.并在此基础上.研究了对生物沥浸处理后污泥采用Fenton试剂化学强化处理对污泥脱水性能的影响.结果表明,当S.的添加量为2g·L-1,Fe2+的添加量大于1 g·L-1时,采用1:1回流比,在2.0～2.5d均町以完成乍物沥浸过程.生物沥浸中复合能源物质的加入对城市污泥脱水性有重要的促进作用.在投加2g·L-1S0的同时,投加4～6 g·L-1的Fe2+,处理后污泥的脱水性提高8～10倍.对生物沥浸后污泥进行Fenton试剂化学强化处理,可进一步使污泥的脱水性提高50%.生物沥浸和Fenton试剂联合处理方式,可使污泥的脱水性提高18倍.这对污泥高干度脱水和污泥减量化有重要的实用价值.     

生物沥浸处理提高城市污泥脱水性能的中试研究：批式运行模式

为了考察生物沥浸法对城市污泥脱水性能的影响.利用一个兼有序批式与连续式运行模式、工作体积为700 L的生物沥浸反应器对城市污泥进行了连续3批生物沥浸中试研究,并采用厢式压滤机对处理后污泥进行脱水处理.结果表明,曝气量为1.2 m^3/h,含嗜酸性硫杆菌的酸化污泥与待处理的原始污泥体积比为1∶15时,在90 h内完成首批...     

外源添加Fe2+对生物沥浸处理制革污泥的影响

利用嗜酸性硫杆菌复合菌群,通过摇瓶试验对制革污泥进行生物沥浸,研究了在以硫粉作为底物的基础上,添加不同量的Fe2+对污泥生物沥浸效果的影响.结果表明,在制革污泥生物沥浸处理中,外源添加Fe2+虽有助于加快生物酸化进程,特别是在pH>2的阶段该作用较为明显,但由于也促进了羟基硫酸高铁沉淀的生成,导致已溶出的Cr3+部分被重新固持,因此,在制革污泥生物沥浸中外源加Fe2+促进Cr溶出的效果并不明显.此外,外源添加Fe2+在较小程度上可降低污泥的比阻值.从而使污泥更易脱水.但Fe2+不同添加量之间差异较小.综合考虑药剂成本和处理效率,在制革污泥生物沥浸中添加Fe2+对大幅度加快Cr溶出速率和显著提高污泥脱水性并没有理想效果.     

污泥调理脱水后残余水分存在形态及空间分布

污泥脱水是污泥资源化利用的前提,采用高铁酸钾(K₂FeO₄)和污泥生物炭(脱水污泥在500℃热解制得污泥生物炭,记为BC500)作为调理剂对污泥进行预处理。污泥经3.00 g/L K₂FeO₄和9.00 g/L BC500调理脱水后,泥饼含水率降低至42.33%,较未经调理脱水后泥饼含水率(78.80%)减少36.47百分点。通过低场核磁共振技术(low field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)检测脱水泥饼中残留水分的存在形式,并对水分种类进行划分。在K₂FeO₄氧化作用下,水分子与有机物的结合能被削弱,泥饼中残余结合水(0.23～10.72 ms)占比为99.68%～99.81%,毛细管水(70.00～700.00 ms)占比为0.19%～0.32%,原污泥泥饼中强结合水转化为弱结合水、毛细管水、自由水,弱结合水转化为毛细管水或自由水,毛细管水则转化为自由水,而自由水在机械脱水过程中几乎可以完全脱除。根据成像结果...     

Enhancing sewage sludge dewaterability by bioleaching approach with comparison to other physical and chemical conditioning methods

The sewage sludge conditioning process is critical to improve the sludge dewaterability prior to mechanical dewatering. Traditionally, sludge is conditioned by physical or chemical approaches, mostly with the addition of inorganic or organic chemicals. Here we report that bioleaching, an efficient and economical microbial method for the removal of sludge-borne heavy metals, also plays a significant role in enhancing sludge dewaterability. The effects of bioleaching and physical or chemical approaches on sludge dewaterability were compared. The conditioning result of bioleaching by Acidithiobacillus thiooxidans and Acidithiobacillus ferrooxidans on sludge dewatering was investigated and compared with the effects of hydrothermal (121℃ for 2 hr), microwave (1050 W for 50 sec), ultrasonic (250 W for 2 min), and chemical conditioning (24% ferric chloride and 68% calcium oxide; dry basis). The results show that the specific resistance to filtration (SRF) or capillary suction time (CST) of sludge is decreased by 93.1% or 74.1%, respectively, after fresh sludge is conditioned by bioleaching, which is similar to chemical conditioning treatment with ferric chloride and calcium oxide but much more effective than other conditioning approaches including hydrothermal, microwave, and ultrasonic conditioning. Furthermore, after sludge dewatering, bioleached sludge filtrate contains the lowest concentrations of chroma (18 times), COD (542 mg/L), total N (TN, 300 mg/L), NH₄⁺-N (208 mg/L), and total P (TP, 2 mg/L) while the hydrothermal process resulted in the highest concentration of chroma (660 times), COD (18,155 mg/L), TN (472 mg/L), NH₄⁺-N (381 mg/L), and TP (191 mg/L) among these selected conditioning methods. Moreover, unlike chemical conditioning, sludge bioleaching does not result in a significant reduction of organic matter, TN, and TP in the resulting dewatered sludge cake. Therefore, considering sludge dewaterability and the chemical properties of sludge filtrate and resulting dewatered sludge cakes, bioleaching has potential as an approach for improving sludge dewaterability and reducing the cost of subsequent reutilization or disposal of dewatered 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.     

非离子表面活性剂对污泥调理脱水效果的影响

现有污泥脱水技术仅使污泥含水率降到80%左右,难以满足日益严格的污泥处置要求.以污泥比阻（SRF）、脱水率为考察指标,比较了两大类非离子型表面活性剂（辛基酚聚氧乙烯醚OPEO型和烷基糖苷APG）对剩余污泥的脱水效果,并对原泥及调理后污泥进行了显微观察.结果表明,非离子表面活性剂可使污泥絮体粒径变小,不规则程度降低,改善了污泥的脱水性能,而且烷基糖苷APG脱水效果优于OPEO型.APG投加量为0.05%干固体时,污泥比阻即可降低到原泥的42%,脱水率可达到93%.以烷基糖苷APG为调理剂进行板框脱水实验,结果表明,当APG投加量为0.05%干固体时,脱水泥饼含水率比原泥脱水泥饼含水率低约10%,脱水率可达到97%.本研究为APG应用于污泥脱水,改善污泥脱水性能提供一些参考.     

基于酸化与Fenton试剂处理的焦化污泥脱水过程及其重金属迁移研究

焦化废水污泥作为典型的危险废物,含有氰类、酚类、稠环芳烃与多环芳烃等有毒成分,严重影响人类健康与生态环境安全,焦化污泥减量化是其处理处置中重要一环.针对焦化废水污泥高有机物、高油含量特点,采用酸化+Fenton试剂进行复合调理改性,改性后污泥毛细吸水时间(Capillary Suction Time,CST)、比阻(Specific Resistance to Filtration,SRF)分别达到51.2 s和0.043×10¹³ m·kg^-1,药剂投加量通过响应表面法(Response Surface Method,RSM)进行优化,在实验室板框脱水实验中得到30%硫酸投加量为37.8 mL·L^-1,FeSO₄、H₂O₂和生石灰投加量分别为47.93、34.29和143.21 mg·g^-1DS时,脱水后泥饼含水率为55.82%,滤液pH为6.66,达到污泥深度脱水目标.采用酸化+Fenton试剂复合处理可使焦化废水污泥有效减量化,其良好的深度脱水效果能为后续的无害化处置奠定基础,并有效降低处置费用.     

生物淋滤法对疏浚淤泥中镉去除率及性质的影响

针对疏浚淤泥黏粒含量高、呈弱碱性的特性,采用疏浚淤泥和城市污水厂污泥共同驯化培养硫细菌接种液,研究生物淋滤过程对高污泥浓度的疏浚泥浆中镉的去除率、脱水性能和沉降性能的影响.结果表明:底物硫粉和FeSO4·7H2O共同用于生物淋滤能有效脱除淤泥中镉,同时可显著改善淤泥的脱水和沉降性能.当硫粉浓度为5g/L, FeSO4·7H2O浓度为15g/L,接种量为20%时,淋滤效果最好,淤泥中镉去除率达到88.68%,在此条件下,淤泥的离心脱水率和滤饼含水率分别为75%和33.47%,最终沉降距离最大.