絮凝调理对消化污泥的脱水性能及絮体理化特性的影响研究

通过研究厌氧消化污泥(ADS)的絮凝调理过程,分析了阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)投药量对ADS的脱水性能与絮体理化特性的影响.结果表明,絮凝调理极大地改善了ADS的脱水性能,毛细吸水时间(CST)从原始污泥的(193.6±0.00)s下降到了最佳投药量下的(5.75±0.21)s,离心上清液粘度从原始污泥的(1.47±...     

活性污泥絮体粒径分布与分形维数的影响因素

絮体粒径分布和分形维数是活性污泥的重要参数.应用激光粒度仪测量了好氧活性污泥絮体在絮凝过程的粒径分布,研究了速度梯度、VSS/SS、EPS含量及Zeta电位对絮体粒径分布的影响.结果表明,絮体平均粒径与速度梯度显著负相关(R2>0.80),与Kolmogorov尺度数量级基本相当,其间差异性与污泥VSS/SS、絮体强度等有关;相同的速度梯度下,絮体平均粒径与VSS/SS或EPS含量显著正相关(R2>0.85),与Zeta电位负相关.有机质和EPS在活性污泥絮凝中作用明显,会增强絮体强度,提升絮凝效果;EPS中蛋白质比多糖对絮凝的促进作用更明显.基于显微图像分析方法,得到了好氧活性污泥絮体二维分形维数为1.28~1.72,三维分形维数为1.70~2.69.絮体分形维数随VSS/SS或EPS含量的增加而减小;对于相同的活性污泥,絮体三维分形维数随粒径增大而减小,符合幂函数关系式.     

克雷伯氏菌生产絮凝剂M-C11的培养优化及其在污泥脱水中的应用

从活性污泥中筛选分离得到可产生微生物絮凝剂的克雷伯氏菌C11,对微生物絮凝剂M-C11的培养基碳源、氮源、无机盐等条件进行优化.探讨将微生物絮凝剂应用于活性污泥脱水时,pH、CaCl2投加量、M-C11投加量等因素对污泥脱水效果的影响,并与常规化学絮凝剂的调理效果对比分析.结果表明,絮凝剂M-C11生产的最优培养条件:30 g·L-1葡萄糖、2g·L-1NaNO3、0.5 g·L-1MgSO4分别作培养基碳源、氮源、无机盐,在37℃,150 r·min-1振荡培养48 h,絮凝活性高达91.70%.M-C11在pH为4~8、温度为20~60℃的范围内具有良好的絮凝稳定性.克雷伯氏菌产絮凝剂M-C11应用于调理污泥脱水,在pH为6、3 mL M-C11、4 mL CaCl2(1%)的最佳投加组合下,调理后污泥比阻(SRF)和含水率分别由原泥的11.64×1012m·kg-1和98.86%,降低至4.66×1012m·kg-1和83.74%,调理后的污泥脱水效果显著优于硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)等无机絮凝剂.微生物絮凝剂具有成本低廉、易生物降解、无二次污染等优点,且对污泥pH、盐度等条件具有良好的适应性,可作为新型高效的污泥脱水调理剂.     

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。     

城市剩余污泥脱水性能指标的相关性研究

选取5种阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)对城市剩余污泥调理、4种调理方案进行板框压滤试验,测定调理后的污泥比阻(SRF)、污泥毛细吸水时间(CST),以及板框压滤后的泥饼含水率,采用数理统计的方法对SRF、CST和泥饼含水率进行线性回归分析。结果表明,在同一种药剂调理下,CST和SRF具有显著的线性相关性,可用CST代替SRF确定药剂最佳投药量。SRF、CST分别与板框压滤后的泥饼含水率之间存在明显的线性关系(R~2=0.92,R~2=0.99),能有效表征实际处理过程中污泥的脱水效率。     

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%。     

不同剪切条件下活性污泥理化性质及脱水性能的响应特征

通过实验室模拟,研究了原始活性污泥和最佳投药量下调理污泥的毛细管吸水时间、粒度、分形维数、Zeta电位和上清液SS值等参数随剪切强度与时间的变化规律,确定了污泥的剪切敏感性和强度因子及粒径、强度等参数与速度梯度（G）值之间的关系.结果表明,剪切导致原始污泥和调理污泥的脱水性能变差,相应的临界剪切强度分别为700 r·min^-1（G=554.6 s^-1）和400 r·min^-1（G=239.5 s^-1）,并暴露出更多带负电荷的新鲜表面.原始污泥的质量分形维数受剪切作用影响不大,其粒径在一定范围内随剪切强度的增加而减小,而调理污泥絮体的质量分形维数却随之上升,粒度随之降低.原始污泥与调理污泥絮体的K_SS值分别为4.73×10^-2、8.33×10^-2,稳定絮体粒径常数γ值分别为4.99×10^-2、35.19×10^-2,且前者的强度因子较高,它们均表明原始污泥的剪切稳定性更好.剥离是原始污泥剪切破碎的主要机制,而调理污泥在临界剪切强度以上呈现越来越明显的剪切分裂机制.此外,污泥粒径、强度均与G值呈现较好的指数关系.     

臭氧作用改善膜-生物反应器混合液膜过滤性

提出了利用臭氧作为调控膜-生物反应器中活性污泥混合液的方法,采用小膜过滤装置测定臭氧作用后混合液的膜过滤性变化,并通过测定混合液MLSS、胞外多聚物(EPS)含量、絮体粒径、上清液胶体有机物浓度、黏度的变化,探讨了混合液膜过滤性变化的原因.结果表明,当臭氧投加量低于8.5mg/L条件下,混合液的膜过滤性得到改善.臭氧对混合液的主要作用是氧化污泥絮体表面的部分EPS,使污泥絮体表面性质发生改变,引起絮体再絮凝,絮体粒径增大,上清液胶体有机物浓度和黏度减少,从而改善混合液的膜过滤性质.     

污泥预处理对微生物絮凝剂制备及性能的影响

试验研究了不同污泥预处理方法对微生物絮凝剂的制备及其絮凝性能的影响.结果表明,污泥经碱热预处理后释放的有机物质量最大,SCOD/TCOD可达到0.56.以碱热预处理污泥作为基质制备的微生物絮凝剂,其产量为2.3 g·L-1,高于热预处理的1.6 g·L-1,酸热预处理的0.6 g·L-1,以及未接种污泥絮凝剂的18 mg·L-1.采用响应面分析法对碱热预处理污泥制备的微生物絮凝剂与PAM复配改善污泥脱水的过程进行了优化,实验分别拟合了关于污泥比阻(SRF)和干污泥量(DS)的二次模型,决定系数(R2)分别为0.9057和0.9171,表明拟合情况良好.实验中最佳的污泥脱水条件为微生物絮凝剂投加量12.6 g·kg-1,PAM投加量1.0 g·kg-1,Ca Cl2投加量59.7 mg·L-1,p H值6.7,搅拌速度185r·min-1.在此条件下,DS和SRF分别为29.1%和2.2×1012m·kg-1,表明碱热预处理污泥制备的微生物絮凝剂与PAM的联合使用有助于改善污泥脱水性能.     

城市污泥深度脱水调理药剂的筛选与优化研究

以佛山市镇安污水厂污泥为对象,以污泥沉降比、污泥比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、泥饼含水率和脱水率为指标,研究比较了添加单一絮凝剂、有机-无机复合絮凝剂对污泥脱水性能的影响,探讨了助凝剂对污泥脱水的影响。结果表明:1)单一絮凝剂作污泥调理剂时,以阳离子聚丙烯酰胺(PAM)脱水效果最好,其最佳投加量为30~60 mg/L。有机-无机絮凝剂复合作污泥调理剂,比之单一絮凝剂,污泥脱水效果有明显改善。2)添加石灰、粉煤灰等助凝剂,可显著提高污泥脱水效果,并能大幅降低絮凝剂添加量。在实验范围内,阳离子PAM 9 mg/L、粉煤灰30 g/L、生石灰30 g/L为最佳污泥调理药剂组合。     

高铁酸钾-微波耦合对印染污泥脱水性能的影响研究

分别采用微波、微波耦合高铁酸钾对印染污泥进行脱水预处理.结果表明,适宜的微波辐射可改善污泥脱水性能.2320、3240、4000 W·L-1对应的最适时间分别是140 s、100 s和80 s.在3240 W·L-1的微波下辐射100 s后,污泥的沉降速率(SV30)、污泥比阻(SRF)和粘度较原污泥分别减少4.00%、18.89%、35.05%.同时,高铁酸钾的加入能更好地提高污泥脱水性能,其最佳投加量为0.1767 g·g-1(以SS计,下同),对应的污泥SV30、毛细吸水时间(CST)、粘度相比原污泥分别降低了13.50%、51.18%、40.79%.泥饼含固率相比原污泥则增加14.58%.微波耦合高铁酸钾能有效破坏污泥絮体结构.随着高铁酸钾投量增加,上清液的蛋白质含量持续增加,多糖含量则先增加后减少.     

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.     

不同调理方案下污泥脱水性能评价指标的相关性研究

污泥脱水性能评价指标选取不同导致目前调理剂难以进行比选.以聚丙烯酰胺（PAM）、FeCl3及无机复合物等几种常用的调理剂为例,通过测定调理后污泥比阻（SRF）、毛细吸水时间（CST）、污泥沉降性能、泥饼含水率及污泥脱水率5个常用评价指标,探讨了各种指标之间的相关性.结果表明,当分别使用不同种类和不同投加量的调理剂时,SRF与CST具有良好的正线性相关性（R2分别为0.96、0.93）.SRF及CST均能准确地反映污泥板框压滤脱水性能,但不能很好地预测离心脱水效果.污泥的沉降性能与SRF、CST大致呈现出相同的变化规律.由于泥饼含水率与脱水率存在一定的相关性,但不存在对应性,因此优选调理剂时,建议综合考虑泥饼含水率和脱水率.     

基于酸化与Fenton试剂处理的焦化污泥脱水过程及其重金属迁移研究

焦化废水污泥作为典型的危险废物,含有氰类、酚类、稠环芳烃与多环芳烃等有毒成分,严重影响人类健康与生态环境安全,焦化污泥减量化是其处理处置中重要一环.针对焦化废水污泥高有机物、高油含量特点,采用酸化+Fenton试剂进行复合调理改性,改性后污泥毛细吸水时间(Capillary Suction Time,CST)、比阻(Specific Resistance to Filtration,SRF)分别达到51.2 s和0.043×10¹³ m·kg^-1,药剂投加量通过响应表面法(Response Surface Method,RSM)进行优化,在实验室板框脱水实验中得到30%硫酸投加量为37.8 mL·L^-1,FeSO₄、H₂O₂和生石灰投加量分别为47.93、34.29和143.21 mg·g^-1DS时,脱水后泥饼含水率为55.82%,滤液pH为6.66,达到污泥深度脱水目标.采用酸化+Fenton试剂复合处理可使焦化废水污泥有效减量化,其良好的深度脱水效果能为后续的无害化处置奠定基础,并有效降低处置费用.     

缺氧酸化联合零价铁-过氧化氢改善污泥脱水性能的研究

为探讨缺氧酸化联合零价铁(ZVI)-过氧化氢(H_2O_2)调理对污泥脱水性能的影响,本文通过单因素试验,以污泥比阻(SRF)作为参考指标,系统考察了调理条件对污泥脱水性能的影响.同时,在试验的最佳调理条件下,分析了污泥各层胞外聚合物(EPS)有机物质量浓度及荧光光谱强度以阐明该联合作用机理.结果表明,当初始pH为2,ZVI投加量为280 mg·g~(-1)(以干污泥量(DS)计,下同),缺氧时间为4 h,H_2O_2投加量为30 mg·g~(-1)(以DS计,下同),类芬顿反应时间为10 min时,SRF降低了90.39%,处理效果较单独类芬顿处理提升了1倍.机理探究试验表明,在缺氧条件下,酸化处理可加速污泥的水解,溶解得到更多的二价铁离子,促使EPS结构发生改变;ZVI-H_2O_2调理可有效地氧化部分EPS,使得紧密结合胞外聚合物(TB-EPS)破解转化至松散结合胞外聚合物(LB-EPS)和上清液胞外聚合物(SB-EPS).EPS分析结果表明,蛋白质的减少能有效提高污泥脱水性能,腐殖酸和富里酸类有机物的产生能提高污泥疏水性能.此外,ZVI的再次利用效率高,重复利用仍能使SRF降低率达到82.04%.因此,缺氧酸化联合ZVI-H_2O_2处理能实现污泥的水解、氧化和絮凝过程,达到改善污泥脱水性能的目的.     

阴离子聚丙烯酰胺(APAM)和聚二甲基二烯丙基氯化铵(HCA)对给水厂污泥水分分布的影响及其与污泥颗粒的作用机制

为比较APAM和HCA对给水厂污泥调理的效果并探究其作用机制,测定了污泥调理前后的毛细吸水时间（CST）、污泥比阻（SRF）、溶解性有机污染物含量（DOC）、Zeta电位和絮体粒径的变化情况,并结合三维荧光谱图、液相-有机碳联用（LC-OCD）、热重差热法（TG-DTA）以及傅立叶红外（FTIR）的变化进行分析.结果表明,APAM和HCA的最佳投加量分别为0.05和0.10 g·L^-1,与之对应的CST分别从71.0 s降到25.8 s和37.6 s,SRF从9.72×10¹² m·kg^-1降到4.18×10¹² m·kg^-1和5.70×10¹² m·kg^-1,APAM的调理效果占优.HCA仅可释放毛细水,而APAM可释放污泥的毛细水和表面吸附水.APAM通过氢键的吸附架桥形成大块絮体以改善污泥脱水性能,Zeta电位的升高和有机物的变化显示出电中和及去水化作用是HCA的主要调理机制.本研究结果可为给水厂污泥脱水有机药剂的选择提供数据基础.     

微生物营养剂浓度对生物沥浸法促进城市污泥脱水性能的影响

通过实验室摇瓶试验和实际工程应用试验研究了不同污泥浓度(2%～5%)下,营养剂加入量对生物沥浸促进城市污泥脱水性能的影响,同时分析了pH值和营养剂利用率的变化.结果表明,生物沥浸过程中,不同浓度污泥各处理下pH值均呈直线下降后趋于稳定的趋势;生物沥浸2 d后,各处理中营养剂几乎都被微生物完全利用;2%、3%、4%、5%浓度污泥比阻随着沥浸时间的延长先迅速减小后逐渐回升,且浓度越高回升幅度越大,各浓度污泥选择最佳营养剂浓度分别为3.0、4.5、8.3和12.8 g.L-1,此时污泥最低比阻分别为0.61×1012、1.22×1012、3.09×1012和4.83×1012m.kg-1.通过工程应用试验表明,将5%浓度城市污泥稀释成3%浓度再生物沥浸的方法不仅能够改善生物沥浸污泥脱水性能,表现在比阻从3.29×1012m.kg-1下降到1.10×1012m.kg-1,同时还可以缩短污泥停留时间(从4 d缩短为2.35 d)及降低运行成本.这为生物沥浸工艺处理高浓度污泥运行参数的优化提供了科学依据.     

Effects of acid,acid-ZVI/PMS,Fe(Ⅱ)/PMS and ZVI/PMS conditioning on the wastewater activated sludge(WAS)dewaterability and extracellular polymeric substances(EPS)

The effects of four conditioning approaches:Acid,Acid-zero-valent iron(ZVI)/peroxydisulfate(PMS),Fe(Ⅱ)/PMS and ZVI/PMS,on wastewater activated sludge(WAS) dewatering and organics distribution in supernatant and extracellular polymeric substances(EPS) layers were investigated.The highest reduction in bound water and the most WAS destruction was achieved by Acid-ZVI/PMS,and the optimum conditions were pH 3,ZVI dosage 0.15 g/g dry solid(DS),oxone dosage 0.07 g/g DS and reaction time 10.6 min with the reductions in capillary suction time(CST) and water content(Wc) as 19.67% and 8.49%,respectively.Four conditioning approaches could result in TOC increase in EPS layers and supernatant,and protein(PN) content in tightly bound EPS(TB-EPS).After conditioning,organics in EPS layers could migrate to supernatant.Polysaccharide(PS) was easier to migrate to supernatant than PN.In addition,Acid,Acid-ZVI/PMS or Fe(Ⅱ)/PMS conditioning promoted the release of some polysaccharides containing ring vibrations v P=O,v C-O-C,v C-O-P functional groups from TB-EPS.ESR spectra proved that both radicals of SO_4~-· and·OH contributed to dewatering and organics transformation and migration.CST value of WAS positively correlated with the ratios of PN/PS in LB-EPS and total EPS,while it negatively correlated with TOC,PN content and PS content in TB-EPS,as well as PS content in supernatant and LB-EPS.BWC negatively correlated to zeta potential and TOC value,PN content,and HA content in supernatant.     

生物沥浸对精对苯二甲酸化工污泥脱水性能的提高及其重金属脱除效果

通过摇瓶培养试验研究了生物沥浸处理对精对苯二甲酸(PTA)化工污泥脱水性能和重金属去除效果的影响.研究表明,PTA污泥经生物沥浸后脱水效果得到了较好的改善,且营养剂最佳投加量为5g·L-1.经生物沥浸2d后污泥的pH从7.37下降到2.29,比阻从62.64×1012m·kg-1下降到2.36×1012m·kg-1,降低了96.23%.在最佳处理条件下对该化工污泥进行多批次生物沥浸中试试验,并对沥浸后污泥采用厢式压滤机脱水.结果表明,经生物沥浸处理后污泥静置24h,污泥沉降率可从2%提高到33%,厢式压滤脱水后泥饼含水率下降到45.9%,与对照相比,污泥体积减少了91.1%.泥饼中Cu、Cd、Pb、Zn、Co的去除率分别为95.15%、85.20%、42.11%、82.59%和64.42%;滤液中COD和氨态氮去除率分别为42.82%和74.98%.可见,生物沥浸法不仅能够较好地改善化工污泥的脱水性能,还能脱除污泥中的重金属.这对生物沥浸技术在PTA化工污泥上的应用和推广具有重要意义.