超声波耦合Fenton氧化对污泥破解效果的研究 ——以粒径和溶解性物质为例

提出超声波和Fenton氧化协同作用来破解污泥,比较了单独的Fenton氧化和超声波耦合Fenton氧化对污泥粒径,溶解性物质和污泥上清液中多聚糖与蛋白质的影响.结果表明,污泥经过Fenton氧化和超声波耦合Fenton氧化处理后,污泥比表面积明显增加,体平均粒径和索太尔平均径都明显降低,污泥的絮凝体结构遭到了氧化破解,污泥的脱水性能和稳定性能得到了改善.超声波耦合对于污泥破解促进作用十分明显,表现在污泥的比表面积变得更大,粒径降低幅度更明显.这2种氧化对于污泥中SCOD的增加促进作用都十分明显,Fenton氧化处理后污泥SCOD从120.45mg/L增加到585.47mg/L,增加3.9倍,而超声波耦合Fenton氧化处理后,污泥中SCOD则能从120.45mg/L增加到767.47mg/L,增加5.4倍.单独的Fenton氧化处理,污泥上清液中多聚糖最高浓度为209.74mg/L,相对于原污泥的57.81 mg/L增加了2.6倍,而超声耦合Fenton氧化处理后污泥上清液中多聚糖最高浓度则为433.68mg/L,相对于原污泥增加了6.5倍.2种氧化对上清液中的蛋白质的作用则是先增加后下降.     

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.      

Fenton氧化处理剩余污泥的作用机制

大量集中式城市生活污水处理厂的建设,减轻了水体污染;但是,产生的大量城市污泥的处理处置又成为污水处理面临的另一个瓶颈难题。各种物理、化学、生物等方法被应用于污泥处理,高级氧化技术-Fenton氧化在剩余污泥的处理中逐渐受到研究者的重视。文章重点介绍了Fenton氧化在剩余污泥处理中的作用机制,分析了Fenton氧化处理剩余污泥的主要影响因素;并根据Fenton氧化剩余污泥处理优势,对其今后的应用进行了展望。     

污泥表面电荷对污泥脱水性能的影响

一、前言化学调理法(化学混凝法)以其操作简单、效果稳定而被广泛应用于污泥脱水前的预处理。污泥混凝中,常用的化学混凝剂有无机型混凝剂和有机型高分子混凝剂两类。从目前国内使用的情况来看,阳离子型聚丙烯酰胺混凝剂和无机混凝剂(如FeCl_3·6H_2O、FeSO_4·7H2O、Al_2(SO_4)3·18H_2O、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等),混凝效果好,泥水分离完全。而阴离子型聚丙烯酰胺混凝剂却无混凝作用,但是它与石灰一起使用后,就发挥了混凝作用。这一现象,提示了污泥的混凝效果与污泥表面电荷的变化有一定关系。为此,本文就污泥表面的带电性对污泥脱水性能影响方面,进行初步的研究,以期探索污泥混凝的作用机理及其基本规律。     

聚合硫酸铁对污泥脱水性能研究

采用聚合硫酸铁作为化学调理剂,对浓缩池污泥进行调理.以污泥比阻为主要指标考察了投药量、调理剂浓度、pH值和搅拌强度对污泥过滤脱水性能的影响;同时,考察了污泥经过沉降后上清液的浊度变化.调理实验结果表明,PFS的适宜调理参数为:投加量1mL,浓度6％,pH为7(未调节),快速搅拌速度120 rpm,慢速搅拌速度50 rpm.污泥经PFS调理后,比阻降低到1.56×10-14 m/kg,显然,调理剂影响污泥调理脱水效果和它们的种类、浓度和投加量等条件相关.     

生物沥浸耦合类Fenton氧化调理城市污泥

采用生物沥浸耦合类Fenton氧化工艺对城市污泥进行了调理研究.结果表明,在升华硫和Fe SO4·7H2O投量分别为3g·L-1和8 g·L-1时,污泥p H从6.9降至2.5约需1 d,满足类Fenton氧化的适宜酸性条件.生物沥浸处理后,污泥挥发性固体(VS)减少率为13.4%,污泥比阻从3.1×109s2·g-1降至1.5×109s2·g-1,降低51.6%,但仍属于难脱水污泥.沥浸污泥继续经类Fenton氧化调理,调理的最佳H2O2投量和反应时间分别为3.3 g·L-1和60 min.处理后污泥VS减少率为30.8%,污泥比阻和滤饼含水率分别为1.9×108s2·g-1和76.9%,污泥比阻降低93.9%,污泥脱水性能和稳定性能得到显著提高.此外,该联合工艺对污泥的调理效果优于类Fenton氧化单独调理.     

不同能源物质配合及化学强化对生物沥浸法提高城市污泥脱水性能的效果

采用复合硫杆菌和不同能源物质配比,通过序批式摇瓶实验,研究了城市污泥生物沥浸处理效果特别是对脱水性能的影响.分析了以不同比例添加底物Fe2+与S0条件下,城市污泥沥浸系统中pH、Fe2+、Fe3+,污泥脱水性能(污泥比阻γ和毛细吸水时间CST)的变化情况.并在此基础上.研究了对生物沥浸处理后污泥采用Fenton试剂化学强化处理对污泥脱水性能的影响.结果表明,当S.的添加量为2g·L-1,Fe2+的添加量大于1 g·L-1时,采用1:1回流比,在2.0～2.5d均町以完成乍物沥浸过程.生物沥浸中复合能源物质的加入对城市污泥脱水性有重要的促进作用.在投加2g·L-1S0的同时,投加4～6 g·L-1的Fe2+,处理后污泥的脱水性提高8～10倍.对生物沥浸后污泥进行Fenton试剂化学强化处理,可进一步使污泥的脱水性提高50%.生物沥浸和Fenton试剂联合处理方式,可使污泥的脱水性提高18倍.这对污泥高干度脱水和污泥减量化有重要的实用价值.     

Fenton试剂与骨架构建体复合调理剂对污泥脱水性能的影响

将Fenton试剂与骨架构建体联用作为复合调理剂开展了污泥调理及脱水试验.结果表明,赤泥与水泥作骨架构建体调理后,污泥脱水性能和脱水液pH均优于石灰与水泥调理污泥.以污泥比阻(SRF)为评价指标,开展了Fenton反应时间、初始pH及调理剂投加量对污泥脱水性能影响的单因素试验.当Fenton反应时间为90 min,初始pH为5,水泥、赤泥、Fe²⁺和H₂O₂的投加量(以污泥干固体质量计)分别为300、300、40和32 mg·g^-1时,污泥比阻降低率可达94.25%±0.21%.在此基础上,以泥饼含水率为响应指标,利用表面响应法对调理剂投加量进行优化.结果表明,水泥、赤泥、Fe²⁺和H₂O₂的投加量分别为287、287、46和37 mg·g^-1,泥饼含水率可降至47.7%±0.8%.调理后污泥的粒径减小,比表面积增大,粘度减小,Zeta电位由负变正,说明该复合调理剂能有效地破解胞外聚合物(EPS),提高污泥脱水性能.     

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.     

光电Fenton技术处理污泥深度脱水液研究

以光电Fenton技术处理污泥深度脱水液,试验结果表明,利用光电Fenton技术能快速有效地去除废水中的污染物.在最佳试验条件下,即初始pH为3.0,H2O2投加量65.3 mmol·L-1,FeSO4投加量6.53 mmol·L-1[n(Fe2+)∶n(H2O2)=1∶10),外加电压为7.5 V时,经光电Fenton技术处理20 min后污泥脱水液的COD去除率可以达到59.0%.同时TOC、TN、NH+4-N及TP的去除率也分别达到了49.3%、20.6%、73.6%和96.5%.该项研究为光电Fenton技术在废水处理中的应用提供了参考.     

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。     

分子生物学技术在水处理中的应用研究进展

利用现代分子生物学技术对微生物进行分析和研究,以解决传统微生物分析成本高、速度慢、准确度较低和灵敏度较差等缺点。介绍分子生物学技术在水处理中的应用现状,并对未来发展方向提出建议。目前分子生物学技术在供水工程中主要用于水中细菌、病毒、原生动物、蠕虫等病原微生物的快速检测以及管网微生物种群的分析,在污水处理中主要用于脱氮除磷过程菌群数量和空间分布的剖析、污泥膨胀成因分析以及监测微生物种群多样性来优化处理工艺。分子生物学技术的深入研究将进一步促进水行业的发展。     

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。     

油罐底泥的脱水性能实验

以胜利油田胜利采油厂两种油罐底泥为研究对象,采用实验室压滤装置进行了压滤脱水实验研究。1号油泥干基含油率20.97%、固体平均粒径289.2μm,2号油泥干基含油率45.41%,固体平均粒径45.36μm。研究发现:1号油泥无需添加任何助滤剂即可实现顺利脱水,过滤比阻在1×1011m/kg左右,滤饼压缩性指数为0.09。2号油泥需添加干基油泥0.15倍以上的TSM助滤剂方可实现脱水,TSM投加量增大有助于滤饼比阻降低,并减弱滤饼的可压缩性。含油率和固体粒径是影响罐底泥脱水性能的重要因素。     

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%。     

城市污水处理厂厌氧消化污泥调理脱水性能研究

通过在污水厂实地取样,首先用阳离子聚丙烯酰胺(cationic polyacrylamide,CPAM)调理储泥池混合污泥与消化污泥,比较2种污泥投药前后的毛细吸水时间(capillary suction time,CST),发现消化污泥的CST明显小于储泥池的污泥。然后,检测这2种污泥的调理过程中Zeta电位的变化,并研究了挥发性悬浮物(volatile suspended solids,VSS)、总悬浮固体(total suspended solid,TSS)蛋白质、多糖以及胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)总量对脱水效果的影响。结果表明投药后消化污泥脱水性能优于混合污泥,最佳投药量为4‰~4.5‰;污泥中VSS/TSS越高,污泥脱水效果越差;污泥中蛋白质含量是影响污泥脱水效果的重要因素之一,其含量低于26.5%时,污泥压滤后含水率随蛋白质含量升高而升高,但当蛋白质含量高于26.5%时,无明显变化规律。     

Fenton氧化法处理电镀有机废水研究

针对电镀有机废水COD浓度高、可生化性差等特点,选取广东深圳某工业园区电镀厂的除油废水(ρ(COD)为2 000~2 500 mg/L,pH=13.1~13.5),采用Fenton法进行预处理,探索了H_2O_2投加量、n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))、pH及反应时间对COD和BOD_5的去除效果,得到的最佳Fenton工艺参数为:H_2O_2投加量=15 00 mg/L,n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=4∶1,pH=3,反应时间=30 min。在此条件下,COD去除率可达到89.76%,同时B/C从0.19提高到0.31,有机废水的可生化性大幅提高,能达到可生化处理的基本要求。采用Fenton法对电镀有机废水进行预处理是可行的。     

基于部分湿式氧化法的污泥资源化研究

介绍了部分湿式氧化法的基本原理,指出COD去除率是判断是否部分湿式氧化的重要指标。用高压反应釜进行污泥处理,在一定的温度、压力和适合氧气量的条件下,考察了COD去除率、有机物降解率、pH值、过滤性能等随反应时间的变化。试验结果表明,通过控制反应时间,可以实现污泥的部分湿式氧化。考察了污泥经过部分湿式氧化后产物的性质,包括颗粒分布、有机物含量、养分含量和重金属等项目,分析结果表明,产物具有良好的资源化前景。     

含硫底物种类与浓度对污泥重金属生物沥滤的影响

以城市污水处理厂剩余污泥为材料,探究不同含硫底物及其浓度对污泥重金属生物沥滤的效果影响,通过添加单一底物(S0、Fe SO4、Na2S2O3、Fe S和Fe S2)、两种底物配合(S0+Fe SO4、S0+Na2S2O3、S0+Fe S、S0+Fe S2)进行沥滤实验。结果表明:除Fe S和Fe S2外,投加单一底物的沥滤体系中p H都呈下降趋势,沥滤持续5 d后p H值降至1.8左右,污泥中Zn、Pb、Ni、Cr和Cu等重金属去除率高,底物投加量为8~10 g/L(以S计);投加复合底物时,最佳投加方式为S0+Fe SO4,投加量为8 g/L,此时污泥体系酸化速度快,污泥中重金属Zn、Pb、Ni、Cr、Cu去除率分别达95.41%、89.48%、86.45%、84.51%和94.33%。     

助剂强化罐底油泥的压滤脱水性能

采用实验室压滤装置对胜利油田某联合站罐底清罐油泥进行压滤脱水研究,采用单独添加助滤剂G、絮凝剂PAM或PAC均可改善过滤效果,提高滤速,降低过滤比阻。但仅使用助滤剂G时滤速的提高尚不够理想,单独使用絮凝剂PAM或PAC时,滤饼含水率偏高,滤饼不易从滤布上剥离;絮凝剂PAM 0.1%与助滤剂G 3.0%复配,滤饼比阻由空白样的18.7×1012 m/kg降低到0.05×1012 m/kg,3 min即可使滤饼含水率降到74.16%,滤液澄清,滤饼成形性好,较仅添加絮凝剂PAM时,更容易从滤布上剥离。