化學調(diào)理

污泥調(diào)理是改善城市污水處理廠剩余污泥脫水性能的一個重要手段。電化學調(diào)理是一種新型的污泥調(diào)理技術，前期研究結果表明，通過5-20V、0.1-1.0A的電流作用30 min后，可大幅提高污泥脫水性能及降低污泥后續(xù)調(diào)理的調(diào)理劑添加量。然而，電化學調(diào)理電極材料及極板型式的選擇、輔助藥劑的篩選及最優(yōu)配比、電化學與輔助藥劑共調(diào)理作用的機理、電化學調(diào)理后污泥中重金屬及有機污染物變化情況等問題都尚需探明。本項目擬采用環(huán)境工程學、生物學和電化學等方法，在確定最優(yōu)電極材料及極板型式的基礎上，篩選促進電化學調(diào)理輔助藥劑，結合電化學調(diào)理過程中污泥胞外聚合物、有機組分、zeta電位、污泥粘度、污泥形態(tài)等的變化與污泥脫水性能相關指標的分析，闡明電化學調(diào)理大幅提高污泥脫水性能的工藝原理和反應機理，建立電化學與輔助藥劑共調(diào)理過程中的反應動力學模型，為推動該技術的進一步發(fā)展提供理論指導及技術支持

本課題以城市污水廠產(chǎn)生的剩余污泥為研究對象，針對污泥脫水難的問題，采用電化學預處理對污泥進行調(diào)理，系統(tǒng)地研究了電化學預處理方法對污泥比阻、CST、zeta電位、微觀結構的影響，結合污泥上清液EPS的變化，分析了電化學預處理促進污泥脫水性能提高的機理。應用響應曲面法，確定了電化學預處理對污泥脫水性能影響的最佳工藝參數(shù)，在此基礎上，進一步深化研究了藥劑調(diào)理與電化學處理聯(lián)用對污泥脫水性能的影響。研究結論主要有： （1）采用不同的電化學電壓，電解時間和電極間距處理污泥，考察電化學對污泥脫水性能的效果。通過研究表明，50 V和5 min的電化學預處理為最適處理條件。皮爾森系數(shù)分析表明，EPS和多聚糖與標準化CST值具有較好的正相關關系。 （2）掃描電鏡結果表明，電化學預處理使污泥絮體遭到破壞，細胞發(fā)生裂解，使細胞間隙水和胞內(nèi)物質(zhì)釋放到溶液中，在一定程度上可使污泥脫水性能得到改善。 （3）通過響應面法優(yōu)化實驗條件，建立多變量多項式方程用來描述電化學預處理過程，得出最適電解電壓、電解時間和電極間距分別為 21 V，12 min 和 5 cm，此時污泥的 CST 減小率為 22.15% 。最佳實驗條件下的得出的CST減小率為18.8 ± 3.1%，表明實驗值和多項式公式得出的預測值具有很好的擬合性。 （4）電化學預處理和PAM添加劑的聯(lián)合調(diào)理作用可有效地提高污泥的脫水性能。通過電化學預處理，可使PAM用量減小50％，標準化CST值減小了36.8％。電化學預處理與表面活性劑聯(lián)合作用對污泥進行調(diào)理，結果表明，陽離子表面活性劑CTAB調(diào)理對污泥脫水性能具有較好的效果，最佳添加量為2000 mg/L，在電化學預處理條件下，調(diào)理劑CTAB的用量減少66.7% 。陰離子表面活性劑SDS和非離子型表面活性劑Triton X-100對污泥脫水性能提高具有負面效應。EPS濃度，污泥粘度和污泥的zeta電位是導致污泥脫水性能發(fā)生變化的主要因素。 （5）通過電化學處理中試實驗結果表明，在較低污泥濃度條件下，較低的電化學處理條件對污泥的脫水性能起促進作用；在中等污泥濃度條件下，15 V，30 min為最佳電化學處理條件；在高污泥濃度條件下，高電壓處理條件能較好地改善污泥脫水性能。中試裝置運行費用較低。污泥經(jīng)電化學處理后，CST值明顯降低。每噸污泥電化學處理的動力費用為0.75元/噸。 2100433B

先后承擔了國家863高科技研究計劃、國家自然科學基金、國家科技支撐計劃、山東省科技廳、山東省環(huán)保廳等有關市政污泥處理處置方面的科研課題10余項，擁有該領域期刊論文、專利等知識產(chǎn)權20余項。在市政污泥的厭氧消化、深度脫水的化學調(diào)理、好氧堆肥、低成本自動化脫水設備、污泥干化工藝與設備、污泥干化焚燒過程中的尾氣處理、各種工業(yè)污泥的減量化與資源化處置等領域有較強的技術儲備和研發(fā)能力。 2100433B