混凝调理印染污泥脱水研究

通过对佛山市某工业园集中式印染污水处理厂的污泥进行调查和研究,分别考察了单独使用聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(CPAM)以及两种混凝剂联合使用调理印染污泥效果。实验表明:使用单一调理剂PAC、CPAM时,污泥离心脱水后含水率分别为89.02%和84.88%。经真空抽滤,测得污泥比阻为3.46×1012,0.687×1012m/kg,所得泥饼含水率分别为77.04%和75.24%。使用两种混凝剂联合调理印染污泥,离心后污泥含水率为86.18%。真空抽滤脱水后,污泥比阻为6.007×1012m/kg,滤饼含水率为75.28%。因此针对该污水厂产生的印染污泥,优选投加CPAM,投加量为50 mg/L。     

不同调理方案下污泥脱水性能评价指标的相关性研究

污泥脱水性能评价指标选取不同导致目前调理剂难以进行比选.以聚丙烯酰胺（PAM）、FeCl3及无机复合物等几种常用的调理剂为例,通过测定调理后污泥比阻（SRF）、毛细吸水时间（CST）、污泥沉降性能、泥饼含水率及污泥脱水率5个常用评价指标,探讨了各种指标之间的相关性.结果表明,当分别使用不同种类和不同投加量的调理剂时,SRF与CST具有良好的正线性相关性（R2分别为0.96、0.93）.SRF及CST均能准确地反映污泥板框压滤脱水性能,但不能很好地预测离心脱水效果.污泥的沉降性能与SRF、CST大致呈现出相同的变化规律.由于泥饼含水率与脱水率存在一定的相关性,但不存在对应性,因此优选调理剂时,建议综合考虑泥饼含水率和脱水率.     

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。     

城市污泥深度脱水调理药剂的筛选与优化研究

以佛山市镇安污水厂污泥为对象,以污泥沉降比、污泥比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、泥饼含水率和脱水率为指标,研究比较了添加单一絮凝剂、有机-无机复合絮凝剂对污泥脱水性能的影响,探讨了助凝剂对污泥脱水的影响。结果表明:1)单一絮凝剂作污泥调理剂时,以阳离子聚丙烯酰胺(PAM)脱水效果最好,其最佳投加量为30~60 mg/L。有机-无机絮凝剂复合作污泥调理剂,比之单一絮凝剂,污泥脱水效果有明显改善。2)添加石灰、粉煤灰等助凝剂,可显著提高污泥脱水效果,并能大幅降低絮凝剂添加量。在实验范围内,阳离子PAM 9 mg/L、粉煤灰30 g/L、生石灰30 g/L为最佳污泥调理药剂组合。     

不同调理方法强化污水厂污泥脱水性能的对比

以上海某生活污水厂浓缩污泥为研究对象,以泥饼含水率和毛细吸水时间(CST)为评价指标,系统对比研究了芬顿(Fenton)、超声波-聚合硫酸铁(PFS)、十二烷基磺酸钠(SDS)-氢氧化钠(NaOH)、溶菌酶和蛋白酶K共5种污泥调理方法对污泥脱水性能的强化效果。研究结果表明:5种调理方式中Fenton调理的脱水效果最好,调理后污泥泥饼含水率和CST分别为64.8%、43.3 s,但其产生的强酸性废水和污泥可能会影响后续的处理处置;技术经济综合分析发现,超声波-PFS联合调理是相对最优的污泥调理方式,超声波作用时间为30 s,PFS投加量为15.0 mg/g时,污泥的泥饼含水率可达到70.51%;蛋白酶K的调理效果明显优于溶菌酶;然而,研究发现SDS-NaOH联合调理会导致污泥脱水性能恶化。     

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.     

Fenton试剂与骨架构建体复合调理剂对污泥脱水性能的影响

将Fenton试剂与骨架构建体联用作为复合调理剂开展了污泥调理及脱水试验.结果表明,赤泥与水泥作骨架构建体调理后,污泥脱水性能和脱水液pH均优于石灰与水泥调理污泥.以污泥比阻(SRF)为评价指标,开展了Fenton反应时间、初始pH及调理剂投加量对污泥脱水性能影响的单因素试验.当Fenton反应时间为90 min,初始pH为5,水泥、赤泥、Fe²⁺和H₂O₂的投加量(以污泥干固体质量计)分别为300、300、40和32 mg·g^-1时,污泥比阻降低率可达94.25%±0.21%.在此基础上,以泥饼含水率为响应指标,利用表面响应法对调理剂投加量进行优化.结果表明,水泥、赤泥、Fe²⁺和H₂O₂的投加量分别为287、287、46和37 mg·g^-1,泥饼含水率可降至47.7%±0.8%.调理后污泥的粒径减小,比表面积增大,粘度减小,Zeta电位由负变正,说明该复合调理剂能有效地破解胞外聚合物(EPS),提高污泥脱水性能.     

不同调理剂对厌氧石化污泥脱水性能的影响研究

以厌氧消化后的石化污泥为研究对象,研究聚合硫酸亚铁(PFS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化铝(PAC)、Fenton试剂对厌氧石化污泥脱水性能的影响,再对调理后的厌氧污泥通过板框压滤机压滤脱水,考察其脱水难易程度。研究结果表明:相比无机絮凝剂PFS、PAC和有机絮凝剂PAM,Fenton试剂(七水合硫酸亚铁加到15,20,25 g/L时,H_2O_2溶液投加量为5 m L/L)的调理效果较好,调理后污泥的毛细吸水时间分别降低至36.82,18.3,27.28 s,污泥比阻分别降低至4.22×1011,1.23×1011,2.45×1011cm/g;采用FPS、PAC、PAM、Fenton(H_2O_2溶液投加量为5 m L/L,Fe SO4·7H2O加到15,20,25 g/L时)调理后的污泥,经过板框脱水后的泥饼含水率分别为68.65%、64.19%、67.21%、57.46%、55.83%、59.36%。由此可见,最优的厌氧石化污泥脱水调理剂为Fenton试剂(Fe SO4·7H2O、H_2O_2投加量分别为20 g/L、5 m L/L),该研究对厌氧石化污泥的高干脱水和减量化具有参考价值。     

阴阳离子有机絮凝剂对污泥脱水效果的研究

为研究阴阳离子有机絮凝剂对污泥的脱水效果,在不同条件下分别向污泥中投加聚二甲基二烯丙基氯化铵(HCA)和聚丙烯酰胺(APAM)。结果表明:絮凝剂浓度、过滤时间、p H显著影响污泥的脱水性能;污泥脱水最佳的絮凝反应条件为絮凝剂投加量为30 mg/L,污泥p H为5,真空抽滤时间为4 min;投加HCA和APAM的污泥都能取得良好的脱水效果,但HCA污泥脱水效果优于APAM。另外,吸附架桥是离子型有机絮凝剂高效絮凝的主要机理,电中和起辅助作用。     

粉煤灰改善污水污泥脱水性能的实验研究

将粉煤灰用于污水污泥的调质,分析了污泥和粉煤灰的相关性质,通过实验确定粉煤灰投加量对污泥沉降性能和真空抽滤性能的影响,在最佳投加量下进行了粉煤灰和PAM调理效果的对比,结果表明,污泥属于难脱水物质,而粉煤灰属于易脱水物质;适量的粉煤灰能改善污泥的沉降性能,投加量为45%(干基)时,污泥的SV值由原泥的91.6%减小到76.8%;粉煤灰显著改善了污泥的脱水性能,最佳投加量为45%,比阻为0.36×1013m/kg,较原泥减小86%,泥饼含水率也由85.2%降低到71.3%;粉煤灰的调理效果略差于PAM,但经济优势较大,为粉煤灰在污泥调理中的应用提供了一定的依据。     

基于半焦的城市污泥调质与机械压滤脱水

采用污泥调质和机械压滤脱水的实验方法,研究了半焦添加量和压榨压力对基于半焦的城市污泥调质与机械压滤脱水泥饼含水率的影响。结果表明:在相同的实验条件下,城市污泥机械压滤脱水泥饼含水率随着半焦添加量的增加、压榨压力的增大而降低,当半焦添加量为4 g/100 mL污泥（含水95%）,压榨压力为1.6 MPa时,压滤泥饼的含水率由现有的80%左右降至32.19%;基于半焦的城市污泥调质与机械压滤脱水的半工业试验验证了上述结论的正确性,同时发现压滤泥饼的热值由原污泥的7.82 MJ/kg提高到15.29 MJ/kg,可直接代替煤炭燃烧发电。半焦调质城市污泥+机械压滤脱水能实现城市污泥的高效能源化利用,对节约资源,保护环境有重要意义。     

炭材料强化污泥电脱水效果及同步燃料化处理

为研究炭材料调理对污泥电脱水性能及泥饼可燃性的影响,使用改性前后的活性炭和石墨对污泥进行预调理,对调理后的污泥进行电脱水实验,深入解析了炭材料调理前后污泥电脱水行为及泥饼可燃性的变化.研究表明：经炭材料调理后的污泥,阴极电脱水速率提升,相较于其他3种炭材料,石墨调理后的阴极电脱水速率提升最为明显,石墨的投加量5% TSS时,阴极平均脱水速率从0.074g/L上升到0.095g/L.炭材料可以提高污泥体系的电导性和污泥絮体的电泳淌度,使得阴极泥饼孔容有上升的趋势,阴极泥饼孔容从未投加炭材料时的0.1147cm³/g增加到AC-0、AC-1、AC-5、石墨的投加量为20% TSS时的0.119、0.122、0.146、0.157cm³/g;此外,炭材料加入后阴阳两极滤液中溶解有机物DOM和蛋白质组分浓度降低,可以缓解滤布堵塞;污泥电脱水过程中经炭材料调理后可以降低脱离每单位水所需要的能耗,未投加炭材料时去除每单位水所需能耗为6.75kW·h/kg_去除水,而当AC-0、AC-1、AC-5、石墨的投加量为20% TSS时,能耗分别降低到5.64、5.22、5.20、5.11kW·h/kg_去除水,且泥饼含水率从未投加炭材料时的58%降低至45%,固炭量增加,提高了泥饼的热值和可持续燃烧时间,当石墨的投加量为20% g/gTSS时,泥饼热值提高了17%.有利于后续焚烧资源化利用.     

含油污泥减量化及影响因素研究

对某炼油厂含油污泥进行了减量化处理,并研究了影响污泥减量化的影响因素。研究表明,以三氯化铁、阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)和生石灰复合调质处理含油污泥后,经过55 kPa(绝)抽滤,可使含水率由98.6%下降到70.3%,体积减少为原来污泥脱水后体积的71.43%,大大降低了含油污泥的体积,实现了含油污泥的减量化。以PR-A复合药剂为调质剂,在温度为70℃～80℃,pH值为4.0～5.0,搅拌时间为30 min条件下,经55 kPa(绝压)抽滤后,含油污泥的处理效果最好,滤饼含水率可达到70.3%,进一步方便含油污泥的后续处理,有利于污泥的资源化利用和无害化处理。     

助剂强化罐底油泥的压滤脱水性能

采用实验室压滤装置对胜利油田某联合站罐底清罐油泥进行压滤脱水研究,采用单独添加助滤剂G、絮凝剂PAM或PAC均可改善过滤效果,提高滤速,降低过滤比阻。但仅使用助滤剂G时滤速的提高尚不够理想,单独使用絮凝剂PAM或PAC时,滤饼含水率偏高,滤饼不易从滤布上剥离;絮凝剂PAM 0.1%与助滤剂G 3.0%复配,滤饼比阻由空白样的18.7×1012 m/kg降低到0.05×1012 m/kg,3 min即可使滤饼含水率降到74.16%,滤液澄清,滤饼成形性好,较仅添加絮凝剂PAM时,更容易从滤布上剥离。     

堆存污泥深度脱水及其干化泥饼焚烧特性研究

堆存污泥的深度脱水及后续处置一直是制约污泥填埋场发展的难题.焚烧是实现填埋场堆存污泥最大量减容的有效途径,而高效的深度脱水过程却是污泥焚烧处置的必要前提.以抽滤曲线、毛细吸水时间（CST）和泥饼含水率为评价指标探究了聚合氯化铝（PAC）-生石灰-秸秆粉末组合调理剂对堆存污泥深度脱水的效果,并分析了各因素的影响强弱关系和经济成本;此外,通过热重试验建立TG-DTG曲线,分析脱水后干化泥饼的焚烧特性.结果表明:聚合氯化铝（PAC）-生石灰-秸秆粉末组合调理剂中各成分对城市堆存污泥CST削减的影响大小表现为PAC>生石灰>秸秆粉末,PAC和生石灰主要通过吸附架桥或压缩双电子层作用促进结合水向自由水的转变,而秸秆对压滤过程中构建骨架结构起到重要作用;当PAC、生石灰和秸秆粉末添加量（干基比）分别为35%、20%、29%时,堆存污泥的泥饼含水率和CST均达到最优,分别为56.3%和47.9 s,且组合配方经济成本优势显著;脱水干化后的泥饼点燃温度相较原状污泥有所提高,秸秆粉末的添加保障了泥饼在焚烧过程中的可持续性燃烧,泥饼燃烧过程中最大燃烧失重速率（T_m）达到3.828%/min.研究显示,PAC-生石灰-秸秆粉末组合调理剂通过改变堆存污泥的化学性能和压滤性能增强了污泥深度脱水的效果,同时改善了干化泥饼的燃烧行为,对堆存污泥的减量化及焚烧处置具有重要意义.      

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.     

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.      

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.     

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.