不同电压下给水污泥真空电渗脱水效果分析

采用真空电渗对给水污泥进行脱水,结果表明电压从30 V提高到60和100 V,给水污泥含水率从90%分别降低到63.2%、62.8%和58.7%。详细考察电压对电流最大值、最高温度的影响,其电流最大值从0.63 A分别提高到1.32和1.88 A;最高温度从38.4 ℃分别提高到43.6和62.2 ℃。水分分布和扫描电镜分析表明：脱水后,其自由水被全部去除,孔隙水含量从19.83下降到0.41 kg·（kg 干泥）-1,表面结合水含量从5.35下降到0.18 kg·（kg 干泥）-1。     

微波/超声波对污泥粒度与水分的影响

脱水是污泥处理的重要工艺,预处理技术可以改变污泥脱水特性,促使污泥含水率的降低。在总结国内外污泥脱水特性表征的基础上,对超声、微波和超声微波组合方法处理后的污泥进行实验,分析在不同的条件下,污泥的毛细吸水时间（capillary suction time,CST）、粒度分布、水分的变化情况,并根据差示扫描量热仪（differential scanning calorimetry,DSC）测试结果计算出结合水的含量。研究结果表明：在微波作用时间为180 s时效果最好,污泥的CST为5.8 s,d50为5.423 μm;超声作用30 s时效果最好,污泥的CST为12.1 s,d50为4.509 μm;在超声与微波组合作用下微波时间为60 s、超声时间为30 s时,污泥的CST为12.8 s,d50为3.731 μm。在此3种作用条件下,DSC图谱中峰值出现较早,峰值处热流分别为3.428、4.343和4.268 W·g-1。分析结果表明,经预处理后的污泥脱水特性向着有益于脱水的方向改变,粒度分析与DSC能够表征污泥含水率的变化情况。     

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。     

电渗透脱水对污泥热干燥特性的影响

以污水厂机械脱水后的污泥作为研究对象,提出了采用电渗透-热干燥结合进行深度脱水的方法。通过对原泥以及电渗透脱水至不同含水率(67%、71%和76%)的污泥在热干燥过程中含水率和干燥速率的测定,分析电渗透脱水对污泥热干燥特性的改善规律。结果表明,经电渗透脱水至含水率为67%和71%的污泥在热干燥过程中的传热传质速率及干燥速率有明显提高,且干燥温度越高,电渗透后污泥的干燥速率与原泥的干燥速率差距越大。相同电压梯度及相同温度下电渗透至67%后进行热干燥耗能最少。实际应用中应结合能耗分析选择合适的电渗透程度及干燥温度,以达到最优效果。     

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-EPS)中的蛋白质含量对污泥脱水性能的影响最为显著(r=0.704, P<0.05)。三维荧光和平行因子分析显示,溶解性EPS分为色氨酸类蛋白质(TPN)和腐殖酸(HA) 2类荧光组分,而疏松结合型EPS和紧密结合型EPS中含有TPN和富里酸(FA) 2类荧光组分。本研究结果可以为污泥调理脱水提供参考。     

微波辐射对污泥性质及脱水性能的影响

将微波辐射用于污泥预处理,考察了500、750和900 W的微波作用下,污泥性质(温度,污泥粒径,胞外聚合物和水解程度)和脱水性能(毛细吸水时间和污泥比阻)的变化情况,并探讨了相关的机理。结果表明,适宜的微波条件能够增加污泥粒径,提高污泥的脱水性能。900 W微波辐射60 s后,污泥粒径增加了71.40%,污泥毛细吸水时间和污泥比阻分别减少了42.70%和73.11%。若进一步增加微波接触时间,不仅使能耗增加,同时也会恶化污泥的脱水性能。     

磁场处理对市政污泥脱水性能的影响

为研究磁场对市政污泥脱水性能的影响,通过自主研制的磁场装置,开展了4种不同含水率(99.15%、97.41%、95.52%和93.73%)的市政污泥的磁场处理实验。实验结果表明:市政污泥经过磁场处理后脱水性能显著改善;高含水率下的污泥在磁场作用下脱水性能改善效果比低含水率好,在4种含水率下市政污泥的毛细吸水时间最大依次降低了90.5%、65.8%、61.6%和51.6%;通过实验数据优化分别得出4种含水率下污泥的最佳磁场处理强度和最佳磁场作用时间,且磁场强度、磁场作用时间与市政污泥含水率均呈二次多项式的关系;磁场处理对污泥离心脱水有影响,市政污泥经过磁场处理比未经过磁场处理的离心脱水含水率降低了约0.6%;建议在市政污泥脱水工艺中可考虑磁场与其他预处理工艺联合处理的方法以前达到更好的脱水效果。     

超声耦合高铁酸钾对印染污泥脱水性能的影响

分别采用高铁酸钾、超声、超声耦合高铁酸钾对印染污泥的脱水性能进行研究,考察了印染污泥中沉降速率(SV30)、毛细吸水时间(CST)、污泥破解率DDCOD和泥饼含水率等脱水指标的变化情况。结果表明,低声能密度(0.225~0.45 W·mL-1)和短超声时间(1~6 min)都能够促进污泥的脱水性能。在声能密度为0.45 W·mL-1,超声时间为4 min的最佳超声条件下,SV30和CST分别下降了6.3% 和16.35%。同时,高铁酸钾的添加使污泥脱水效果更显著,在最佳添加量(60 mg·g-1)下,SV30、CST和泥饼含水率较原污泥减少了18.36%、31%和13.07%。为了促进污泥脱水,最佳污泥破解率DDCOD为2%~5%。扫描电镜结果显示,在最佳条件下处理的污泥较原污泥变化明显,原有颗粒结构被破坏,利于污泥脱水。     

过硫酸盐氧化法对污泥脱水性能的影响

以污水处理厂浓缩池污泥为研究对象,用污泥比阻、污泥含水率和污泥粘度评价污泥脱水性能,研究亚铁离子活化过硫酸盐氧化法对污泥脱水性能的影响。结果表明,单独投加过硫酸钾时,污泥比阻和含水率随过硫酸钾投加量的增加稍有下降。投加硫酸亚铁和过硫酸钾时,温度对污泥脱水性能影响不大。污泥脱水性能最佳的条件:在常温下,污泥pH为7,硫酸亚铁投加量为1.5 mmol/g VSS、过硫酸钾投加量为1.2 mmol/g VSS,亚铁离子和过硫酸根的摩尔比为1.25:1,污泥的比阻从5.36×1012 m/kg降低到1.9×1011 m/kg,含水率从97.0%降低到81.6%,粘度从178 mPa·s降低到102 mPa·s。     

异噻唑啉酮耦合氧化钙对污泥压滤脱水及燃烧热值的影响

通过正交实验考察了异噻唑啉酮耦合氧化钙对压滤污泥含水率、燃烧热值、Zeta电位和泥饼含硫量的影响,结果表明,各因素对污泥含水率影响的大小顺序依次为:氧化钙投加量、压强、压滤时间、异噻唑啉酮投加量;各因素对污泥燃烧热值影响的大小顺序依次为:氧化钙投加量、压滤时间、异噻唑啉酮投加量和压强.异噻唑啉酮投加量为5.6 mg/g TSS,氧化钙投加量为120 mg/g TSS,压强为0.40 MPa,压滤时间为1 h条件下,污泥含水率为55.5%,105℃烘干泥饼的热值为10 702 J/g,Zeta电位值为-30.082 mV,泥饼含硫量为0.408%.此时污泥含水率较低,热值较高,含硫量较低,有利于污泥的焚烧处理.     

生物淋滤-Fenton对印染污泥脱水性能的影响

采用嗜酸性硫杆菌生物淋滤联合Fenton氧化法对印染污泥脱水性能进行了研究。结果表明,生物淋滤过程中pH下降速率随着硫粉添加量增加而变快,经生物淋滤处理后污泥的脱水性能在一定程度上得到了改善。对生物淋滤后的污泥进行了Fenton氧化处理,获得的最佳反应条件为反应时间2h,H2O2和Fe2＋添加量分别为6g／L和0．5g／L。在该条件下,污泥上清液中总有机碳（TOC）由20．8mg／L增加到356．6mg／L;污泥比阻（SRF）和滤饼含水率分别由5．98×10^11s2／g和88．75％减少至1．26×10^11 S2／g和82．85％。生物淋滤-Fenton氧化法在污泥破解程度和脱水性能改善方面均优于单独Fenton氧化法。     

粉煤灰与生石灰复合调理剂对市政污泥深度脱水性能的影响

污泥在污水厂厌氧消化和离心脱水后,一般含水率在80%~85%,为了后期有效的处理处置,需要进行深度脱水。实验采用化学干化法,投加不同比例的粉煤灰与生石灰复合调理剂,测定调理后污泥的含水率、脱水过滤速度和pH。实验结果表明,粉煤灰与生石灰复合调理剂可以有效改善污泥脱水性能,使泥饼含水率降低到60%以下,同时将污泥抽滤的脱水时长从20 min降至6 min内。此外,适当比例的复合调理剂可以大大降低污泥的pH,减小污泥后期处置带来的环境污染。     

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 5.37×1011 m/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。     

铁修饰的污泥生物炭对污泥脱水性能的改善效果

为改善城市污水处理厂污泥的脱水性能,采用铁修饰污泥生物炭作为助滤剂,与FeCl₃一起对污泥进行联合调理。以污泥净产率、污泥比阻和泥饼含水率评价污泥脱水性能;通过污泥Zeta电位、扫描电镜、EDS和泥饼可压缩性系数分析该方法的机理;同时,通过对污泥胞外聚合物、重金属以及总氯含量的分析,探究其调理污泥的环境风险,以明确该方法用于改善污泥脱水性能的可行性。结果表明,在500 ℃下制备的铁修饰污泥生物炭(30%)和FeCl₃(12.82%)联合调理时,污泥脱水的效果最佳;与仅用FeCl₃(12.82%)调理的污泥相比,污泥净产率升高了73.38%、污泥比阻降低了68.75%、泥饼含水率降低了9.03%。在较高温度下制备的铁修饰污泥生物炭,其孔隙结构更为发达、表面铁元素含量更高;与FeCl₃联合调理污泥时,更容易发生絮凝,从而使泥饼的渗透性能更好。而且,在联合调理的条件下,污泥中溶解型、松散结合型和紧密结合型胞外聚合物的含量均有所降低;污泥泥饼中重金属(Cd、Cr、Cu、Pb、Zn)更为稳定,泥饼热解固相产物和非固相产物中总氯含量降低,环境生态风险更小。采用铁修饰污泥生物炭作为助滤剂,可改善污泥脱水性能,并具有实际应用的潜力。     

生物淋滤-Fenton对印染污泥脱水性能的影响

采用嗜酸性硫杆菌生物淋滤联合Fenton氧化法对印染污泥脱水性能进行了研究。结果表明,生物淋滤过程中pH下降速率随着硫粉添加量增加而变快,经生物淋滤处理后污泥的脱水性能在一定程度上得到了改善。对生物淋滤后的污泥进行了Fenton氧化处理,获得的最佳反应条件为反应时间2 h,H2O2和Fe2+添加量分别为6 g/L和0.5 g/L。在该条件下,污泥上清液中总有机碳(TOC)由20.8 mg/L增加到356.6 mg/L;污泥比阻(SRF)和滤饼含水率分别由5.98×1011s2/g和88.75%减少至1.26×1011s2/g和82.85%。生物淋滤-Fenton氧化法在污泥破解程度和脱水性能改善方面均优于单独Fenton氧化法。     

热处理对脱水污泥溶解特性及厌氧消化性能的影响

分别对脱水污泥在100、130和170℃条件下进行热处理,研究热处理对脱水污泥溶解特性的影响。此外,在半连续式完全混合反应器中进行厌氧消化实验研究不同热处理污泥的厌氧消化性能。实验结果表明,在100、130和170℃条件下,污泥COD溶解率由处理前的5.23%分别提高至20.08%、22.50%和27.20%,脱水污泥热处理规律和效果与高含水率污泥(总固体含量<5%)基本一致。经130℃2 h和170℃30 min高温热处理后污泥甲烷产率显著提高,较原泥分别提高24.64%和38.61%,沼气中甲烷含量稍有降低。     

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。     

碱度对聚合氯化铝调理污泥脱水和流变的影响

针对厌氧消化污泥的难脱水问题,探究了不同碱度条件下污泥经聚合氯化铝调理后的脱水效果和流变特性变化。以高级厌氧消化污泥为研究对象,调节碱度后考察污泥理化性质的变化。在碱度调节的基础上投加聚合氯化铝进行调理,通过测定抽滤泥饼含固率、屈服应力和表观黏度等指标,研究不同碱度下调理污泥的脱水效果和流动性改善情况。结果表明,污泥碱度调节会对上清液中总磷和氨氮的质量浓度产生影响,可以通过碱度变化控制污泥中的P和N等元素的质量浓度。在低碱度条件下,减少聚合氯化铝的投加量可以获得较好的污泥脱水效果和流动性。当污泥碱度值为1 842.00 mg·L⁻¹时,添加0.02 g·g⁻¹的聚合氯化铝进行调理,抽滤泥饼的含固率达到最高值31.97%;同时,在这个条件下,污泥的极限黏度接近0,达到最低值,污泥的流动性得到了提升。调理污泥在具有最佳流动性能的同时达到最佳脱水效果。本研究结果可从污泥碱度变化的角度为污泥脱水性能的提升与调理剂的优化投加提供参考。     

电解-CPAM联用对印染污泥脱水性能的影响

采用铜-石墨为电极,考察了电解电压、反应时间、极板间距和阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)等因素对印染污泥脱水效果的影响.结果表明,在极板间距为3 cm,电压为15 V,反应时间为40 min时,印染污泥的絮体破解效果最佳.该条件下,添加6.67 mg/g(以污泥干基计,DS) CPAM后,印染污泥的比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)与粘度分别下降了59.30%、41.62%和68.14%,滤饼含水率由89.30%下降至82.08%.扫描电镜结果显示,经过最佳条件处理后,污泥絮体被破坏,减弱了对内部结合水的保持力,使污泥脱水性能得到改善.