光Fenton氧化破解剩余污泥和改善污泥脫水性能

目前傳統(tǒng)的污泥預(yù)處理技術(shù)有機(jī)械法、化學(xué)法、生物法及熱力學(xué)法等,而冷融處理是一種新型的、有效的污泥調(diào)理手段,不僅能夠改善污泥的脫水性能,使污泥顆粒結(jié)構(gòu)更加緊密,還可以減少結(jié)合水含量,同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥破解,加速后續(xù)的厭氧消化進(jìn)程等。本文分析了剩余污泥在-20℃左右的冰箱中冷凍不同時(shí)間(0h,6h,12h,18h,24h),記錄完全凍結(jié)的時(shí)間。冷凍結(jié)束后,在室溫(約22℃)條件下進(jìn)行解凍,記錄解凍時(shí)間,然后分析其理化性質(zhì)、脫水性能和沉降性能。結(jié)果表明,在-24℃時(shí),完全冷凍時(shí)間為3.5h,完全冷凍后在室溫22℃時(shí),完全解凍時(shí)間為1.83h。結(jié)果還表明,隨冷凍時(shí)間的增加,剩余污泥的cod濃度、氨氮濃度不斷增加,ph不斷下降。

在城市污水處理廠(chǎng)運(yùn)行中,剩余污泥脫水性能的高低,將直接關(guān)系到污水處理性能的高低。因此,為提高污水處理廠(chǎng)剩余污泥脫水性能,需要我們切實(shí)加強(qiáng)污水處理工作的開(kāi)展,既要采取技術(shù)強(qiáng)化對(duì)其的處理,提升剩余污泥的脫水性能,而且還要在管理方面強(qiáng)化對(duì)其的處理,從而從多個(gè)方面強(qiáng)化剩余污泥的脫水性能,最終促進(jìn)污水處理廠(chǎng)的污水處理能力,在降低成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

提高污泥脫水性能是污泥減量化的關(guān)鍵,污泥脫水前進(jìn)行調(diào)理可提高其脫水性能。近年來(lái),fenton試劑被認(rèn)為是有效的污泥調(diào)理劑。綜述了近十年通過(guò)fenton反應(yīng)調(diào)理污泥以提高污泥脫水性能的研究進(jìn)展。從污泥自身性質(zhì)出發(fā),分析影響污泥脫水性能因素,闡述fenton反應(yīng)調(diào)理污泥的機(jī)理；探討fenton反應(yīng)調(diào)理污泥的影響因素和最佳條件；總結(jié)近年來(lái)針對(duì)fenton反應(yīng)調(diào)理污泥過(guò)程的問(wèn)題而出現(xiàn)的fenton與其他方法聯(lián)用的技術(shù)。最后,對(duì)基于fenton反應(yīng)的污泥調(diào)理技術(shù)的研究方向提出了建議。

通過(guò)混合水平有交互作用的正交試驗(yàn),考察超聲時(shí)間、超聲頻率、超聲功率和超聲脈沖比及超聲時(shí)間與頻率、時(shí)間與功率和功率與頻率因素間交互作用對(duì)剩余污泥超聲破解效果的影響.研究結(jié)果表明:超聲破解污泥的最佳參數(shù)組合為超聲時(shí)間7min,超聲頻率20khz,超聲功率600w,超聲脈沖比3∶1;3個(gè)因素間的交互作用不明顯.考察超聲破解7個(gè)不同mlss(混合液懸浮固體濃度)污泥的情況,當(dāng)適當(dāng)提高污泥濃度時(shí)破解效果更佳;考察超聲破解污泥時(shí)間曲線(xiàn),超聲破解污泥40min后各指標(biāo)的破解率增加緩慢,在15~20min時(shí)超聲破解污泥的能量利用率最高.

超聲波處理法是機(jī)械破解污泥細(xì)胞的一種,屬于物理方法。該法操作簡(jiǎn)單、污泥破解速度快、適用范圍廣,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。本文采用超聲波技術(shù)破碎城市污水處理廠(chǎng)的剩余活性污泥,研究了不同作用時(shí)間超聲處理后污泥微觀(guān)結(jié)構(gòu)的變化,以及上清液中cod的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,超聲波破碎污泥絮體結(jié)構(gòu)及細(xì)胞的效果明顯,使其有機(jī)物質(zhì)釋放進(jìn)入液相中,cod隨超聲作用時(shí)間增加而增加。

超聲波處理法是機(jī)械破解污泥細(xì)胞的一種,屬于物理方法。該法操作簡(jiǎn)單、污泥破解速度快、適用范圍廣,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。本文采用超聲波技術(shù)破碎城市污水處理廠(chǎng)的剩余活性污泥,研究了不同作用時(shí)間超聲處理后污泥微觀(guān)結(jié)構(gòu)的變化,以及上清液中cod的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,超聲波破碎污泥絮體結(jié)構(gòu)及細(xì)胞的效果明顯,使其有機(jī)物質(zhì)釋放進(jìn)入液相中,cod隨超聲作用時(shí)間增加而增加。

通過(guò)不同臭氧投加量對(duì)剩余污泥的破解試驗(yàn),系統(tǒng)地研究了臭氧破解過(guò)程中剩余污泥基質(zhì)和上清液中相關(guān)指標(biāo)的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明,臭氧破解能夠有效減少污泥中固體物質(zhì)的含量,在臭氧投加量為250mg/g(o3/ts)的條件下,總殘?jiān)?ts)和揮發(fā)性固體(vs)分別減少了31.33%和35.59%;臭氧破解使得污泥上清液中的溶解性化學(xué)需氧量(scod)、總氮、總磷、氨氮含量均明顯上升,ph值則呈下降趨勢(shì),但降幅不大。

以某生活污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的剩余污泥為研究對(duì)象，采用有機(jī)高分子調(diào)理劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（cpam）對(duì)濃縮池出口污泥進(jìn)行了調(diào)理，以污泥比阻為主要指標(biāo)考察了投藥量、調(diào)理劑濃度、ph值和攪拌強(qiáng)度對(duì)污泥過(guò)濾脫水性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在適宜調(diào)理?xiàng)l件為：投加量為48mg／l、濃度為0．12％、ph值為7（未調(diào)節(jié)）、快速攪拌強(qiáng)度為130r／min、慢速攪拌強(qiáng)度為40r／min。污泥經(jīng)過(guò)cpam調(diào)理后，其比阻可降低77％。

以某生活污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的剩余污泥為研究對(duì)象,采用有機(jī)高分子調(diào)理劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(cpam)對(duì)濃縮池出口污泥進(jìn)行了調(diào)理,以污泥比阻為主要指標(biāo)考察了投藥量、調(diào)理劑濃度、ph值和攪拌強(qiáng)度對(duì)污泥過(guò)濾脫水性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在適宜調(diào)理?xiàng)l件為:投加量為48mg/l、濃度為0.12%、ph值為7(未調(diào)節(jié))、快速攪拌強(qiáng)度為130r/min、慢速攪拌強(qiáng)度為40r/min。污泥經(jīng)過(guò)cpam調(diào)理后,其比阻可降低77%。

探討污泥中絲狀真菌對(duì)污泥脫水性能的影響及其機(jī)制,對(duì)生物法強(qiáng)化污泥脫水技術(shù)的發(fā)展具有重要意義.本研究從剩余污泥中分離篩選可以提高污泥脫水性能的絲狀真菌,并分析其改善污泥脫水性能的具體機(jī)制.結(jié)果表明,在剩余污泥中存在著可以促進(jìn)污泥脫水性能改善的絲狀真菌,從中分離篩選出1株毛霉屬的真菌mucorcircinelloideszg-3,該菌對(duì)改善污泥脫水性能具有良好的效果.該絲狀真菌處理剩余污泥過(guò)程中污泥的脫水性能改善效果主要受到接種方式、接種濃度和污泥含固率的影響,其最適接種方式為菌絲體接種,最適接種濃度為10%,最適污泥含固率約為4%.在最適條件下處理污泥可使污泥比阻降低75.1%,顯著改善污泥的脫水性能,并且處理后污泥溶液的cod值約為310mg·l-1,處理后的污泥仍具有良好的沉降性能.m.circinelloideszg-3處理剩余污泥過(guò)程中,污泥脫水性能的改善主要與污泥胞外聚合物(eps)的降解和污泥ph的降低有關(guān).因此,采用m.circinelloideszg-3處理剩余污泥是一種非常有潛力的新型污泥調(diào)理技術(shù).

污泥脫水濃縮裝置是針對(duì)進(jìn)入污泥脫水機(jī)的剩余污泥含泥量低，工作效率低而研制的。它可將剩余污泥先進(jìn)行絮凝濃縮處理后，再二次加入絮凝劑絮凝進(jìn)入污泥脫水機(jī)脫水。剩余污泥進(jìn)入污泥脫水機(jī)之前，其中已有一半以上的水在濃縮罐內(nèi)被分離出來(lái)，使剩余污泥中含泥量超過(guò)1％以上，這樣使進(jìn)入污泥脫水機(jī)中的剩余污泥量提高一倍以上。即提高了單位時(shí)間內(nèi)的污泥處理量，減少污泥脫水機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，

以濃縮混合污泥為試驗(yàn)對(duì)象,研究了絮凝劑的種類(lèi)、用量、污泥的性質(zhì)等對(duì)滾壓式污泥脫水機(jī)脫水效果的影響,為改善滾壓式脫水機(jī)的脫水性能提供理論指導(dǎo)。

利用中試規(guī)模的人工濕地對(duì)污泥進(jìn)行了為期4a的生態(tài)穩(wěn)定化處理。系統(tǒng)占地80m2,填料層厚度為0.6m,超高0.5m,濕地植物選用蘆葦。系統(tǒng)前2a為污泥負(fù)荷期,后2a自然穩(wěn)定期。進(jìn)泥ts、vs、含水率分別為平均22.34g/l、7.76g/l和97%,污泥負(fù)荷平均0.691kg(ts)/m2.d。在第1a的系統(tǒng)調(diào)整期內(nèi),滲濾液cod去除率在60%~80%;而第2acod去除率低于第1a,為40%~50%;出水cod在100~200mg/l之間。在負(fù)荷期內(nèi),隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),也即隨著污泥積存厚度的增加,滲濾液透過(guò)積泥層的時(shí)間變化不定,即滲濾液并非均勻下滲,而是部分滲濾液優(yōu)先沿阻力最小的植物莖壁、根系以及積存污泥中大的孔隙向下流動(dòng)。在第3a和第4a的自然穩(wěn)定期內(nèi),污泥脫水較為充分,含水率分別降至平均34.3%和30.5%;污泥有機(jī)質(zhì)含量分別降至平均16.8%和10.24%;穩(wěn)定化污泥的全氮和全磷含量分別為平均0.98%和0.27%。對(duì)比發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)內(nèi)植物量和植物營(yíng)養(yǎng)成分都比野生植物高。

介紹了剩余污泥的資源化利用技術(shù),包括農(nóng)業(yè)利用、建材利用、能源利用、制取微生物絮凝劑等。這些技術(shù)能夠充分利用污泥本身的特點(diǎn)進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量利用,既解決了污泥的出路問(wèn)題,又開(kāi)發(fā)了新的資源,符合可持續(xù)發(fā)展的需求。在此基礎(chǔ)上,對(duì)剩余污泥資源化發(fā)展提出建議和展望。

闡述了國(guó)內(nèi)外剩余污泥破解技術(shù)現(xiàn)狀,結(jié)合理論與實(shí)踐,通過(guò)對(duì)各種方法的綜合性分析,指出了現(xiàn)存技術(shù)的利弊,重點(diǎn)介紹了輻照技術(shù)在剩余污泥破解中的應(yīng)用,并對(duì)剩余污泥破解技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了分析。

采用高壓脈沖電凝-fenton氧化工藝對(duì)制藥廢水進(jìn)行處理,探討了進(jìn)水ph值、極板間距、反應(yīng)時(shí)間、h2o2投加量等因素對(duì)去除制藥廢水codcr的影響。研究表明:高壓脈沖電凝-fenton氧化法的最佳工況條件為:進(jìn)水ph值為4左右、極板間距為20mm、電流強(qiáng)度為10a、高壓脈沖電凝反應(yīng)時(shí)間為45min、h2o2投加量為4ml/l、fenton氧化時(shí)間為60min。在此反應(yīng)條件下,該處理工藝對(duì)codcr去除率為36.5%～39.2%,廢水m(bod5)/m(codcr)從0.13提高到0.37,可生化性大大提高,為后續(xù)處理工藝的達(dá)標(biāo)排放奠定了基礎(chǔ)。

利用超聲波對(duì)剩余污泥進(jìn)行破解,采用正交試驗(yàn)方法,選擇超聲時(shí)間、超聲頻率、超聲功率和超聲脈沖比作為試驗(yàn)因素,考察各因素對(duì)污泥破解效果的影響。選擇破解后污泥上清液中溶解性化學(xué)需氧量(scod)、總磷(tp)、氨氮、硝氮、蛋白質(zhì)、核酸和肽聚糖的質(zhì)量濃度作為評(píng)價(jià)指標(biāo),分別采用綜合平衡法和綜合評(píng)分法進(jìn)行分析,結(jié)果表明:超聲波破解污泥的最佳參數(shù)組合為超聲時(shí)間10min,超聲頻率20khz,超聲功率600w,超聲脈沖比2∶1;所考察的4個(gè)因素對(duì)污泥破解效果的影響順序?yàn)槌晻r(shí)間>超聲脈沖比>超聲頻率>超聲功率;超聲時(shí)間對(duì)肽聚糖質(zhì)量濃度的影響非常顯著,超聲頻率對(duì)肽聚糖質(zhì)量濃度的影響顯著,超聲脈沖比對(duì)肽聚糖和總磷質(zhì)量濃度影響顯著。

以污泥比阻降低率和泥餅含水率為評(píng)價(jià)指標(biāo),采用fe~0/h_2o_2類(lèi)芬頓法提高污泥脫水性能,研究初始ph、fe~0投加量、h_2o_2投加量對(duì)污泥脫水性能的影響,并探究其調(diào)理機(jī)理。結(jié)果表明,當(dāng)初始ph為2.5,fe~0、h_2o_2投加量分別為750、20mg/gts時(shí),污泥比阻降低率為93.7%,泥餅含水率為73%,零價(jià)鐵回收率為98.3%。fe~0重復(fù)利用10次后,比阻降低率仍能保持在90%以上。類(lèi)芬頓法能夠有效降解污泥胞外聚合物,破壞其絮體結(jié)構(gòu),導(dǎo)致污泥粒徑減小,并釋放部分結(jié)合水,從而有效改善污泥脫水性能。

[目的]探討超聲波對(duì)污泥脫水性能的影響及其機(jī)理。[方法]以城市生活污水處理廠(chǎng)的剩余活性污泥為研究對(duì)象,對(duì)超聲波處理時(shí)間和聲能密度對(duì)污泥脫水性能的影響進(jìn)行研究,并初步探討超聲波改善污泥脫水性能的機(jī)理。[結(jié)果]隨著超聲波處理時(shí)間的增加,污泥顆粒粒徑逐漸變小,污泥cst呈先減小后增大趨勢(shì),當(dāng)超聲時(shí)間為8s時(shí)達(dá)最小值(75.7s),污泥濾液cod值呈明顯上升趨勢(shì);隨著聲能密度的增大,污泥顆粒粒徑逐漸變小。但超聲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和聲能密度過(guò)大均可導(dǎo)致污泥脫水性能變差。超聲波改善污泥脫水性能可能是由于超聲波通過(guò)調(diào)整污泥結(jié)構(gòu),促使污泥結(jié)構(gòu)重組,改變污泥中水的存在形態(tài),使污泥中難去除的結(jié)合水釋出,從而轉(zhuǎn)化成易脫的自由水所致。[結(jié)論]該研究可為超聲波的工業(yè)應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

為了降低污泥的含水量,采用了單摻固化材料和機(jī)械壓濾的方法進(jìn)行脫水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,單摻20%的水泥或石灰后污泥的含水量在63%左右,含水量隨著養(yǎng)護(hù)齡期的變化不明顯;摻加鹽、粉煤灰、高爐礦渣等固化材料再壓濾的方法,脫水效果比較好,其中添加鹽與粉煤灰的效果最好,壓濾脫水后的泥餅含水量降低到了35.0%;摻加固化材料再壓濾的方法,脫水效果明顯好于單摻固化材料。試驗(yàn)結(jié)果有一定的應(yīng)用價(jià)值。

在印染廢水治理工藝流程中,會(huì)分離和產(chǎn)生出大量的有毒有害污泥,為避免二次污染,選擇合適的污泥處理方法顯得很重要。在張家港市,小型企業(yè)常由于投資限制而較多采用自然干化法,但因?yàn)橛∪疚勰嗥涮赜械呐菽?、粘性大、短小纖維量較多等因素影響,加上江南地區(qū)多雨的氣候,自然干化的效果一般較差。故大中型企業(yè)基本上采用直接機(jī)械脫水來(lái)降低污泥含水率。以便于鏟運(yùn)并作最終處理。

全球氣候大會(huì)以及中國(guó)政府在co2減排方面的承諾使剩余污泥厭氧消化產(chǎn)生能源這一老生常談的問(wèn)題再次受到關(guān)注.污泥生物細(xì)胞裂解/水解是限制厭氧消化效率的重要瓶頸,而污泥預(yù)處理技術(shù)可有效提高細(xì)胞破裂、水解效果,最大限度地發(fā)掘出剩余污泥中的有機(jī)能源.目前全球研發(fā)的污泥預(yù)處理技術(shù)多種多樣,其中既有具備工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的超聲波、聚焦脈沖等預(yù)處理方法,也有研究較多的熱解、堿處理等預(yù)處理方式,而投加生物制劑的預(yù)處理技術(shù)也越來(lái)越受到人們的重視.本文按污泥預(yù)處理性質(zhì)將各種方法分成物理/機(jī)械、化學(xué)、生物以及聯(lián)合處理幾大類(lèi),分別介紹了各種污泥預(yù)處理方法的原理、特點(diǎn)、研究進(jìn)展以及應(yīng)用前景.