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.      

芬顿试剂与DDBAC联合调理污泥的工艺优化

研究了不同pH值下芬顿试剂(H2O2/Fe2+)与表面活性剂(DDBAC)联合调理对污泥脱水性能的影响,以污泥滤饼含水率(WC)和毛细吸水时间(CST)作为评价指标进行单因素试验,得出pH值以及药剂投加量最佳范围.然后通过以响应曲面优化法(RSM)为依据的Box-Behnken试验,建立了WC和CST减少率二次多项式预测模型,进而得到各影响因素的最优值.结果表明,联合调理过程中pH=3.91,H2O2、Fe2+和DDBAC的投加量分别为47.60, 38.60, 58.20mg/g时, WC降至60.26%, CST减少率升至89.89%, 污泥脱水性能明显改善.同时,在最优条件下进行了验证试验,试验结果与模型预测值基本吻合,表明基于响应曲面法所得的最佳工艺参数准确可靠,对相关污泥处理及条件优化具有一定的指导意义.     

污泥胞外聚合物的提取方法及其对污泥脱水性能的影响

采用7种不同方法提取污泥胞外聚合物(EPS),并研究污泥不同层EPS剥离前后对污泥脱水性能的影响.结果表明,甲醛+NaOH和2%EDTA提取法对污泥中紧密结合的胞外聚合物(tightly bound extracellular polymeric substances,TB-EPS)提取效率最高,总固体(SS)中的EPS提取量分别为128.9 mg.g-1和42.38 mg.g-1,但提取后细胞破裂严重,不能代表污泥EPS的真实含量,不宜采用.加热法较为温和,提取效率较高,总SS中EPS产量为21.97 mg.g-1.污泥剥离黏液层(Slime层)、松散结合的胞外聚合物(loosely bound extracellular polymeric substances,LB-EPS)和TB-EPS层后污泥的脱水性能大幅度改善,其中Slime层EPS含量越高污泥的脱水性能越差,当污泥EPS大量地释放到溶液中即Slime层时污泥的CST值大幅度升高,污泥的脱水性能变差.石湖墟和昂船舟污泥初始的毛细吸水时间(CST)为132.9 s和229.9 s,当剥离Slime层时这2种污泥的CST值分别为80.8 s和79.4 s,脱水性能得到明显改善.     

O_3-脱硫灰-FeCl_3联合调理对污泥脱水性能的影响

以毛细吸水时间(CST)和滤饼含水率(Wc)为指标,探究O_3-脱硫灰-FeCl3联合调理对污泥脱水性能的影响。通过测定污泥各层胞外聚合物(EPS)含量、可溶性化学需氧量(SCOD)、Zeta电位以及红外光谱(FTIR),探讨了O_3、脱硫灰和FeCl_3调理污泥的作用机理。结果表明:O3-脱硫灰-FeCl_3联合调理污泥的效果明显好于O_3单独调理。SCOD和FTIR分析表明:部分EPS氧化分解为氨基酸、脂肪酸等小分子有机物或无机物,释放了部分表面吸附水和内部结合水。O_3能促进紧密粘附的胞外聚合物(TB-EPS)剥落;剥落的TB-EPS,部分转化为溶解性胞外聚合物(S-EPS)和松散粘附层胞外聚合物(LB-EPS),部分被Fe(OH)_3吸附。当O_3、脱硫灰和FeCl3投加量分别为85.72mg/g(DS)、400mg/g(DS)和60mg/g(DS)时,CST和Wc分别由1239.5s和83.69%降至204.3s和70.70%,脱水速度提高83.52%,脱水程度提高15.41%。     

芬顿反应强化污泥脱水试验及机理研究

胞外聚合物(EPS)是影响剩余污泥脱水性能的关键因素。脱水试验过程中,将芬顿试剂和剩余污泥混合,控制芬顿试剂和稀硫酸的投加量,测定剩余污泥的毛细吸收时间和比阻,总结出芬顿反应对剩余污泥脱水性能的影响规律。试验表明:Fenton反应的最佳条件是pH为3,H_2O_2投加量为12.4g/L,Fe~(2+)投加量为1.5g/L,反应12min后,对应的毛细吸水时间(CST)和污泥比阻(SRF)分别为21s和0.3×1012m/kg。分析表明:Fenton反应能够破坏剩余污泥中EPS的蛋白质和多糖成分,瓦解EPS锁水结构,改善污泥的脱水性能。     

基于RSM模型对污泥联合调理的参数优化

研究了CaO、PAFC联合表面活性剂(1227)预处理对污泥脱水性能的影响,以污泥滤饼含水率(WC)和毛细吸水时间(CST)作为评价指标进行单因素实验,得出药剂投加量的最佳范围.然后通过以响应曲面优化法(RSM)为依据的Box-Behnken实验,建立了滤饼含水率和CST减少率二次多项式预测模型,进而得到联合调理的最佳工艺参数.结果表明,联合调理能够明显提高污泥的脱水性能,CaO、PAFC和1227的最佳药剂量分别为42.00,60.40,80.89mg/g,此条件下滤饼含水率为(68.30±0.26)%,CST减少率为(87.30±0.32)%.同时,在最优条件下进行了验证实验,结果与模型预测值基本吻合,表明基于响应曲面法所得的最佳工艺参数准确可靠,对相关污泥处理及条件优化具有一定的指导意义.     

微电解-Fenton对印染污泥破解及脱水性能研究

分别采用微电解、微电解联合Fenton对印染污泥的破解效果及脱水性能进行研究,考察了印染污泥中胞外聚合物(EPS)、污泥破解率(DDSCOD)、沉降速率(SV30)、毛细吸水时间(CST)等指标的变化情况.结果表明,微电解反应时间为20 min,初始pH为2.5,铁碳比(Fe/C)为1/1,铁粉量为2.50 g/L时,印染污泥絮体破解效果最佳.该条件下,添加H2 O22.00 g/L反应40 min,污泥上清液的多糖、蛋白质、DDSCOD较原污泥分别增加了49.09%、69.20%、4.33%,CST、SV30较原污泥分别减少了70.46%、20.41%.     

微波与酶联用对印染污泥脱水性能的影响

比较微波、酶、微波与酶联用处理对印染污泥脱水性能的影响,在单因素考察的基础上,以印染污泥中毛细吸水时间(CST)、沉降曲线、扫描电镜(SEM)及EPS的三维荧光光谱等指标,通过正交试验法优选微波与酶联用预处理对破解印染污泥的最佳条件来表征污泥脱水性能,获得联合预处理最佳条件为:酶解温度40 ℃,加酶量0.09 g/g(TSS),酶解时间3 h,微波功率400 W,微波时间150 s。单因素实验结果表明:单独微波(400 W,180 s)和酶(0.09 g/g(TSS),40 ℃,4 h)处理在适当条件下均能促进污泥的破解和胞外聚合物的溶出,多糖和蛋白质的增长率分别为609%和306%,CST分别下降了12.2%和22.0%;而微波与酶联用溶出多糖和蛋白质和的增长率为1353%,CST下降了49.3%,污泥沉降性能最好。扫描电镜结果显示,微波与酶联用使污泥结构变化明显,污泥菌胶团破裂,絮体结构松散,胞内结合水转化为自由水,有利于污泥脱水。     

次氯酸钠与亚铁对污泥破解及脱水效果的影响

采用次氯酸钠（NaClO）与亚铁（Fe（II））结合处理污泥以提高污泥破解和脱水效能,考察了NaClO和Fe（II）投加量的影响,并通过定量和定性分析污泥中胞外聚合物质（EPS）的迁移转化,确定NaClO和Fe（II）对污泥脱水和破解的机制.试验结果表明,NaClO和Fe（II）投加量（以干泥固体计）分别为44 mg·g^-1和66 mg·g^-1时,污泥毛细吸吮时间（CST）从原泥的112 s下降到66.3 s.同时,NaClO/Fe（II）处理污泥能够使上清液中化学需氧量（COD）显著升高,并使污泥中紧密束缚型EPS（TB-EPS）和松散束缚型EPS（LB-EPS）转化成溶解性EPS（S-EPS）,导致S-EPS的溶解性有机碳（DOC）含量升高,而LB-EPS和TB-EPS的DOC含量降低.此外,NaClO/Fe（II）还能使污泥中有机物质矿化,使3种EPS中蛋白质类和腐殖酸类物质减少.NaClO和Fe（II）能够改善污泥脱水性能,强化污泥破解效果,利于污泥后续的处理处置.     

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.     

基质投加量对生物调理改善污泥脱水性能的影响

通过在剩余污泥中投加FeSO_4及S~0的生物基质进行生物调理的方法改善污泥脱水性质.在确定两者的投加质量比为7∶3(FeSO_4的质量以Fe~(2+)计)的条件下,分别投加质量为污泥干重的10%、15%、20%、25%、30%的混合基质,结果表明当基质投加量为污泥干重的20%时,污泥的脱水性能最佳.其中,毛细吸水时间(CST)较对照组降低了38.71%,粘度下降了81.91%,泥饼含固率为对照组的135.19%.同时,污泥中的胞外聚合物(EPS)总量有了显著的下降,污泥絮体中的有机质从与污泥细胞更紧密结合的紧密型EPS(TB-EPS)中释放到较外层的疏松型EPS(LB-EPS)中,且Zeta电位接近中性,从而使得污泥脱水性能得到改善.     

Fenton氧化对污泥脱水性能和溶解性物质作用效果的研究

研究了Fenton氧化技术在改善污泥脱水性能方面的效果,以污泥比阻和毛细吸水时间来表征污泥的脱水性能,探讨了体系的pH和反应时间对污泥脱水性能的影响以及Fenton氧化对污泥溶解性物质(SCOD+多聚糖+蛋白质)含量的影响研究表明,Fenton氧化能够明显改善污泥的脱水性能。在体系的pH=3时,反应1h后,Fenton氧化处理后污泥的CST从处理前的130.9s减少到19.7s,降幅85%;污泥SRF从处理前的3.58×108 s2/g降低到1.05×107 s2/g,降幅97%。同体系处理污泥SCOD、上清液中多聚糖和蛋白质的含量分别增加了3.7倍、2.6倍和1.5倍。     

Fenton预处理强化污泥脱水:胞外聚合物和黏度的特性研究

Fenton试剂具有高效破坏污泥絮体及改善污泥生物可降解性的能力,而被视为强化污泥脱水的有效手段。对Fenton预处理强化污泥脱水过程中污泥胞外聚合物(EPS)和黏度对污泥脱水性能的影响进行了研究,污泥脱水性能采用毛细吸水时间(CST)评价。结果表明:Fenton预处理时,H_2O_2添加量和m(H_2O_2)∶m(Fe~(2+))对污泥的脱水性能有重要影响,优化的污泥脱水条件为m(H_2O_2)∶m(Fe~(2+))=1∶1,H_2O_2添加量200 mg/g(VSS);m(H_2O_2)∶m(Fe~(2+))和H_2O_2添加量对污泥中EPS分布影响显著,EPS分量分布具有明显差异,可能原因为Fenton试剂对污泥絮体结构的破坏程度不同;污泥CST与EPS分量之间基本不符合线性相关,而非线性回归随H_2O_2添加量变化相关性排序为:100>150>200>25(单位为mg/g,以单位质量VSS计);污泥黏度总体上随m(H_2O_2)∶m(Fe~(2+))的增大而增加,而随H_2O_2添加量的增加逐渐下降,污泥CST值与黏度总体上呈显著正相关。     

酵母菌降解胞外聚合物提升剩余活性污泥的脱水性能

剩余污泥的脱水性能直接影响到污泥处置的效果和成本,提升污泥脱水性是污泥减量化的重要途径.本研究提出利用复合酵母菌群降解剩余污泥胞外聚合物(EPS)来提升污泥脱水性能的方法.首先评价了复合酵母菌群对灭菌后EPS中各组分的降解效果;继而将混合酵母细胞接入剩余污泥中进行曝气,考察了酵母菌对污泥脱水性的提升效能.研究结果表明,酵母菌对提取的EPS中蛋白质、多糖和核酸的降解效果明显,振荡培养72 h内最多分别降低了(60. 43±2. 73)%、(18. 94±2. 39)%和(48. 30±3. 37)%.向2 L剩余污泥中接入1. 5 g混合酵母菌湿菌体进行曝气,24 h后污泥的毛细吸水时间(CST)下降了(17. 19±1. 16)%,比对照组多下降了(7. 03±1. 35)%;与此同时污泥中EPS总量比对照污泥多下降了(17. 46±3. 91)%,表明酵母菌可以通过原位降解污泥中EPS来提高污泥的脱水性能.     

有机质组分对发酵工业污泥脱水性能的影响

该研究选取了味精、柠檬酸、酱油、食醋、赖氨酸和酵母 6 种典型生物发酵制品工业的废水污泥,开展了污泥有机质（VS/TS）、流变特性、胞外聚合物（EPS）与污泥脱水性能的分析及相关性研究。结果表明,发酵工业的剩余污泥 VS/TS 为 62.22%～82.53%,脱水性能差异较大,酵母和柠檬酸污泥的脱水性能最差,毛细吸水时间（CST）分别高达(259.44±9.87) s和(251.71±8.85) s,污泥比阻（SRF）分别为（3.85±0.21）×10⁽¹⁴⁾m/kg和（2.61±0.17）×10(14)m/kg和（2.61±0.17）×10⁽¹⁴⁾m/kg,其次为食醋和味精污泥;不同污泥的初始表观黏度（剪切速率10 s(14)m/kg,其次为食醋和味精污泥;不同污泥的初始表观黏度（剪切速率10 s^(-1)）相比极限表观黏度（剪切速率300 s(-1)）相比极限表观黏度（剪切速率300 s^(-1)）的差异更大,但都与CST和SRF成极显著正相关,说明发酵工业的污泥为黏度值越大污泥脱水性能越差。然而CST、SRF、污泥黏度等都与污泥的VS/TS成反比,与市政污泥结果相反。污泥 EPS 中有机质组分分析结果表明,除赖氨酸污泥外的其他污泥有机组分总量均为蛋白质>多糖>腐殖酸,酵母和柠檬酸污泥的蛋白质总量分别达(624.96±24.08) mg/(gTS)和(361.30±3.11) mg/(gTS),赖氨酸污泥的多糖总量高达(361.59±11.60) mg/(gTS);蛋白质在污泥各 EPS 层的含量分布均为 TB-EPS>Slime-EPS>LB-EPS,且近 50% 的蛋白质和多糖分布在 TB-EPS 层中;从荧光光谱的分析来看,色氨酸类蛋白质在各 EPS 中占比最大,是主要蛋白类物质。脱水性能的相关性分析表明,污泥中腐殖酸及蛋白质组分与黏度、CST 和 SRF 均成显著正相关,蛋白质对污泥黏度和脱水性能的影响比腐殖酸更大,Slime-EPS 和 LB-EPS 层的蛋白质含量对污泥脱水性能的影响更显著。     

氧化剂对氯化铁与石灰联合调理污泥脱水性能的影响

以污泥比阻(SRF)、污泥毛细吸水时间(CST)、污泥滤液中总有机碳(TOC)、蛋白质、多糖以及DNA浓度为评价指标,研究了3种氧化剂(KMn O4、Na Cl O2、Ca(Cl O)2)对氯化铁与石灰联合调理污泥的脱水性能的影响。结果表明,投加Na Cl O2和Ca(Cl O)2后污泥的SRF和CST均未显著减小,只有投加KMn O4的污泥SRF随投加量增大逐渐减小,经联合调理后污泥SRF减小率可达90.8%。KMn O4氧化反应产物具有吸附絮凝作用,使破解后的污泥重新絮凝,改善污泥脱水性能。高压板框压滤脱水实验结果表明,当KMn O4与氯化铁和石灰联用时,脱水泥饼含水率可降至62%,脱水率可达91%。     

活性污泥与消化污泥的脱水特性及粒径分布

对活性污泥和消化污泥的脱水特性和粒径分布进行了研究,分析了2种污泥胞外聚合物（EPS）含量的差异以及生物相的变化特征和机理.结果表明,表征脱水性能好坏的毛细吸收时间（CST）,新鲜活性污泥为9.84 s,消化污泥增加到607.5 s,消化污泥固体颗粒从悬浮液分离所需的时间变长,脱水性能变差.其原因一方面是消化过程使EPS中蛋白质和多糖降解,另一方面是大大降低了消化污泥中原生动物数量,减少了促进微生物凝聚的EPS物质向污泥中的释放.消化污泥EPS含量为123 mg/g（以干污泥计,下同）,比EPS含量为540 mg/g的活性污泥减少了77%.EPS的降解使较大的污泥颗粒分解成较小的污泥颗粒,活性污泥占体积最大的颗粒粒径是133 μm,消化污泥下降到44.6 μm,活性污泥的平均粒径是132.6 μm,消化污泥仅为70.48 μm,结果导致消化污泥脱水性能变差.     

采用Ti/PbO2阳极氧化进行污泥预处理的研究

提高市政污泥脱水性能是当前污泥预处理中的热点和难点.本文以毛细吸水时间(CST)作为衡量污泥预处理中脱水性能的指标,选用钛/二氧化铅网状极板为阴、阳电极,研究了电解电压、极板间距、电解质种类及电解质投加量等因素对电化学预处理市政污泥的影响.结果表明,电压对污泥脱水性能影响较大,在电压为20 V、极板间距为2 cm、电解质为0.6 g Na Cl的条件下,电化学处理市政污泥20 min效果最佳,污泥的CST下降率在90%以上.进一步探究表明,电解过程中污泥菌胶团结构首先被破坏,释放大量结合水,且菌胶团内的蛋白质和多聚糖释放到上清液中,二者浓度先升高;随后二者部分氧化分解,浓度降低,从而有效提高市政污泥脱水性能.     

含煤污泥浓缩脱水性能研究

为了更好地评价含煤生活污泥的浓缩脱水性能,研究了不同矿区含煤生活污泥的比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、含固率(DS)等指标及其相互关系。结果表明,聚丙烯酰胺(PAM)调理前与调理后含煤生活污泥的SRF、CST与DS之间存在正相关性,SRF与CST之间存在显著的正相关性(R2≥0.9),CST可以作为评价矿区含煤生活污水污泥浓缩脱水性能的指标,污泥干重0.8%的PAM调理即可取得较好效果;采用含煤生活污泥的回归曲线,通过CST对煤矿矿井水污泥和城镇生活污水污泥的SRF进行预测检验,偏离度均大于20%,说明含煤污泥与其他污泥浓缩脱水性能存在较大不同。     

微波、碱及其联合技术预水解市政污泥的研究

以SCOD/TCOD(可溶性COD/总COD)、毛细吸水时间(CST)为主要考察指标,研究了微波、碱及其联合技术预水解市政污泥的效果。结果表明,采用不同微波功率单独处理时,相对于原污泥,SCOD/TCOD均有显著提高,在高火档(功率为863 W)下,当处理时间为2 min,可由原污泥的1.40%增加到28.66%,且对应的CST相对原污泥亦有明显下降,即该处理既有利于污泥中不溶性COD转化为SCOD,亦可改善污泥的脱水性能。碱单独预处理污泥可使污泥的SCOD/TCOD从未处理的2.68%提高至25.83%,但毛细吸水时间亦显著增加,增加至原污泥的14倍,碱处理虽然可增加污泥中COD的溶出,但不利于污泥的脱水。而碱-微波(先碱后微波处理)联合预处理可使SCOD/TCOD从原污泥的1.23%增加至34.95%,优于碱或微波单独处理或者微波-碱联合处理效果,但不利于改善污泥的脱水性能。