不同泥质类型河流底泥脱水药剂优化实验研究

为了考察几种典型脱水絮凝剂对各泥质类型底泥脱水性能的影响,对3条不同泥质类型的典型河流(沙质、泥沙混合质、泥质)底泥的脱水效果进行了研究。结果表明,在一定投加量范围内,所有脱水药剂均能不同程度改善各泥质类型底泥的脱水性能。无机絮凝剂建议选择PAFC(聚合氯化铝铁)或PAC(聚合氯化铝),其中PAFC的最佳投加范围为0.4%~1.6%,PAC的最佳投加范围为0.4%~2.0%;有机高分子絮凝剂建议选择CPAM(阳离子聚丙烯酰胺),最佳投加范围为0.01%~0.03%;在各絮凝剂最优投加条件下,泥质底泥的脱水性能提高最为明显,其比阻最大可下降86%,泥沙混合质底泥污泥比阻最大可下降81%,沙质底泥污泥比阻则最大可下降58%。而当复合混凝剂为PAC和CPAM或PAFC和CPAM时,沙质底泥在优化混凝条件下其污泥比阻最大可分别下降82%和76%。     

调理剂改善底泥脱水性能和余水水质研究及综合性能评价

为研究调理剂对河道底泥脱水性能和余水水质影响,开展综合性能评价,选取9种调理剂调理河道底泥,对比调理后毛细吸水时间(CST)、泥饼含水率(MC)和余水总有机碳(TOC)、TP、TN变化情况,并结合调理剂投加成本(EC),采用层次分析法(AHP)构建综合评价模型,考察调理剂的综合性能。结果表明,调理剂投加量的增加有助于底泥脱水性能和余水水质的改善。FeCl3投加量为10.00%时,CST最佳为15.7s;阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)投加量为1.00%时,获得最低泥饼MC 51.48%,此时还获得最低TN 18.74mg/L;聚合氯化铝(PAC)投加量为10.00%时,获得最低余水TP 1.83mg/L;经济性分析中,FeSO4的EC最低为19.0元/t,CPAM高达250.0元/t。统筹成本和调理效果,9种调理剂中FeCl3综合性能最好。     

阳离子聚丙烯酸酯对污泥脱水性能的影响

以比阻(SRF)、过滤时间(TTF)和泥饼含水率作为评价污泥脱水性能的指标,考察2种阳离子聚丙烯酸酯CPAL-1和CPAL-2对污泥脱水性能的影响,并与阳离子絮凝剂三氯化铁(FeCl3)、聚合氯化铝(PAC)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的作用效果进行比较.还测定了Zeta电位(ZP)和滤液中胞外聚合物(EPS)含量的变化来探讨CPAL的作用机理.实验结果表明,经CPAL-1调理的污泥脱水效果优于CPAM、PAC和FeCl3,明显优于CPAL-2和CTAB.当CPAL-1的投加剂量为0.200 g/g干基时,SRF、TTF和泥饼含水率降至最低,依次为5.37 ×1011m/kg、70 s和75.73％.CPAL主要通过电中和、吸附架桥作用和溶出EPS等来改善污泥的沉降脱水性能.     

生物酶-CTMAB/CPAM联合调理对活性污泥脱水性能的影响

采用单因子实验或响应曲面法分别研究了单一酶、复合酶以及复合酶-化学药剂联合的3种调理方式下污泥的脱水性能,并探讨了典型调理条件下污泥的Zeta电位、粒度和水分组成等变化特征。研究结果表明,复合酶、十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和阳离子聚丙烯酰胺WD4960(WD4960)的单一调理和联合调理均能不同程度地释放污泥颗粒中的束缚水。污泥经0.13 g·g~(-1)TS中温a-淀粉酶作用1 h后,再投加0.16 g·g~(-1)TS中性蛋白酶作用4 h,其胞外有机物(EPS)中多糖(PS)、蛋白质(PN)组分含量分别为最低值17.88、218.72 mg·g~(-1)VSS,但污泥絮体的Zeta电位和粒度均减小,脱水性能恶化。对于复合酶调理后的污泥,再投加0.5 g·g~(-1)TS CTMAB进行二次调理后,抽滤泥饼含水率降至64.66%;当投加9.64 g·kg~(-1)TS的WD4960进行二次调理时,污泥的毛细吸水时间(CST)为最小值16.3 s。其中,CTMAB通过电中和、改变污泥絮体的亲疏水性等作用改善复合酶调理后污泥的脱水性能,而WD4960通过电中和、粘附架桥的絮凝作用,但后者释放的束缚水较少。     

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。     

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。     

污泥絮凝调理对絮体理化性质的影响机制研究

采用无机混凝剂聚合氯化铝(PAC)、FeCl3和巴斯夫系列的聚丙烯酰胺(PAM)对污水处理厂的污泥进行化学调理,通过测定污泥毛细吸水时间(CST)、粒径、Zeta电位、结合水含量以及不同胞外聚合物(EPS)组分,研究了不同混凝剂调理对污泥脱水性的改善效果及其作用机制。研究表明:化学调理污泥时PAC和FeCl3所需的投加量远高于PAM,而且调理效果较差;PAM调理后,污泥粒径明显上升,远大于PAC或FeCl3调理后的污泥粒径;污泥调理过程中,粒径的变化与CST没有表现出明显的相关性。此外,絮凝调理过程主要通过压缩污泥EPS结构,促使储存在其中的部分水分释放出来,从而降低结合水含量。     

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%。     

过氧乙酸和亚铁联用调质强化活性污泥过滤脱水性能

尝试采用过氧乙酸和亚铁联用来改善活性污泥过滤脱水干化效率,分析了调理过程中污泥比阻(SRF)和泥饼含水率、絮体粒径分布以及胞外聚合物(EPS)组成和分布的变化特征,深入研究了过氧乙酸(peracetic acid,PAA)和亚铁离子联合调理污泥对其脱水性能的作用机制。研究表明,投加适量PAA后,污泥pH降至2.5~4,加入亚铁离子会与PAA解离后产生的H2O2形成Fenton氧化体系,从而有效地氧化裂解污泥,降解EPS中蛋白质和多糖,促使其中结合水的释放。当亚铁与过氧化氢摩尔比和PAA投加量分别为2∶1和0.1 g/g TSS时,污泥脱水性能达到最佳。最后,将污泥pH值调为中性后,由于反应过程中原位形成的三价铁的混凝作用,污泥脱水性进一步改善。本研究说明过氧乙酸和亚铁组合调理可以有效提高污泥的过滤和干化效能。     

微波预处理对制革污泥絮凝脱水性能的影响

分别采用微波、絮凝剂和微波联合絮凝剂对制革污泥进行脱水预处理,考察不同处理条件下制革污泥沉降速率(SV30)、毛细吸水时间(CST)和污泥比阻(SRF)的变化,并通过粘度、水分分布和微观结构的变化探讨相关的脱水机理。结果表明,在微波输出功率为648 W、辐射时间为60 s的预处理条件下,阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)投加剂量为8 mg/L时,污泥脱水性能达到最佳。与单独添加絮凝剂的污泥脱水相比,该条件下的SV30、CST和SRF分别降低了25.0%、48.9%和34.7%。污泥絮凝脱水前进行微波预处理能够进一步提高污泥的脱水性能,微波辐射联合CPAM进行污泥脱水时,CPAM则起主要脱水作用。微波辐射通过破坏污泥絮体结构,改变污泥中的水分分布,降低污泥的粘度,从而提高污泥的脱水性能。     

浓缩脱水污泥水混凝预处理效果及混凝剂的选择

以白龙港污水处理厂浓缩脱水污泥水为处理对象,考察了聚合氯化铝(PAC)对污泥水颗粒物沉降特性和污染物去除效果的影响,比较了PAC、聚合氯化铁(PFC)、阳离子型聚丙烯酰胺(cPAM)和阴离子型聚丙烯酰胺(aPAM)对浓缩脱水污泥水的预处理效果。实验结果表明,PAC的投加可以去除颗粒态污染物和溶解态的磷,但其形成絮体粒径随PAC投加量增大而减小,导致污泥沉降性能恶化。因此,PAC不适合浓缩脱水污泥水的混凝预处理。与PAC相比,投加PFC、cPAM和aPAM均能有效去除颗粒态污染物,并改善污泥水沉降性能,其中cPAM的预处理效果最佳。     

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。     

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。     

微波-高锰酸钾耦合调理城市剩余活性污泥

采用微波、微波-高锰酸钾耦合工艺对城市剩余活性污泥进行调理。结果表明:(1)微波辐射改善污泥脱水性能的适宜时间为100s,此时污泥比阻(SRF)降至4.49×10~(12) m/kg,较初始值减小63.79%,污泥破解度为2.97%,上清液中胞外聚合物(EPS)为236.11mg/L。(2)微波-高锰酸钾耦合工艺能有效破解污泥,但不利于污泥脱水;污泥破解的适宜高锰酸钾投量为100mg/g(以单位质量总固体计),此时污泥破解度为40.47%,上清液中EPS为542.83mg/L。(3)污泥经微波-高锰酸钾耦合调理后,30d累计产气量为284mL,较未处理污泥和微波辐射调理污泥分别高20.85%和14.06%。     

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。     

非规范堆放剩余污泥的脱水性能改善试验研究

以无锡市某生活垃圾卫生填埋场自然堆积的污泥为研究对象,探讨了Fenton试剂-聚合氯化铝(PAC)复配调理剂对污泥脱水性能改善的潜力。通过响应面法(RSM)和中心复合设计法(CCD)确定了调理剂投加量(以每克绝干污泥中的量计)的最优配比:Fe~(2+)为85mg/g,H_2O_2为70mg/g,PAC为68mg/g。借助Malvern MS3000激光粒度仪、三维荧光光谱(3D-EEM)、扫描电子显微镜(SEM)及傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等分析技术揭示Fenton试剂-PAC复配调理剂的污泥脱水机制。结果表明,Fenton试剂-PAC复配调理剂促使污泥中胞外聚合物(EPS)氧化分解,污泥中溶解性胞外聚合物(S-EPS)、松散附着型胞外聚合物(LB-EPS)和紧密附着型胞外聚合物(TB-EPS)含量均大幅降低。按最优配比的调理剂投加时,抽滤后污泥含水率由90.57%降至77.31%。     

Ca2+和PAM 对污泥流变性和脱水性能的影响

研究了Ca2+和聚丙烯酰胺(PAM)在污泥调理过程中对污泥流变行为和脱水性能的影响,通过对粘度、毛细吸水时间(CST)、比阻(SRF)等参数的测量,发现Ca2+单独作用时对污泥脱水性能的提高不大,而不同含量的Ca2+和PAM混合后,对污泥的流变行为和脱水性能都有不同程度的影响,发现20 mg/L的PAM连同140%DS的Ca2+对污泥共同进行调理时,体系表观粘度最低,脱水性能最好,同时经济成本也较低.研究表明,还不能肯定地得出可用体系的表观粘度作为调理剂最佳投加量的控制指标.     

联合硅藻土与PAC强化混凝处理含藻微污染原水

研究了联合硅藻土与聚合氯化铝（PAC）强化混凝对原水中藻类、溶解性有机物以及重金属离子的去除效果。结果表明,硅藻土的投加可以有效地改善絮体的沉降性能,增强藻类的混凝沉淀去除效率,PAC投加量为30 mg/L时,投加0.1 g/L硅藻土,叶绿素a去除率由82.5%提高到95.9%。该强化混凝过程使原水中溶解性有机物特别是大分子有机物和重金属离子的去除率有所上升。PAC投加量为30 mg/L,硅藻土投加量为1.5 g/L时,重金属Cu、Pb和Cd的去除率分别达到57.5%、83.7%和22.2%。     

基于半焦的污泥调质与深度浓缩脱水

半焦具有孔隙发达、比表面积大、疏水性能强、热值高等特点,采用污泥重力浓缩脱水实验法考察了半焦投加量、粒度对污泥调质与浓缩脱水效果的影响.通过扫描电镜、红外光谱等现代分析手段探讨了基于半焦的污泥调质与深度浓缩脱水的机理.结果表明,当半焦粒度≤425 μm、半焦投加量为2.5 g/100 g污泥时,浓缩污泥上清液的浊度、COD、SS分别从污泥调质前的836 NTU、258.2 mg/L、630.1 mg/L降至调质后的14.8 NTU、38.2 mg/L、18.6 mg/L,达到国家污水综合排放二级标准;浓缩污泥的含水率由调质前的91.74％降至调质后83.71％;污泥静置重力浓缩过程中,经半焦调质后的污泥沉降速率明显增加,污泥在前20 min的平均沉降速率由调质前的2.49 mL/min提高至3.48 mL/min;半焦对污泥调质与深度脱水机理主要表现在半焦对污泥的吸附作用及半焦对污泥疏水性能的增强作用.可见,基于半焦的污泥调质不仅能显著地改善污泥的浓缩脱水性能,还能提高污泥的热值,为污泥的能源化利用创造了条件.