过氧化钙预处理对活性污泥脱水性能的影响机制

本研究采用过氧化钙对活性污泥进行预处理,深入分析了调理过程中污泥过滤脱水性能、絮体结构以及反应动力学的变化特性,探讨了亚铁离子协同过氧化钙处理对污泥特性的影响.结果表明,经过CaO_2处理后,污泥的过滤脱水性能先改善后恶化,当投加量(以TSS计)为20 mg·g~(-1)时,污泥的过滤脱水效果达到最佳.同时,污泥絮体结构变得疏松破碎,其上清液有机物浓度出现了明显的上升,污泥得到了有效裂解.污泥溶解反应过程遵循零级反应动力学模型,反应速率常数为15.2mg·L~(-1)·h~(-1).此外,亚铁离子和CaO_2协同处理可以进一步强化污泥中大分子有机物的裂解释放,同时,反应过程中形成铁离子的絮凝作用可以实现污泥絮体结构的重建,从而改善污泥过滤脱水性能.该研究成果为CaO_2及其联用处理技术在污泥处理过程中的应用提供了必要的理论依据.     

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.      

过硫酸盐在污泥处理中的应用

污水处理厂剩余污泥处理问题已成为影响中国城市化进程健康发展的重要因素。为提高剩余污泥的脱水及厌氧消化性能,需对其进行预处理,以破坏污泥絮体结构,强化其脱水性能;释放胞内物质,改善其厌氧消化性能。过硫酸盐具有氧化能力强和易于活化等特性,国内外学者将其应用于污泥处理中,发现过硫酸盐活化后产生的SO_4~-·可以有效破解污泥絮体结构,导致污泥絮体内水分和污泥细胞内含物的释放。利用SO_4~-·破解污泥絮体,以提高污泥的脱水性和消化性能是一种较为可行的污泥处理方案。该文尝试梳理已发表的关于使用过硫酸盐处理污泥的研究,对过硫酸盐的活化方法及其在污泥处理中的作用机理和处理效果进行总结,探讨其在处理城市剩余污泥方向的应用前景。     

表面活性剂对污泥沉降及压滤脱水性能的影响

研究表面活性剂对污泥脱水性能的影响,并探讨其作用机理。实验结果表明,表面活性剂与Fe3 和CaO联用能有效提高污泥的机械脱水程度。表面活性剂的作用机理是,分散作用使污泥絮体结构分散解体,释放出原絮体内部的结合水;增溶作用可溶解有高度水合作用的ECP,减少污泥颗粒间的间隙水。对于压滤脱水,当表面活性剂的加入量为1.5mg·L-1时,脱水污泥的体积比不加表面活性剂的降低6%左右;     

化学絮凝与电絮凝调理污泥脱水性能影响作用的对比研究

电絮凝污泥调理是近年来发展起来的一种新型污泥预处理技术,具有破解污泥絮体、溶出胞外聚合物、改变污泥颗粒结构等作用,是实现后端污泥稳定化和减量化的有效手段.本研究比较了传统化学絮凝与电絮凝调理对污泥脱水性能的影响,深入分析了调理过程对污泥过滤性能、EPS组分和絮体结构的改变,并在此基础上优化了电絮凝操作条件.结果表明,以...     

超声声能密度对净水厂污泥脱水性能的影响

考察了不同声能密度(0.03,1.0,3.0,5.0W/m L)时超声作用对净水厂污泥脱水性能的影响,明确了污泥脱水性能变化的影响因素.结果表明,较低声能密度(0.03,1.0W/m L)超声作用少于10min时,污泥脱水性能可改善;而高声能密度条件下,无论超声时间长短,污泥的脱水性能均恶化.声能密度越高,污泥上清液中溶出有机物越高,絮体特性变化越明显,污泥脱水性能恶化程度越显著.在较低声能密度时,污泥的脱水性能与溶出有机物和污泥絮体特性变化无关;而在高声能密度(5.0W/m L)时,脱水性能的恶化程度与溶出有机物和絮体Zeta电位密切相关.     

铁负载污泥炭的表征及其促进PAM调理高级厌氧消化污泥的效能研究

本研究首先分析了铁负载污泥炭的物理化学性质,评估了铁负载污泥炭与有机高分子（聚丙烯酰胺,PAM）联合调理改善高级厌氧消化污泥脱水性的效能,研究了联合调理过程中污泥絮体特性与胞外聚合物（EPS）的变化特征.结果表明,单独投加污泥炭可以通过铁的电中和作用降低污泥颗粒间的静电排斥力,同时充当骨架材料改善污泥的脱水性能.此外,铁负载污泥炭可以有效去除污泥体系中大分子溶解性有机物,从而改善污泥的过滤性能.污泥炭和有机絮凝剂在污泥调理过程中表现出明显的协同作用,污泥碳和PAM的最佳投加量分别为250 mg·g^-1（以TSS计）和8 mg·g^-1（以TSS计）.激光共聚焦显微镜分析表明,PAM主要与污泥絮体中的蛋白质分子作用,从而促使污泥颗粒凝聚.     

无机絮凝剂对SBR系统中活性污泥的影响研究

采用序批式活性污泥法（SBR）反应器进行模拟实验,系统地探究了聚合氯化铝（PAC）和聚合氯化铁（PFC）对活性污泥产生的影响.结果表明,PAC、PFC会使得污泥絮体变得紧实且边缘化,絮体中值粒径较未添加时分别增加了34.78%、12.90%.污泥的沉降性能和污泥活性随着PAC、PFC的积累而变差.微生物分泌的EPS含量降低,是因为添加PAC、PFC后微生物活性降低并导致微生物多样性降低.     

不同反应条件对污泥水热碳化脱水性能的影响

随着城市化进程的加快,我国剩余活性污泥的产生量逐年增加,活性污泥中的胞外聚合物EPS含黏性蛋白类物质并高度亲水,因此破坏污泥絮体、释放和水解黏性有机物是改善污泥脱水性能的有效途径。通过分析水热碳化调理前后污泥比阻(SRF)、黏度(μ)、絮体形态特征及上清液的理化性质,考察了温度、时间以及促进剂Fe_2(SO_4)_3对水热碳化污泥脱水性能的影响。结果表明:反应温度为220℃、反应时间为2 h、Fe_2(SO_4)_3浓度为0. 5 mol/L时的水热碳化处理,污泥的脱水性能最好,比阻和黏度分别比对照组降低了97. 7%和98. 7%。水热碳化的高温高压环境破坏了污泥的絮体,使污泥胶体结构的内聚力降低,污泥的脱水性能得到改善。     

Fenton-like试剂联合PFS对污泥脱水性能影响的过程研究

以泥饼含水率和污泥比阻为主要评价指标探究Fenton-like试剂(Co2+/H2O2)联合聚合硫酸铁(PFS)改善污泥脱水性能的可行性,并采用响应面法优化污泥脱水的条件;通过滤液中的SCOD、EPS、多糖和蛋白质以及Zeta电位、粒径等指标初步探讨其调理机制。结果表明:Fenton-like试剂联合PFS可以改善污泥的脱水性能,当pH为2.98,Co~(2+)、H_2O_2和PFS的投加量分别为10.44,59.45,48.63 mg/g时污泥的脱水性能最佳,此条件下泥饼含水率从原污泥的79.77%降至(63.12±0.5)%,污泥比阻从原污泥的1.17×10~(13)m/kg降至(5.32±0.29)×10~(12)m/kg。Fenton-like试剂处理后,污泥粒径达到最小,破坏污泥絮体结构释放了束缚水和细胞内部水。投加PFS后已破碎的污泥絮体重新再絮凝,形成更加密实的新絮体,提高了污泥的脱水性能;污泥粒径和Zeta电位同时增大,说明再絮凝过程是以电中和的机理为主导的。     

Fenton氧化联合氧化钙调理对污泥脱水的机理研究

探讨了使用Fenton氧化联合氧化钙全过程(第一阶段:使用硫酸调节污泥p H值;第二阶段:投加Fe2+;第三阶段:投加H2O2;第四阶段:投加氧化钙)对污泥脱水效果及物理化学性质的影响.结果表明,酸化处理可以改变絮体的大小,降低Zeta电位,分散絮体,同时去除部分胞外聚合物(EPS),进而改善了污泥脱水性能.此外,在Fenton氧化的过程中,污泥颗粒、Zeta电位、EPS和比阻(SRF)均呈现逐渐减少的趋势,同时生成氢氧化铁胶体会覆盖在污泥颗粒表面,形成保护性的硬壳,进而使污泥的脱水性能大幅提高.当加入氧化钙时,形成稳定的刚性的结构使污泥颗粒重新聚合,促使生成多孔的脱水通道.中试结果阐明,Fenton氧化过程是实现污泥的深度脱水的关键,并表明各个阶段污泥脱水过程中产生的滤液水质状况.总的来说,本研究提供了在高压下实现污泥深度脱水的新思路,包括:絮体酸溶分散与重聚-保护性氧化-骨架构建.由此看来,Fenton氧化联合氧化钙是一种相对温和且有效的污泥调理方法.     

粉煤灰在分散染料模拟废水混凝处理中的助凝试验研究

研究了粉煤灰作为助凝剂在分散黄染料废水处理中的应用。小试结果表明,粉煤灰作为助凝剂的最佳投加量为3g/L,pH值范围为5.7~6.7。达到相同脱色率的情况下,使用粉煤灰为助凝剂比单独使用絮凝剂时可节约10%~15%的聚合氯化铝(PAC),还可加速絮体沉降,改善污泥脱水性能,污泥体积可减少约1/3。      

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.     

微米Fe3O4磁粉调理-压力电场污泥脱水工艺过程研究

研究了微米Fe_3O_4磁粉调理污泥的投加量的优化以及微米磁粉调理-压力电场污泥脱水工艺(MPEOD)的操作参数(电场作用时间、机械压力、电压)对脱水效果和能耗的影响,分析了磁化调理后污泥上清液、污泥絮体理化性质及接触能变化特征.结果表明,微米Fe_3O_4磁粉最佳调理投加量为0.15 g·g~(-1);结合能耗与脱水效果,电场作用时间、电压和机械压力分别确定为2 h、30~50 V和400~600 k Pa.当MPEOD工艺的机械压力、电场作用时间和电压分别为400 k Pa、2 h和50 V时,污泥含水率由初始的99.18%降低至44.46%,水分脱除率和污泥减量化分别可达99.34%和98.30%,相应的能耗仅为0.013 3k W·h·kg~(-1).微米磁粉调理污泥时,絮凝作用机制的影响很小,污泥脱水性能得到提高的主要原因是微米磁粉大大降低了污泥颗粒间的路易斯酸碱作用,致使污泥絮体聚集,絮体间孔径增大,利于脱水.较之经典的DLVO理论,扩展后的EDLVO理论能准确描述污泥颗粒的凝聚及分散行为.     

A2/O工艺中好氧污泥絮体的分形结构与理化特征分析

采用图像法和沉降柱法分别研究了A²/O工艺中好氧污泥絮体的形貌、粒度分布、低维分形维数和沉降速率、有效密度、空隙率以及质量分形维数,并尝试探讨了上述相关性质与这些污泥宏观操作性质(沉降、压缩、脱水和稳定性)相关的各种理化指标以及胞外高分子物质(EPS)的含量之间的变化关系.结果表明,污泥絮体呈现不规则的形貌,表面具有空隙.其有效密度一般随着其粒径的增加而降低,而空隙率和沉降速率却呈现与有效密度相反的变化趋势,这些均表明了污泥絮体的分形结构的存在.2次所采集的污泥絮体的中位直径分别为248.81、 332.86 μm,有效密度的平均值分别为0.004 0、 0.007 2 g·cm^-3,自由沉降速率的平均值分别为2.67、 4.79　mm·s^-1,空隙率的平均值分别为0.94、 0.89,一维分形维数分别为1.03、 1.19,二维分形维数分别为1.64、 1.84,采用基于Logan经验公式的有效密度-最大直径的双对数关系确定的质量分形维数分别为1.74、 2.29.尽管第2次所采集的污泥絮体较为密实,但其表面粗糙程度却比第1次的低.此外,研究中发现絮凝能力较高或负电荷较高的A²/O好氧污泥絮体具有高的SVI和ZSV值;分形维数较低的污泥具有高的剪切敏感性和低絮体强度,相应的污泥稳定性低;EPS总量高的污泥脱水性能差,EPS中蛋白质含量高的污泥其表面电荷也较高.     

高铁酸钾调理改善活性污泥脱水性能的反应机制研究

研究了高铁酸钾(K_2FeO_4)对处理活性污泥脱水性的效果,重点考察了不同pH和剂量条件下,K_2FeO_4调理对污泥过滤脱水特性和胞外聚合物(EPS)分布和组成的影响,以深入认识K_2FeO_4调理污泥的反应机制.研究表明,K_2FeO_4调理效果随pH值的降低而改善,其不仅有氧化裂解作用导致结合型EPS(BEPS)释放,同时其还原产物三价铁离子兼具混凝功效,能够通过电中和与界面吸附去除部分溶解性EPS(SEPS),同时压缩EPS结构,增强污泥絮体结构.此外,当pH值为3,K_2FeO_4投加量为0.1 g·g~(-1)(以TSS计)时,污泥过滤脱水速率和程度均达到最佳.过量投加K_2FeO_4(0.2 g·g~(-1),以TSS计)后,BEPS大量释放,污泥过滤阻力增加,脱水性能恶化.     

基于Fe3+/EDTA-2Na的类芬顿对剩余污泥脱水性能的影响

剩余污泥的高含水率限制了对其后续处理以及资源化利用. 为了改善污泥脱水性能,利用Fe3+/EDTA-2Na类芬顿试剂作为调理剂强化污泥脱水,通过粒径分析、差示扫描量热仪(DSC)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对剩余污泥进行表征,探究其强化脱水机理. 结果表明:经过氧化调理后的污泥泥饼含水率降至67.8%,并有62.32%的结合水得以释放. 污泥胞外聚合物(EPS)结构被氧化破解,紧密结合的胞外聚合物(TB-EPS)中的多糖和蛋白质浓度显著减少;污泥絮体减小,但从SEM图可以看出絮体结构变得规整、平滑,且出现不规则孔洞,增加了污泥水分的输送通道,改善了污泥的脱水性能. FTIR分析表明,氧化处理后的污泥清液中水的吸收峰变小,多糖和蛋白质对应的吸收峰增强,而富里酸对应的峰消失. 研究显示,基于Fe3+/EDTA-2Na类芬顿的污泥调理可以高效氧化破解污泥,提高污泥脱水性能.      

絮凝预处理对微囊藻机械过滤的影响

蓝藻水华是水体富营养化破坏性灾变的表现之一,其治理一直是国内外的研究热点。受限于水华蓝藻广泛的尺寸分布,机械过滤作为水中悬浮颗粒的去除手段尚未在水华治理中推广。微囊藻是水华蓝藻中常见的优势种,絮凝可使其形成较大尺寸的絮体,有利于机械过滤设备将其去除。通过比较不同尺寸絮体的叶绿素a浓度,可以考察聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁对微囊藻机械截留效果的影响。结果表明,絮凝效果PFSPASPACPAFC,200 mg/L PFS的絮体有92.26%可被250μm滤网截留,97.55%可被100μm滤网截留。pH值为7～10时絮体截留效果较好;搅拌转速250 r/min时PFS絮体粒径最大,滤网截留效果最好。通过PFS絮凝预处理,64μm滤网对微囊藻的截留效果由14.6%提高到95.1%,并大幅度削减藻水的营养物质。     

活化过硫酸盐对市政污泥调理效果的影响

常规污泥脱水技术只能将市政污泥含水率降到80%左右,难以满足日益严格的污泥处理处置要求.活化过硫酸盐产生硫酸根自由基SO4·-具有强氧化性,可用于破坏污泥的絮体结构.本研究利用Fe2+活化过硫酸钠(SPS)的方法进行污泥调理,以到达改善污泥的脱水性能的目的.结果表明,当Fe2+与S2O2-8投加量(以绝干污泥计)分别为25.88 mg·g-1、80 mg·g-1(Fe2+与S2O2-8摩尔比为1.1∶1)时,污泥毛细吸水时间CST和污泥比阻SRF降低率最大,滤液中蛋白质和多糖浓度达到最大.进一步的研究表明,污泥Zeta电位值由负向正变化,颗粒比表面积增大,絮体由密集的团状变成结构松散的层状结构,污泥脱水性能提高.     

表面活性剂改进活性污泥的脱水性能及其作用机理

表面活性剂无论单独或与 FeCl₃和 CaO混合使用 ,都能提高离心脱水效果 ;表面活性剂与 FeCl₃和 CaO混合作用 ,污泥经过滤脱水后的含水率比不加表面活性剂的明显降低 .对于离心脱水 ,当表面活性剂的加入量与污泥干重比为 0.109时 ,脱水污泥的体积比不加表面活性剂的降低 11%左右 ;对于过滤脱水 ,当用表面活性剂 (加入量为污泥干重的 0.08)与 FeCl₃和 CaO同时调理时 ,污泥的含水率 (78.92%)比只用 FeCl₃和 CaO调理的降低约 6%.进一步的研究显示 ,表面活性剂之所以能降低脱水污泥的含水率是与其能加快污泥的沉降速度及促进污泥表面的蛋白质和 DNA释放、减少污泥颗粒间的间隙水有关 .