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。     

硫酸与H_2O_2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1.82×10~(13)m·kg~(-1)减少至0.74×10~(11)m·kg~(-1)。脱水污泥含水率由89.15%降低至71.12%。     

核桃壳骨架构建剂对污泥脱水性能的影响

污泥最终处置的困难在于提高泥饼的含固量和降低其含水率。研究用核桃壳做骨架构建剂对污泥进行调理对污泥脱水性能改善的影响。通过测定污泥比阻(SRF),毛细吸水时间(CST)以及抽滤后污泥含水率,探究核桃壳骨架构建剂对污泥脱水性能的影响。结果表明,采用核桃壳做骨架构建剂调理污泥的最佳添加量为4∶6(核桃壳与污泥干重比),最佳粒径为0.25 mm。用真空抽滤脱水,核桃壳调理后污泥的含水率明显降低。含水率为97.5%的原泥经过29 min真空抽滤后泥饼含水率降至70.52%;按核桃壳与污泥干重比4∶6,添加粒径0.25 mm的核桃壳后,泥饼含水率降为63.57%,SRF由初始的3.73×1013m/kg,降为调理后的1.06×1013m/kg。     

超声、臭氧处理石化污水厂剩余活性污泥研究

采用超声波和臭氧处理石化污水处理厂的剩余活性污泥,促进其脱水和破解。实验结果表明,小功率超声对污泥脱水效果较好,最佳超声条件为：输出电压70 V,超声时间2 min;污泥抽滤后的含水率在试验范围内随臭氧量的增加而降低,最佳臭氧剂量为0.05 g O³/g SS。经超声处理过的臭氧化污泥要比没经超声处理过的含水率低约1%。在传统的絮凝方法下,加上超声和臭氧可以使污泥含水率再降低2%以上,减少絮凝剂用量近40%;臭氧和超声联合比单独臭氧对污泥破解效果更显著,污泥可减量约25%。臭氧投量较少时,超声破解效果更明显。     

超声辅助对污泥电脱水的特性改进

采用自制的超声波辅助电场污泥脱水装置进行实验,考察了超声波声强和作用时间等因素对污泥含水率的影响。结果表明,在固定频率20 k Hz条件下,在相同电场(电压60 V,作用时间5 min)和压力场(压力0.1 MPa,作用时间5.5 min)作用下,通过变换超声波声强和作用时间,得出最优处理条件为声强0.255 W/cm2,作用时间3.5 min。为了消除初始含水率与系统误差的影响,将脱水率作为比较各作用工况的重要指标。在上述最佳工艺条件下,污泥含水率由83.26%降低至72.90%,与单纯电渗透脱水相比,脱水率由4.88%增大到12.44%,同时减缓电流衰减的速率,增加电渗流量上升速率,增强了电渗透脱水效果。     

市政污泥强化脱水实验研究

通过对市政污泥进行超声处理、絮凝剂处理和超声结合絮凝剂处理,研究不同条件下污泥上清液的COD浓度、粒度分布及微观结构变化情况。实验结果表明,超声波作用可以调整污泥结构,改善污泥脱水性能;当超声时间达到20min左右时,脱水效果最好为87.9%;超声波作用使污泥中释放的COD浓度增加至91.2 mg/L;污泥颗粒粒度发生变化,分布在易脱水段10～100μm的更多。     

超声 — 溶菌酶协同处理强化纺织印染污泥脱水性能研究

污泥脱水是实现污泥减量和减容的关键处理工艺。以纺织印染污泥为研究对象,考察超声能量密度和超声时间对超声—溶菌酶协同处理纺织印染污泥脱水性能的影响。结果表明,适当的超声能量密度和超声时间能够对印染污泥脱水产生积极作用,且超声预处理的最佳工况为超声能量密度2.0W/mL、超声时间20min。在最佳工况下泥饼含水率为62.3%,污泥比阻(SRF)为(3.21±0.12)×10~(12)m/kg。溶胞效率表现为超声—溶菌酶协同处理超声处理溶菌酶水解。污泥经过超声—溶菌酶协同处理后,体积减小近50%,脱水性能明显改善。     

超声波强化给水污泥沉降和脱水性能的研究

就超声波强化给水污泥沉降和脱水性能进行了研究.通过对SV、比阻和滤饼含水率等指标的分析发现,短时间的超声预处理可以明显改善污泥的沉降和脱水性能,且低频(25 kHz)比高频(147.9 kHz)时效果更好.当超声波声密度0.25 W/mL,超声时间3 s时,污泥滤饼含水率比原污泥下降4.7%.最佳超声波声密度0.45 W/mL.短时间超声条件下,超声波与絮凝剂的联用可以进一步降低污泥滤饼含水率,且达到相同滤饼含水率时可减少絮凝剂用量约80%,投资费用大大减小.超声波可以取代絮凝剂促进污泥的沉降性能.     

超声波强化给水污泥沉降和脱水性能的研究

就超声波强化给水污泥沉降和脱水性能进行了研究.通过对SV、比阻和滤饼含水率等指标的分析发现,短时间的超声预处理可以明显改善污泥的沉降和脱水性能,且低频（25 kHz）比高频（147.9 kHz）时效果更好.当超声波声密度0.25 W/mL,超声时间3 s时,污泥滤饼含水率比原污泥下降4.7%.最佳超声波声密度0.45 W/mL.短时间超声条件下,超声波与絮凝剂的联用可以进一步降低污泥滤饼含水率,且达到相同滤饼含水率时可减少絮凝剂用量约80%,投资费用大大减小.超声波可以取代絮凝剂促进污泥的沉降性能.     

粉煤灰与生石灰复合调理剂对市政污泥深度脱水性能的影响

污泥在污水厂厌氧消化和离心脱水后,一般含水率在80%~85%,为了后期有效的处理处置,需要进行深度脱水。实验采用化学干化法,投加不同比例的粉煤灰与生石灰复合调理剂,测定调理后污泥的含水率、脱水过滤速度和pH。实验结果表明,粉煤灰与生石灰复合调理剂可以有效改善污泥脱水性能,使泥饼含水率降低到60%以下,同时将污泥抽滤的脱水时长从20 min降至6 min内。此外,适当比例的复合调理剂可以大大降低污泥的pH,减小污泥后期处置带来的环境污染。     

基于半焦的污泥调质与机械脱水

采用真空抽滤脱水实验方法探讨了基于半焦的污泥调质与机械脱水的影响因素,通过污泥比阻测试、SEM,FT-IR分析揭示了基于半焦的污泥调质与机械脱水的机理。结果表明:当半焦的粒径为75·200μm,添加量为1.5 g·(100mL)~(-1)污泥时,云南褐煤在500℃下热解的半焦对污泥调质与机械脱水效果较好;经半焦调质污泥的机械脱水泥饼含水率、脱水时间、污泥比阻分别由原污泥的76.02%、124s、2.155×lO~(13)m·kg~(-1)降低至61.14%,75 s、6.943×10~(11)m·kg~(-1),半焦对污泥调质与机械脱水有显著效果;污泥机械脱水泥饼含水率与半焦质量参数(0/C、H/C、BET比表面积、孔容)呈现良好的相关关系;半焦对污泥调质与机械脱水的机理主要表现在半焦能显著改善污泥的脱水性能,消弱污泥的亲水性能以及对污泥的吸附作用。     

Fe2+活化过硫酸盐对市政污泥EPS性能的影响

针对污泥难以脱水、处理难度大的问题,通过过硫酸盐高级氧化技术联合造纸污泥作为骨架对市政污泥进行调理,以泥饼含水率、污泥比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、胞外聚合物(EPS)中蛋白质和多糖的分布关系,以及滤饼和滤液中总氮、总磷含量为指标,研究Fe~(2+)活化过硫酸盐联合造纸污泥骨架构建体对EPS的影响。结果表明:将造纸污泥与市政污泥1∶2混合,再添加过硫酸盐和Fe~(2+),对污泥的调理效果最好,泥饼的含水率由74.52%降至69.57%,SRF降低了66.23%;蛋白质和多糖的分布关系为S-EPSLB-EPSTB-EPS,滤饼中总氮所占比例由94.60%下降至65.62%,EPS被有效破解,污泥脱水效果显著改善。     

酸处理对活性污泥脱水性能的影响及其作用机理

用硫酸对活性污泥进行脱水前预处理,可使污泥中水分分布发生有利于机械脱水的变化,即结合水含量减少、可脱水程度增大,从而改善活性污泥脱水效果.试验数据表明,只加阳离子PAM调理,污泥经过板框压滤脱水后(压榨时间30 min)泥饼含水率为76.14%;经过酸化预处理后再加阳离子PAM可以使泥饼含水率降至70.24%.不管是过滤脱水还是离心脱水过程,酸处理对污泥脱水速率没有太大影响,却可以提高污泥可脱水程度.进一步研究发现,酸处理的机理是:酸处理使污泥中胞外聚合物ECP水解、微生物细胞瓦解,从而絮体内部间隙水、细胞内部间隙水被释放变成自由水,污泥水分分布发生变化,污泥可脱水程度提高,最终导致污泥脱水效果好.     

电解-CPAM联用对印染污泥脱水性能的影响

采用铜-石墨为电极,考察了电解电压、反应时间、极板间距和阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)等因素对印染污泥脱水效果的影响。结果表明,在极板间距为3 cm,电压为15 V,反应时间为40 min时,印染污泥的絮体破解效果最佳。该条件下,添加6.67 mg/g(以污泥干基计,DS)CPAM后,印染污泥的比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)与粘度分别下降了59.30%、41.62%和68.14%,滤饼含水率由89.30%下降至82.08%。扫描电镜结果显示,经过最佳条件处理后,污泥絮体被破坏,减弱了对内部结合水的保持力,使污泥脱水性能得到改善。     

超声耦合高铁酸钾对印染污泥脱水性能的影响

分别采用高铁酸钾、超声、超声耦合高铁酸钾对印染污泥的脱水性能进行研究,考察了印染污泥中沉降速率(SV30)、毛细吸水时间(CST)、污泥破解率DDCOD和泥饼含水率等脱水指标的变化情况。结果表明,低声能密度(0.225~0.45 W·m L~(-1))和短超声时间(1~6 min)都能够促进污泥的脱水性能。在声能密度为0.45 W·m L~(-1),超声时间为4 min的最佳超声条件下,SV_(30)和CST分别下降了6.3%和16.35%。同时,高铁酸钾的添加使污泥脱水效果更显著,在最佳添加量(60 mg·g~(-1))下,SV_(30)、CST和泥饼含水率较原污泥减少了18.36%、31%和13.07%。为了促进污泥脱水,最佳污泥破解率DDCOD为2%~5%。扫描电镜结果显示,在最佳条件下处理的污泥较原污泥变化明显,原有颗粒结构被破坏,利于污泥脱水。     

微波/超声波对污泥粒度与水分的影响

脱水是污泥处理的重要工艺,预处理技术可以改变污泥脱水特性,促使污泥含水率的降低。在总结国内外污泥脱水特性表征的基础上,对超声、微波和超声微波组合方法处理后的污泥进行实验,分析在不同的条件下,污泥的毛细吸水时间(capillary suction time,CST)、粒度分布、水分的变化情况,并根据差示扫描量热仪(differential scanning calorimetry,DSC)测试结果计算出结合水的含量。研究结果表明:在微波作用时间为180 s时效果最好,污泥的CST为5.8 s,d50为5.423μm;超声作用30 s时效果最好,污泥的CST为12.1 s,d50为4.509μm;在超声与微波组合作用下微波时间为60 s、超声时间为30 s时,污泥的CST为12.8 s,d50为3.731μm。在此3种作用条件下,DSC图谱中峰值出现较早,峰值处热流分别为3.428、4.343和4.268 W·g-1。分析结果表明,经预处理后的污泥脱水特性向着有益于脱水的方向改变,粒度分析与DSC能够表征污泥含水率的变化情况。     

脱硫石膏耦合微波对生产燃料乙醇厌氧消化污泥脱水性能的影响

为使污泥脱水后资源化农用,利用微波在不同功率(800、640和560 W)和时间(60、120和180 s)条件下,耦合脱硫石膏(2、4、6和8 g·L~(-1))对燃料乙醇厌氧消化污泥(ADSFE)脱水性能改善进行研究,探讨其脱水效果及相关机理。结果表明,最佳条件是脱硫石膏(6 g·L~(-1))耦合微波(640 W,120 s)处理。在最佳处理条件下,污泥比阻(SRF)下降至1.05×10~(12)m·kg~(-1),与原污泥相比降低了87.5%,与单独加入脱硫石膏相比降低了77.80%,与单独微波调理相比降低了75.60%。此外,扫描电镜(SEM)表明耦合调理后的ADSFE形成致密且具有较大孔径的絮体,易实现固液分离;热重(TGDTG)曲线显示,脱水起始温度和热重峰明显前移。因此,脱硫石膏与微波协同作用调理ADSFE时,脱水性能明显改善并优于单独调理的效果。同时,处理后污泥有机质含量满足有机肥制备原料要求。     

微生物絮凝剂与Fenton试剂联合调理对印染污泥脱水性能的影响

考察了微生物絮凝剂对广东省佛山市某工业园区印染污泥的脱水性能,探讨了微生物絮凝剂与Fenton试剂复配对该污泥脱水性能的影响。结果表明,经微生物絮凝剂、Fenton试剂调理后印染污泥含水率均有一定程度的降低,含水率下降4%~5%;微生物絮凝剂与Fenton复配得到的最佳污泥脱水条件是:微生物絮凝剂投加量52.4 mg/L,H2O2投加量88.2 mg/L,H2O2/Fe2+比值为8∶1,p H为3.5。在此条件下污泥含水率由之前的87.32%降低到79.72%。     

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5.3×109m·kg~(-1)降低至2.0×109m·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。     

热处理对脱水污泥溶解特性及厌氧消化性能的影响

分别对脱水污泥在100、130和170℃条件下进行热处理,研究热处理对脱水污泥溶解特性的影响。此外,在半连续式完全混合反应器中进行厌氧消化实验研究不同热处理污泥的厌氧消化性能。实验结果表明,在100、130和170℃条件下,污泥COD溶解率由处理前的5.23%分别提高至20.08%、22.50%和27.20%,脱水污泥热处理规律和效果与高含水率污泥(总固体含量<5%)基本一致。经130℃2 h和170℃30 min高温热处理后污泥甲烷产率显著提高,较原泥分别提高24.64%和38.61%,沼气中甲烷含量稍有降低。