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。     

我国不同地区市政污泥理化性质及其对脱水性能的影响

选取我国南北方地区各5处典型污水处理厂,对其污泥的絮体特性、胞外聚合物(EPS)、脱水性能进行了对比研究.Pearson相关性分析结果表明,不同地区污水处理厂污泥的理化性质和脱水性能方面具有明显差异;污泥絮体粒径与污泥有机质含量呈显著正相关.相比多糖,污泥EPS中蛋白质对污泥脱水性能的影响更大,尤其溶解性胞外聚合物(S...     

高铁酸钾预处理对活性污泥脱水性能的影响

通过投入不同剂量的高铁酸钾于剩余活性污泥中,研究其对污泥絮体性质和脱水性能的影响作用。污泥絮体性质的研究包括絮体粒径的变化以及污泥EPS含量的变化。脱水性能的研究包括过滤脱水性能(以CST表征)以及脱水程度(离心泥饼含固率)。实验结果表明,高铁酸钾的强氧化性可以破坏污泥絮体结构,提高污泥的机械脱水程度;但同时污泥EPS含量增加,对污泥过滤脱水性能有负面影响。高铁酸钾氧化分解生成的Fe(OH)3具有絮凝能力,可以使污泥颗粒重新絮凝;而其混凝作用可以破坏污泥细胞的稳定性,提高污泥的沉降性能。     

电絮凝耦合DSA或过氧化氢强化污泥脱水性能的比较与机理分析

为解决电絮凝法调理污泥期间电场无法有效破解污泥絮体、改善污泥脱水问题,分别将电絮凝与尺寸稳定阳极(DSA,Dimensionally-stable anodes)电极、H₂O₂进行耦合,比较和分析2种耦合工艺对污泥过滤性能、絮体破解程度、胞外聚合物(EPS)组分改变和污泥脱水性能的差异。结果表明,电絮凝耦合H₂O₂形成的间接氧化体系中,由于电致·OH在非均相体系中能无选择性地破坏污泥絮体、破解污泥细胞并降解胞外聚合物(EPS),从而促使阳极释放的铁离子通过吸附架桥、网捕等作用与絮体碎片和EPS片段重聚并沉淀,使15 min内污泥毛细吸水时间(CST)和污泥含水率(MC)分别下降了73.9%和31.4%;然而电絮凝耦合DSA直接氧化法同期的污泥CST和MC仅分别下降了64.9%和26.4%。此外,间接氧化法可以同时降解松散结合层(LB-EPS)和紧密结合层(TB-EPS),破坏EPS蛋白质亲水基团与水的作用力,并改善传统电化学法主要降解LB-EPS的不足,实现了提高电化学方法在同步污泥破解与沉降脱水方...     

基质类型改变对絮体物化特征的短期影响

通过对不同类型的污泥絮体进行短期人工驯化,监测其不同状态的密度,沉降性,呼吸图谱以及EPS荧光光谱的变化情况,讨论基质类型改变对絮体结构影响特性。结果表明,通过基质的选择,可在短期内改变絮体的密度,且异养菌的活性对于絮体结构在短期内的改善起关键作用。而在此过程中,EPS的荧光峰呈现与消失及其强度变化与絮体结构的改变关联性不大。     

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。     

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。     

热水解厌氧消化工艺中污泥胞外聚合物对流变和脱水的影响

为阐明热水解厌氧消化工艺中污泥胞外聚合物对脱水和流变的影响,选取北京市某再生水厂中热水解厌氧消化工艺的污泥为对象,通过测量污泥粒径、三维荧光及各层EPS含量研究了EPS去除对污泥流变和含固率的影响。结果表明,经过热水解预处理后的污泥,粒径相较混合污泥下降66.79%;混合污泥荧光波峰集中出现在酪氨酸类蛋白质区和色氨酸类蛋白质区,经过热水解后可溶性微生物代谢产物的荧光响应值升高,再经过厌氧消化后提升了腐殖酸区域荧光响应值;EPS的去除对于污泥流动性有重要影响。热水解污泥和热水解厌氧消化污泥去除EPS后表观黏度下降幅度较大;此外,不同的脱水方法对污泥含固率的影响也不同。混合污泥和热水解厌氧消化污泥去除S-EPS层后含固率提升366.67%和148.92%,而热水解污泥去除S-EPS层后提升效果不明显。研究结果从污泥组分和流变学角度为污泥脱水提供思路和依据。     

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。     

CTAB改性斜发沸石对剩余污泥的调理作用

实验利用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性斜发沸石,并将其应用于剩余污泥的调理。以污泥比阻为参数,考察了表面活性剂浓度、反应温度及反应时间对CTAB改性沸石调理剩余污泥效果的影响。正交实验结果表明,改性沸石的最佳条件为CTAB浓度30 mmol/L,反应温度30℃,反应时间12 h。相较于原沸石,经改性沸石调理的污泥其脱水性能和沉降性能都有较大提高.当改性沸石投加量为90%(干污泥重)时,污泥净生产率达到最大值1.95 kg/(m~2·h),过滤时间缩短至最小值121 s,滤饼含水率也相应地由87.8%(原污泥)降低至59.5%。强化机理的研究表明,改性沸石主要是通过静电中和与吸附架桥作用,以及在污泥絮体中构建坚硬骨架来强化污泥调理效果的。     

典型化学条件对Fe~(2+)促进消化污泥凝聚性能的影响

以消化污泥为研究对象,研究了Fe~(2+)浓度、pH和离子强度等因素对Fe~(2+)促进消化污泥凝聚性能的影响,采用扩展的DLVO理论(EDLVO)探讨了污泥絮体凝聚过程中结合能的变化特征,并对典型条件下各层胞外聚合物(EPS)的三维荧光谱图(EEM)进行了分析。结果表明:Fe~(2+)促进消化污泥凝聚的最佳化学条件为Fe~(2+)浓度50 mmol·L~(-1),pH=7.57(原始值),离子强度0.01 mol·L~(-1)。在最佳Fe~(2+)浓度或pH下,Fe~(2+)促进污泥凝聚的主要作用为:增大Zeta电位、提高絮体粒径和密实程度、增强疏水性和降低污泥絮体间的能垒;在最佳离子强度下,提高絮体粒径和密实程度是促进污泥凝聚的主要作用;离子强度的增加并未降低污泥位能曲线的能垒。EEM证明,Fe~(2+)主要与污泥EPS中slime层结合以促进污泥凝聚,主要结合物为蛋白质A、可见富里酸和紫外富里酸。     

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。     

利用好氧颗粒污泥处理水产循环养殖废水的研究

在序批式活性污泥反应器(SBR)中接种生物絮体,利用水产循环养殖废水培养好氧颗粒污泥。在溶解氧为6.4~7.1mg/L的条件下,培养出的好氧颗粒污泥平均粒径为150μm,SBR内挥发性悬浮固体(VSS)稳定在16.33~17.47g/L,总悬浮固体(TSS)稳定在17.25~18.57g/L,好氧颗粒污泥对水产循环养殖废水具有较好的处理效果,硝态氮、溶解性有机碳、溶解性磷酸盐去除率均在90%以上。好氧颗粒污泥中粗蛋白和粗脂肪含量均高于接种生物絮体。生物絮体内松散结合胞外聚合物(LB-EPS)含量比好氧颗粒污泥高,而紧密结合胞外聚合物(TB-EPS)含量比好氧颗粒污泥低,生物絮体与好氧颗粒污泥中胞外聚合物(EPS)的主要区别成分是多糖。     

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。     

酸改性沸石对污泥调理的影响

实验研究了酸改性沸石在剩余污泥调理中的应用。采用单因素法,以比阻作为主要参数,分别从酸浓度、酸浸时间和沸石粒度等方面来确定沸石酸改性的最佳条件。最佳的改性沸石在酸浓度为3 mol/L,酸浸时间为5 h,沸石粒径为150μm的条件下获得。利用改性沸石来调理污泥,考察改性沸石投加后污泥沉降和脱水性能的变化以及对污泥上清液中COD、氨氮的去除效果。结果表明,沸石可以有效的调理污泥,减小污泥的比阻,且改性后的沸石调理效果更好。当改性沸石投量为30%(污泥含固量计)时,污泥的比阻由原来的3.0×1013m/kg降到1.39×1013m/kg,滤饼的含水率由原来的92%降到64%。沸石改性前后颗粒的电镜扫描图说明其强化污泥调理的机理主要是吸附架桥作用。     

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。     

Fe~0/Fe_3C@CS激发PMS调理对活性污泥脱水性能的影响

为研究Fe~0/Fe_3C@CS激发过一硫酸盐(PMS)调理对活性污泥脱水性的影响,采用单因子实验法确定了调理的最佳投药量以及该投药量下调理前后污泥胞外聚合物(EPS)中有机物含量及分布变化。结果表明:当Fe~0/Fe_3C@CS与PMS投加量分别为35.9 mg·g~(-1)(以TSS计)和0.43 g·g~(-1)(以TSS计)时,污泥的抽滤含水率下降至69.45%;调理过程对污泥紧密附着(TB-EPS)与松散附着层(LB-EPS)有破解作用,部分多糖和蛋白质迁移至黏液层,使得黏液层多糖和蛋白质的含量分别从0.12 g·g~(-1)、2.9 mg·g~(-1)升高至0.15 g·g~(-1)、7.75 mg·g~(-1)。腐殖酸从细胞相被释放至TB-EPS和LB-EPS中,其中TB-EPS腐殖酸含量由1.51 mg·g~(-1)升高至3.09 mg·g~(-1)。此外,调理后LBEPS和TB-EPS中的酪氨酸和微生物副产物被降解或迁移至黏液层,污泥EPS中总荧光强度由调理前的760.26×10~7 AU·nm~2降低至调理后的38.43×10~7 AU·nm~2,其中,LB-EPS的总荧光强度降至0.344 2×10~7 AU·nm~2,有利于污泥脱水性能的提高。调理后各典型有机物的荧光强度占比变化不同,其中酪氨酸的占比增加,而微生物副产物的占比下降。Fe~0/Fe_3C@CS激发PMS调理可有效提高活性污泥的脱水性能。     

好氧污泥强化造粒过程中EPS的分布及变化规律

通过在好氧颗粒污泥生长前期投加混凝剂的方式,考察混凝剂的投加对颗粒生长的影响,用三维荧光光谱法分析胞外多聚物(EPS)在颗粒生长过程中的变化规律及其与污泥特性的相关性。结果表明,强化造粒条件下的污泥完全颗粒化的时间比对照组提前12 d,其强度和比重也分别比对照组高出2.05%和0.032。对各形态EPS三维荧光光谱分析,发现生长期松散型胞外多聚物(LB-EPS)的峰点为溶解性微生物代谢产物,及少量的芳香蛋白类物质和腐殖酸类物质,颗粒成熟后溶解性微生物代谢产物和蛋白类物质的荧光强度均减小,腐殖酸类物质消失,而溶解型胞外多聚物(S-EPS)和紧密型胞外多聚物(TB-EPS)的峰点及强度在两阶段无明显变化。在颗粒生长过程中,LB-EPS中的蛋白质含量随颗粒生长逐渐升高,颗粒成熟后逐渐降低至稳定,而多糖含量基本保持在1~5 mg/g MLSS。与S-EPS、TB-EPS相比较,LB-EPS和污泥颗粒化有密切关系,且与SVI呈正相关性(相关系数r=0.812),与相对疏水性呈负相关性(相关系数r=-0.973)。     

城市污水厂污泥化学调理深度脱水机理

城市污水厂剩余污泥脱水是当前实际生产中亟待解决的问题。考察了厦门市集美污水厂剩余污泥经FeCl3和CaO,投加量分别为污泥质量分数的0.5%～0.7%和1.0%～1.5%化学调理前后污泥粒度、形态及胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的变化。结果表明,调理后污泥比阻降低86%,污泥颗粒之间细碎紧密,细菌表面变得粗糙,经板框压滤后含水率低于60%。由三维荧光光谱(three-dimensional emission and excitation matrixs,EEM)光谱分析可知,LB-EPS(loosely bound-EPS)同TB-EPS(Tightly bound-EPS)的荧光峰整体发生红移,出现位于IV区域的色氨酸类蛋白质荧光峰Ex/Em=313/380 nm。FeCl3和CaO的加入一方面破坏了污泥颗粒的细胞结构,使EPS大量溶出,细胞结合水变成表面吸附水;另一方面Fe3+和CaO水解,中和污泥负电荷,通过压缩双电层作用破坏污泥胶体颗粒的稳定,去除表面吸附水,大幅提高了污泥的脱水性能,利于进一步板框压滤脱水。     

污水厂活性污泥荧光物质的温度敏感性

三维荧光分析污泥具有简单、直观和信息量大等优点,如果能找到一种敏感且与污泥联系密切的荧光物质,就能分析图谱波峰变化趋势得出污泥活性的信息。利用三维荧光技术对不同污水厂活性污泥荧光物质的温度敏感性进行研究。多次采集4个污水厂曝气池活性污泥并提取荧光物质,通过荧光图谱波峰变化、方差分析和代表物质荧光强度分别发现:1)胞内有机物质IOM、紧密结合型胞外聚合物TB-EPS、松散型胞外聚合物LB-EPS、溶解性有机物DOM对外界温度敏感程度不同,四类物质对外界温度变化敏感性排序是TB-EPSIOMLB-EPSDOM。2)4个污水厂DOM腐殖酸的荧光强度大小顺序为:难降解污水厂(SAW)县城污水厂(HY)城市污水厂(SIW、WW)。通过敏感性物质变化趋势和腐殖酸荧光强度指示污水厂活性污泥状态,从而对污水厂运行提供技术指导。