高含固污泥在热水解-厌氧消化工艺中的流变特性分析

对热水解-中温厌氧消化联合工艺中的高含固率调配污泥、热水解污泥和消化污泥的流变特性进行分析,考察了3种污泥的黏度、屈服应力和触变性等流变特征指标在不同工艺中的变化规律,并讨论了TSS对污泥流变特性的影响。结果表明:调配污泥、热水解污泥和消化污泥均为假塑性非牛顿流体,都可用Herschel-Bulkley模型进行描述;极限黏度与TSS之间呈指数关系;屈服应力在TSS高于7.3%时增长趋势加剧,流动性变差;热水解污泥和消化污泥的触变性与调配污泥相比降低50%以上,使用触变性动力学系数K来表征污泥的触变性较滞后环更适宜。     

MBR污泥热水解强化厌氧消化中试研究

针对MBR污泥开展热水解强化厌氧消化中试研究,考察了热水解对污泥性质、厌氧消化效率和污泥脱水性能的影响。结果表明,热水解后污泥中总固体(TS)、挥发性固体(VS)的含量基本不变,但污泥的溶解性总固体(s TS)和溶解性挥发性固体(s VS)含量提高至原泥的10倍左右,总固体解离度(TSDD)和挥发性固体解离度(VSDD)分别为31.7%和51.9%,同时污泥的黏度由927.8 m Pa·s降低至550.4 m Pa·s,污泥流动性显著增强。热水解处理可有效提高污泥厌氧消化反应效率,沼气产量和有机分解率均提高1倍,化学需氧量(COD)消减率由33%上升至44%,但热水解厌氧消化后污泥NH+4-N浓度为传统厌氧消化的2倍。此外热水解能有效改善污泥脱水性能,不添加任何药剂时,热水解污泥经板框压滤机脱水后含水率可降至33.29%。     

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。     

过量生石灰对污泥含水率和有机物含量的影响

为了研究生石灰(氧化钙,CaO)处理活性污泥对污泥含水率和有机物含量的影响,通过向南京某城市污水处理厂出厂污泥投加过量CaO进行脱水实验,测定投加CaO后污泥的含水率;烘干后的脱水污泥进行热重实验,研究CaO投加量对污泥中有机组分含量的影响.脱水实验表明:随着CaO与污泥质量比的增大,污泥含水率迅速减小,当质量比达到1.5时,污泥达到完全脱水;投加过量CaO的脱水污泥呈干燥的粉末状,粒度均匀,可作为水泥生产的辅料。热重实验表明:投加CaO后单位干泥失重百分比随CaO与污泥质量比增大而逐渐减小,向污泥中投加CaO有利于污泥中有机组分的释放和去除,实现污泥的稳定化。     

添加餐厨油脂对高含固污泥热水解及厌氧消化的影响

针对高含固污泥热水解传热差的问题,通过向剩余污泥中添加餐厨油脂协同污泥热水解以达到加速热水解过程的目的,探究了热水解时间和油脂添加量对污泥有机物水解及中温(35±1)℃厌氧消化性能的影响。结果表明:油脂与污泥协同热水解可有效促进污泥中不溶态有机物的水解,当热水解温度为165℃、水解时间为90 min时,油脂与污泥的质量比为0.4∶1时,有机物水解效果最佳;添加油脂能提高热水解速率,当油脂与污泥的质量比分别为0.2∶1、 0.4∶1、 0.6∶1时,污泥中不溶态有机物的水解速率分别提高了23.30%、 43.63%和62.98%;油脂的添加可提高甲烷产量和产甲烷速率,但会延长延滞期,综合考虑热水解与厌氧消化的性能,建议预处理时间为90 min、油脂与污泥的质量比为0.2∶1为最佳条件。添加餐厨油脂可加速高含固污泥的热水解过程,有助于实现污泥的高效处理。     

冰冻调质对活性污泥脱水性能的影响

以污泥沉降性能、比阻(SRF)、分形维数(Df)、粒径(d0.5)等作为评价污泥脱水性能的参考指标,研究了冰冻解冻调质对污水厂活性污泥脱水性能的影响,并对其作用机理进行了探讨。结果表明:污泥冰冻调质后,污泥比阻和分形维数均随冰冻时间的延长呈先下降后上升的趋势,粒径反之。在-20℃、16 h时,污泥比阻可由原来的2.27×10~(13)m·kg~(-1)降为5.4×10~(12)m·kg~(-1),比阻明显变小,污泥过滤性能显著提高;在-20℃下冰冻20 h后,Df和d0.5达到最值,Df由原来的2.25下降为2.09,d0.5由43.36μm增大到231.78μm,此时污泥密实度较低,结构较为松散。从多元线性模型拟合结果可知污泥特性参数d0.5、Df对SRF均有显著影响。综上可知在-20℃、16 h~20 h污泥脱水性能较好。     

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。     

酸处理对活性污泥脱水性能的影响及其作用机理

用硫酸对活性污泥进行脱水前预处理,可使污泥中水分分布发生有利于机械脱水的变化,即结合水含量减少、可脱水程度增大,从而改善活性污泥脱水效果.试验数据表明,只加阳离子PAM调理,污泥经过板框压滤脱水后(压榨时间30 min)泥饼含水率为76.14%;经过酸化预处理后再加阳离子PAM可以使泥饼含水率降至70.24%.不管是过滤脱水还是离心脱水过程,酸处理对污泥脱水速率没有太大影响,却可以提高污泥可脱水程度.进一步研究发现,酸处理的机理是:酸处理使污泥中胞外聚合物ECP水解、微生物细胞瓦解,从而絮体内部间隙水、细胞内部间隙水被释放变成自由水,污泥水分分布发生变化,污泥可脱水程度提高,最终导致污泥脱水效果好.     

半焦与城市污泥混合物的燃烧性能研究

采用热重分析法研究了半焦与城市污泥混合物的燃烧性能,揭示了半焦添加量对城市污泥燃烧性能的影响规律,为基于半焦的污泥调质与机械脱水污泥的高效能源化利用提供理论支持与依据。结果表明:城市污泥的着火温度低,容易燃烧,但其灰分高,燃烧速率慢,燃烧性能差;云南褐煤热解半焦的着火温度比城市污泥高,着火相对困难,但其燃烧速率快,燃烧性能好;随半焦配比的增大,半焦与城市污泥混合物的燃烧性能变好,说明半焦能改善城市污泥的燃烧性能,当半焦配比大于40%(质量分数)时,半焦与城市污泥混合物的微商热重曲线呈单峰,有较好的燃烧性能。     

微波调质对剩余污泥结构及其脱水性能的影响

研究了微波辐射功率及微波时间对剩余污泥脱水特性的影响,测试分析了微波处理后污泥的粒径(d0.5)、分形维数(D3)、絮体强度(FS)、表面相对疏水性(RH),以及这些参数与污泥脱水性能之间的相关性。结果表明,微波功率为540 W、微波时间为15 s时污泥脱水性能最好,此时d0.5、D3、FS、RH相对原污泥都有明显增大。从多元线性模型拟合结果可知,污泥特性参数d0.5、D3、FS对污泥比阻均有显著影响。     

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。     

污泥厌氧消化的热预处理研究进展

热预处理能够提高后续厌氧消化效率,改善污泥脱水性能。对国内外污泥热预处理的研究进行了归纳,包括热与碱、超声波和氧化法的联合预处理,重点介绍了热预处理对污泥溶解作用、厌氧消化、脱水性和流变性的影响,分析了热处理与厌氧消化整体的能量平衡。最后提出了热预处理研究中存在的问题,并展望了今后的发展趋势。     

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。     

脉冲弧光放电等离子体水解活性污泥

活性污泥水解对提高污泥的稳定性、缩短厌氧消化时间和增大甲烷产率具有重要意义。研究了脉冲弧光放电等离子体(PADP)水解活性污泥方法,考察水解效果、影响因素和水解后的污泥性状。结果表明:随着峰值电压、频率和电导率的增加,污泥上清液营养物质含量呈增长趋势,溶胞率(R)升高;随着放电时间的增加,R增加,氨氮物质(NH_4~+-N)先增加后降低,可证明NH_4~+-N降解率逐渐上升且最终高于其释放率;污泥在14kV、25 Hz、1600μS·cm~(-1)条件下放电150min,R增加到51.3%,NH_4~+-N、蛋白质和多糖等有机物大量释放;经过PADP处理,污泥沉降性降低,絮凝体结构改变,含固量和颗粒尺寸降低,污泥生物大量死亡,水解污泥生物由光滑、完整的表面结构变得粗糙、破裂,细胞壁(膜)受损明显,污泥发生水解。     

超声 — 溶菌酶协同处理强化纺织印染污泥脱水性能研究

污泥脱水是实现污泥减量和减容的关键处理工艺。以纺织印染污泥为研究对象,考察超声能量密度和超声时间对超声—溶菌酶协同处理纺织印染污泥脱水性能的影响。结果表明,适当的超声能量密度和超声时间能够对印染污泥脱水产生积极作用,且超声预处理的最佳工况为超声能量密度2.0W/mL、超声时间20min。在最佳工况下泥饼含水率为62.3%,污泥比阻(SRF)为(3.21±0.12)×10~(12)m/kg。溶胞效率表现为超声—溶菌酶协同处理超声处理溶菌酶水解。污泥经过超声—溶菌酶协同处理后,体积减小近50%,脱水性能明显改善。     

脱硫石膏耦合微波对生产燃料乙醇厌氧消化污泥脱水性能的影响

为使污泥脱水后资源化农用,利用微波在不同功率(800、640和560 W)和时间(60、120和180 s)条件下,耦合脱硫石膏(2、4、6和8 g·L~(-1))对燃料乙醇厌氧消化污泥(ADSFE)脱水性能改善进行研究,探讨其脱水效果及相关机理。结果表明,最佳条件是脱硫石膏(6 g·L~(-1))耦合微波(640 W,120 s)处理。在最佳处理条件下,污泥比阻(SRF)下降至1.05×10~(12)m·kg~(-1),与原污泥相比降低了87.5%,与单独加入脱硫石膏相比降低了77.80%,与单独微波调理相比降低了75.60%。此外,扫描电镜(SEM)表明耦合调理后的ADSFE形成致密且具有较大孔径的絮体,易实现固液分离;热重(TGDTG)曲线显示,脱水起始温度和热重峰明显前移。因此,脱硫石膏与微波协同作用调理ADSFE时,脱水性能明显改善并优于单独调理的效果。同时,处理后污泥有机质含量满足有机肥制备原料要求。     

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%。     

基于污泥蛋白质溶出的酶-热碱联合水解中试研究

为探究剩余污泥酶-热碱联合水解生产蛋白质工艺工业化利用的可能性,建立了1 m3·d-1的剩余污泥(含水率80%)的中试水解系统。通过对酶解时间、复合添加量及碱解温度等关键工艺因素优化,获得了中试规模污泥联合水解的最佳工艺条件;通过酶和热碱水解动力学研究,明确了联合水解过程的限速步骤。结果表明:在日处理量为1 m3剩余污泥(含水80%)的中试水解过程中,酶解时间为1.5 h、复合酶投加量为1%、污泥浓度为30 g·L-1、碱解时间1.5 h、碱解温度80℃时,蛋白质溶出效果最佳,上清液中蛋白质浓度为2 160 mg·L-1;污泥酶解过程符合米氏方程,碱解过程符合零级动力学方程,二者的水解速率分别为0.709 mg·(L·min)-1和11.046mg·(L·min)-1;与碱解相比,酶解是剩余污泥联合水解的限速步骤。研究结果可为污泥联合水解工艺产蛋白质的产业化应用提供必要的技术参数。     

叶腊石耦合微波改善燃料乙醇厌氧消化污泥脱水性能

利用金刚石生产废物叶腊石耦合微波对燃料乙醇厌氧消化污泥(FEADS)进行处理,探讨该处理方法对FEADS脱水性能的改善效果及机理。结果表明:含水率为97.65%的FEADS,投加叶腊石粉(2g/L)后沉降性能大幅提高,20 min时沉降比(SV)由70.2%减小为54.3%;经叶腊石粉(2g/L)耦合微波(640W、2min)处理后脱水性能大幅提高,污泥比阻(SRF)由1.21×10~(13)m/kg减小为7.23×10~(12) m/kg,可压缩系数由1.33减小为0.63;扫描电镜表明,叶腊石耦合微波处理后FEADS水分容易通过;热重曲线中失重峰明显滞后,显示叶腊石耦合微波处理改善了FEADS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...