光-Fenton氧化破解剩余污泥和改善污泥脱水性能

利用紫外光-Fenton（光-Fenton）氧化处理城市剩余污泥,通过上清液的SCOD、多聚糖以及蛋白质浓度表征污泥胞外聚合物（EPS）的破解情况,通过污泥过滤比阻（SRF）和滤饼含水率表征污泥脱水性能的变化。结果表明,光．Fenton氧化破解污泥EPS和改善污泥脱水性能的效能明显优于单独Fenton反应和单独紫外光照射处理。pH为3、反应时间为2h,H2O2投加量为4g／L和Fe^2＋投加量为0．6mg／L是光-Fenton氧化处理供试污泥的适宜条件。在适宜处理条件下,污泥上清液中的SCOD、多聚糖和蛋白质浓度分别由67．46mg／L、12．53mg／L和8．62mg／L增加到568．12mg／L、448．62mg／L和292．94mg／L;SRF和滤饼含水率分别由2．4×10^S2／g和88．52％下降至5．26×10^8S^2／g和76．36％。光-Fenton反应在有效破懈污泥的同时,提高了污泥的脱水性能．有利于污泥的减量化。     

含油污泥脱水性能试验

通过添加絮凝剂处理含油污泥 ,研究了影响含油污泥脱水性能的主要因素 ,试验结果表明 ,用 PAC和 CPAM絮凝剂处理含油污泥 ,可将污泥比阻从处理前的 8.9× 10 1 4 m/kg降至 1.0 9× 10 1 2 m/kg和 0 .11× 10 1 2 m /kg,助滤剂 Ca O与絮凝剂复配使用可进一步降低污泥比阻。污泥比阻随着污泥含油量的减少而减少。     

生物淋滤改善城市污泥的脱水性能

污水处理过程中产生大量剩余污泥,使得污泥脱水逐渐成为污泥处理的关键环节。本研究采用生物淋滤方法处理城市污泥,改善污泥脱水性能。通过污泥比阻、滤饼含水率和离心脱水率的变化评价生物淋滤改善剩余污泥脱水性能的效能。综合考虑污泥脱水性能改善效果和运行成本,生物淋滤优化条件为:硫粉投加量3 g/L;Fe2+投加量4 g/L;接种物投加量(接种物与供试污泥的体积比,mL/mL)0.4。在优化条件下,污泥体系被酸化至pH为2.0左右需要36～48 h,淋滤污泥的比阻由1.26×1014 m/kg降至8.14×1012 m/kg,降低了93.54%,滤饼含水率从98.39%降至73.68%,同时污泥离心脱水率从72%提高到83%。回调淋滤污泥pH至6.0,污泥比阻继续降至8.27×1011 m/kg,污泥比阻降低99.34%,污泥从难脱水状态转化为易脱水状态。通过污泥体系中铁离子和污泥絮体特征的变化,分析生物淋滤改善污泥脱水性能的机理。作为底物投加的Fe2+在微生物氧化作用下快速转化为Fe3+。生物氧化产生的Fe3+的絮凝作用可能是生物淋滤改善污泥脱水性能的主要机理。     

剩余污泥发酵沼渣成分分析及脱水性能研究

通过对剩余污泥发酵沼渣进行成分分析,判断其是否适合于有机肥料的原料,并研究了其脱水性能。结果表明,剩余污泥发酵沼渣总养分和有机质质量分数分别为4.22%~4.48%、9.17%~9.26%,未达到《有机肥料》(NY 525—2012)的标准值。重金属Cr、Cd、As、Pb、Hg的质量浓度分别为116.57~137.06、1.16~1.57、9.76~10.75、41.23~48.29、1.67~1.94mg/kg,均达到NY525—2012的标准值。二次厌氧发酵沼渣实验证明,其含水率和有机质已基本稳定。因此,剩余污泥发酵沼渣不能直接用作有机肥料,但可以作为有机肥料的原料。当聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化铝(PAC)投加量分别为2、5g/L时,剩余污泥发酵沼渣离心后含固率可分别提高到30.24%、30.34%,可显著改善其脱水性能。     

过氧化钙联合絮凝剂调理污泥改善脱水性能

污泥经过CaO_2联合絮凝剂处理后,其脱水性能得到明显改善。采用改变初始pH、调理剂投加量以及改变调理剂投加顺序的方法,调理污泥改善脱水性能;采用Zeta电位、激光粒度、胞外聚合物及结合水分析对调理前后的污泥进行了表征;研究了调理剂不同投加量对污泥脱水性能的影响;探讨了不同调理剂下污泥脱水机理。结果表明:CaO_2联合絮凝剂(微生物絮凝剂或壳聚糖)明显改善污泥脱水降低污泥含水率;CaO_2联合絮凝剂调理后的污泥粒径和Zeta电位均有所减小,并且CaO_2在絮凝剂之前投加,降低幅度更加明显;先投加CaO_2,污泥层状结构会在氧化作用下发生裂解破碎,形成不规则的小絮体,使污泥破坏得更彻底;在絮凝剂之前投加CaO_2,污泥经过处理后的可溶性糖类和可溶性蛋白质的浓度增加,而结合的糖类、蛋白质及结合水的变化量却减小。因此,CaO_2联合絮凝剂可以优化污泥脱水性能,且CaO_2与絮凝剂的投加顺序对于污泥脱水有显著影响。     

微生物絮凝剂改善城市污水厂浓缩污泥脱水性能的研究

采用酱油曲霉(Aspergillus sojae)产生的微生物絮凝剂(MBF)作为污泥絮凝脱水剂,对城市污水处理厂浓缩污泥进行调理,确定该絮凝剂对浓缩污泥脱水的处理工艺参数为：微生物絮凝液最佳投加体积为6%～8%（体积比）,发挥絮凝作用的最适污泥温度为28～32℃,最适pH为6～7。经微生物絮凝剂调理的污泥在3 000 r/min离心9 min,污泥脱水率高达82.7%,滤饼含水率降低至77.3%,污泥脱水后体积减至原来的1/5左右。     

微波调质对剩余污泥结构及其脱水性能的影响

研究了微波辐射功率及微波时间对剩余污泥脱水特性的影响,测试分析了微波处理后污泥的粒径（d0.5）、分形维数（D3）、絮体强度（FS）、表面相对疏水性（RH）,以及这些参数与污泥脱水性能之间的相关性。结果表明,微波功率为540 W、微波时间为15 s时污泥脱水性能最好,此时d0.5、D3、FS、RH相对原污泥都有明显增大。从多元线性模型拟合结果可知,污泥特性参数d0.5、D3、FS对污泥比阻均有显著影响。     

铁修饰的污泥生物炭对污泥脱水性能的改善效果

为改善城市污水处理厂污泥的脱水性能,采用铁修饰污泥生物炭作为助滤剂,与FeCl₃一起对污泥进行联合调理。以污泥净产率、污泥比阻和泥饼含水率评价污泥脱水性能;通过污泥Zeta电位、扫描电镜、EDS和泥饼可压缩性系数分析该方法的机理;同时,通过对污泥胞外聚合物、重金属以及总氯含量的分析,探究其调理污泥的环境风险,以明确该方法用于改善污泥脱水性能的可行性。结果表明,在500 ℃下制备的铁修饰污泥生物炭(30%)和FeCl₃(12.82%)联合调理时,污泥脱水的效果最佳;与仅用FeCl₃(12.82%)调理的污泥相比,污泥净产率升高了73.38%、污泥比阻降低了68.75%、泥饼含水率降低了9.03%。在较高温度下制备的铁修饰污泥生物炭,其孔隙结构更为发达、表面铁元素含量更高;与FeCl₃联合调理污泥时,更容易发生絮凝,从而使泥饼的渗透性能更好。而且,在联合调理的条件下,污泥中溶解型、松散结合型和紧密结合型胞外聚合物的含量均有所降低;污泥泥饼中重金属(Cd、Cr、Cu、Pb、Zn)更为稳定,泥饼热解固相产物和非固相产物中总氯含量降低,环境生态风险更小。采用铁修饰污泥生物炭作为助滤剂,可改善污泥脱水性能,并具有实际应用的潜力。     

硫酸与H2O2快速联合调理对含铁剩余污泥脱水性能的改善

以污泥比阻、污泥含水率为污泥脱水评价指标,研究了硫酸与过氧化氢联合调理含铁污泥对污泥脱水性能的影响。实验结果表明,含铁污泥经硫酸与过氧化氢联合调理后,污泥比阻、污泥含水率显著降低,污泥脱水性能得到明显地改善。进一步研究表明,含铁污泥脱水性能的改善可能与污泥中形成的Fenton/类Fenton反应有关。经过单因素实验,确定了最佳反应条件：5 mol·L-1硫酸溶液投加量1.5 mL,30%双氧水投加量0.25 mL,酸化时间25 min,反应时间2 min。在此条件下,污泥比阻由1.82×1013m·kg-1减少至0.74×1011m·kg-1。脱水污泥含水率由89.15%降低至71.12%。     

采用阳离子聚丙烯酰胺改善污泥水解液的脱水性能

针对市政污泥水解液脱水困难的问题,研究了阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）的投加量、水解液pH值、调理温度、搅拌转速等对污泥水解液脱水性能的影响。结果表明,当CPAM投加量为0.1%,水解液pH值为12.5,调理温度为50 ℃,搅拌转速为100~150 r·min-1时,污泥水解液的脱水效果最佳,无锡和天津两地污泥水解液的毛细吸水时间（CST）分别下降98.43%和98.01%,调理前后,污泥粒径、Zeta电位、污泥黏度及絮体形态也获得明显改善,同时95%以上的污泥蛋白质保留在清液中,有利于污泥蛋白质的后续回收。     

改性污泥脱水性能的中试研究

为了将改性处理之后的污泥含水率降低至55%以下,节约后续直接填埋或者焚烧污泥等处置费用,利用某污水处理厂的污泥高干脱水装置,采用铁盐、石灰、PAC和PAM复合使用对污泥改性处理,研究改性处理后的污泥经板框压滤之后脱水的效果。结果表明,投入待处理污泥干重的10%硫酸亚铁和20%石灰,3%氯化铁与20%石灰,13%聚合氯化铝与0.3%聚丙烯酰胺改性较为理想,改性后的污泥经隔膜压滤后极大地降低了污泥的体积,对工程应用具有一定指导意义。     

PAM对制药污泥脱水性能改善及毒性削减

制药污泥的脱水处理及毒性削减是当前业界的研究热点。以污泥脱水性能(污泥比阻和泥饼含固率)和污泥综合急性毒性为评价指标,对2种不同型号PAM处理污泥的投加量进行优化,讨论了污泥絮凝脱水和毒性削减的机理。研究结果表明,处理100 mL原污泥,当制药污水厂现场使用的德国天使PAM和拓普戴克TOP8321型PAM投加量分别为4mg/L和12 mg/L时,污泥脱水性能达到最佳,此时污泥比阻从0.730×1012cm/g分别降低至0.126×1012cm/g和0.034×1012cm/g,泥饼含固率从16.32%分别提高至46.89%和34.98%;在毒性削减方面,2种混凝剂都可将污泥上清液毒性由微毒降至无毒,但对污泥毒性的削减效果不明显。对2种PAM的处理成本进行估算发现,污水厂现场使用的PAM对处理该制药污泥效果更佳,且费用相对较低,但要大幅度削减制药污泥的毒性需串联相应毒性削减技术和混凝沉淀单元。     

Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐改善污泥脱水性能

针对污水处理厂剩余污泥脱水困难的问题,采用Fe~(2+)活化过硫酸钾高级氧化法提高剩余污泥脱水性能,使用污泥含水率和污泥比阻对调理前后污泥脱水效果进行分析;研究了过硫酸钾投加量、Fe~(2+)投加量、pH和反应时间对污泥调理效果的影响;探究了过硫酸盐调理污泥过程中溶解性有机物质和胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)的变化特性。结果表明:过硫酸钾调理的最佳反应条件为pH=7.5,反应时间为20 min,过硫酸钾和Fe~(2+)的最佳投加量分别为15 mmol·L~(-1)和18 mmol·L~(-1),在此条件下,污泥含水率和污泥比阻值分别可达78.89%和0.3×10~(12) m·kg~(-1);污泥含水率和比阻的变化可能与污泥调理后絮体结构形态变化有关;调理污泥后,上清液中溶解性有机物质含量与过硫酸钾投加量呈显著正相关关系,而EPS不同组分中蛋白质和多糖含量在Fe~(2+)投加后均减少,表明Fe~(2+)的投加可以破坏污泥絮体,分解胞内物质;利用Fe~(2+)激活过硫酸钾所生成的硫酸根自由基可极大改善污泥的脱水性能。     

污泥脱水性能的关键影响因素研究

针对目前污泥脱水性能影响因素不明的问题,研究通过对SBR在7种运行工况条件下活性污泥胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的提取和测试,并采用SPSS软件分析,探讨MLVSS/MLSS、胞外蛋白质/胞外多糖、胞外蛋白质含量、胞外多糖含量、EPS总含量对污泥脱水性能的影响。研究结果表明,MLVSS/MLSS、胞外蛋白质/胞外多糖是影响污泥脱水性能的关键因素,并建立了脱水污泥含水率和污泥结合水含量的影响因素模型:脱水污泥含水率=0.229×(MLVSS/MLSS)+0.023×(胞外蛋白质/胞外多糖)+0.539、污泥结合水含量=2.876×(MLVSS/MLSS)+0.335×(胞外蛋白质/胞外多糖)-0.012,通过对7个城市污水厂污泥脱水性能测试比较表明,模型对脱水污泥含水率和污泥结合水含量预测值相对误差分别在±1%和±5%以内,对污泥脱水性能预测效果良好。     

叶腊石耦合微波改善燃料乙醇厌氧消化污泥脱水性能

利用金刚石生产废物叶腊石耦合微波对燃料乙醇厌氧消化污泥(FEADS)进行处理,探讨该处理方法对FEADS脱水性能的改善效果及机理。结果表明:含水率为97.65%的FEADS,投加叶腊石粉(2g/L)后沉降性能大幅提高,20 min时沉降比(SV)由70.2%减小为54.3%;经叶腊石粉(2g/L)耦合微波(640W、2min)处理后脱水性能大幅提高,污泥比阻(SRF)由1.21×10~(13)m/kg减小为7.23×10~(12) m/kg,可压缩系数由1.33减小为0.63;扫描电镜表明,叶腊石耦合微波处理后FEADS水分容易通过;热重曲线中失重峰明显滞后,显示叶腊石耦合微波处理改善了FEADS的脱水性能。     

酸碱联合调节剩余污泥对有机质的释放和脱水性能的影响

为了研究酸碱联合调节剩余污泥水解酸化过程中溶解性蛋白质(SPN)和溶解性碳水化合物(SPS)的释放规律以及对脱水性能的影响,采用3个反应器,其中,1#为先酸(pH 3.0)后碱(pH 10.0)、3#为先碱(pH 10.0)后酸(pH 3.0)的两段控制方式(每段8 d),同时以2#pH不调作为对比实验。结果表明,3个反应器中SPN和SPS的释放情况是调节为碱性>酸性>空白,在相同的控制阶段,SPN的释放量明显高于SPS的释放量;SPN和SPS的最大释放量出现在1#的碱性阶段(后8 d),SPN在碱性阶段的第2天达到最大释放量(883.618 mg/L),SPS在碱性阶段的第8天达到最大释放量(165.922 mg/L)。1#在实验的整个过程中比阻值较低,说明先酸后碱调节方式更利于污泥脱水;在调节为碱性第4天时污泥比阻(SRF)达到最小值(0.342×1013m/kg),处于中难度脱水范围内。与2#相比,3#中的SRF虽稍有改善,但始终处于难脱水范围内。     

污泥调理对给水污泥脱水性能的影响

为了研究污泥调理对给水厂污泥脱水性能的影响,对不同水厂的污泥进行了特性研究及调理实验。实验结果表明：2个水厂污泥中有机物含量及Zeta电位差别较大,大庆某水厂污泥中不溶性大分子有机物和腐殖酸等亲水性物质含量较多,使得污泥的脱水过程受到影响。2种污泥在污泥比阻、沉降比、毛细吸水时间（CST）上的差异均可说明南通某水厂污泥的脱水性能远优于大庆某水厂污泥。经过污泥调理过程,二者的脱水性能均得到改善。对于南通某水厂污泥,高效聚合氯化铝（HPAC）的调理具有较为明显的优势,聚丙烯酰胺（PAM）对其脱水性能的改善作用次之,聚合氯化铝（PACl）调理效果最弱;对于大庆某水厂污泥,PACl、HPAC在提高污泥脱水性能方面效果欠佳,而使用阴离子型PAM虽然会增加体系中TOC含量,但其强大的吸附架桥能力可以有效地使污泥颗粒聚沉,使得污泥脱水性能得到较大幅度的提升,表现出最优的污泥调理效果。     

水解酸化应用于剩余污泥减量的试验研究

碱减量印染废水生物处理剩余污泥接种培养成熟的水解酸化菌,通过它们的新陈代谢作用,可以实现系统内生命物质的更新和减量,同时降解了污泥吸附的有机物等,达到对剩余污泥减量的目的.在系统污泥减量初期,水解酸化作用对微生物的"液化"、内容物释放和对有机物的生物降解作用是污泥减量的主要原因;随着中间代谢产物的积累,微生物活性受到抑制,试验后期剩余污泥减量主要是微生物内源呼吸的结果.试验条件下,接种了成熟水解酸化细菌的 2 组剩余污泥 MLSS 浓度分别为 7.765 和 11.250 g/L,MLVSS 浓度分别为 4.466和 6.360 g/L,经过 513 h后 MLSS、MLVSS 浓度较开始时分别下降了 40.31%、45.73%和 54.85%、63.18%.一定污泥浓度范围,污泥减量效果与污泥浓度正相关.     

剩余污泥浓缩脱水投药量优化和模型建立

应用高分子阳离子絮凝剂(CPF-100)和聚丙烯酰胺(PAM)对污水厂剩余污泥进行浓缩脱水实验,研究表明：CPF-100的浓缩脱水效果优于PAM;当CPF-100投加量为1.16‰时,污泥沉降性能改善程度为37.51%;且在CPF-100投加量逐渐增大的初始阶段,污泥沉降性能改善程度随投加量的增加而增大,但CPF-100投加量也不宜过大,当CPF-100投加量超过1.16‰后,反而会使浓缩脱水效果变差。同时,建立了污泥沉降性能改善程度与絮凝剂CPF-100投加量、沉降时间之间的数学模型,其能较好地反映污水厂剩余污泥的浓缩脱水效果。     

氧化-铁盐絮凝联合对调理改善污泥脱水性能的影响

实验对比考察了活性氯预氧化与铁盐(Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ))混凝改善市政污泥脱水性能。结果表明:预氧化可改善污泥脱水效果,氯投量为200 mg·g-1时污泥比阻(specific resistance to filtration,SRF)由5.3×109 m·kg-1降低至2.0×109 m·kg-1,进一增加氯投量,SRF反而升高;单独三价铁盐可明显改善污泥脱水性能,但二价铁效果有限;预氧化之后再投加Fe(Ⅲ)与Fe(Ⅱ),SRF较单独铁盐条件下分别降低40.3%和78.3%。进一步研究证实,预氧化可破坏污泥的胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS),并导致胞内蛋白质和多糖的释放,且蛋白质和多糖含量与污泥脱水性能呈明显正相关性。活性氯预氧化与铁盐混凝联合调理可明显改善污泥脱水性能,且氧化与混凝的协同作用是其主要机制。