Fenton试剂与CPAM联合调理对污泥脱水效果的影响研究

含水率是影响污泥处置效果与成本的重要因素,通过泥饼含水率、上清液COD、蛋白质、多糖质量浓度、污泥粒径等指标,研究了阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和Fenton试剂单独及联合调理对污泥脱水效果的影响,初步探讨其调理机制.结果表明,CPAM阳离子度越高,脱水效果越好,且酸性条件有利于改善CPAM的污泥脱水效果.Fenton试剂H2O2投加量越高,污泥脱水效果越好.Fenton试剂与CPAM联合调理时污泥脱水效果更为显著,投加FeSO4=2 g.L-1、H2O2=6 g.L-1,污泥含水率由原泥的85.5%降低至76.7%,再投加CPAM 3 kg.t-1联合调理后污泥含水率降至74.8%.Fenton试剂对胞外聚合物的破解作用使污泥粒径变小,比表面积增大,释放部分的吸附水和内部水;CPAM与Fenton试剂的联合调理,将分散的污泥絮体凝聚,污泥平均粒径由35.16μm增至50.50μm,比表面积由未加入CPAM的0.39 m2.g-1降至0.20 m2.g-1,联合调理对污泥脱水效果的改善作用优于单一絮凝剂调理.     

草酸、壳聚糖与CaO联合调理对污泥脱水性能的影响

为提高剩余污泥脱水性能,本文采用单因素实验确定草酸、壳聚糖和CaO各因素的影响水平范围,基于响应曲面优化法建立了污泥滤饼含水率预测模型,通过粒子群算法计算污泥滤饼含水率预测模型,优化草酸、壳聚糖与CaO联合调理污泥脱水的最佳配比,并分析了污泥调理过程中胞外聚合物（EPS）的变化特性,深入解析了污泥脱水的关键机制.结果表明,草酸、壳聚糖与CaO联合调理污泥能明显提高污泥脱水性能,调理后的污泥滤饼含水率为64.017%,最佳投加量分别为0.377,0.029,0.040g/g;模型拟合度良好（R²=0.9651）,方差分析表明草酸对于污泥滤饼含水率的影响为主要因素;草酸投加量与溶解型EPS（SL-EPS）呈显著正相关关系,而与紧密型EPS（TB-EPS）呈显著负相关关系.该研究成果可为剩余污泥脱水性能的提高提供技术与方法参考.     

基于RSM模型对污泥联合调理的参数优化

研究了CaO、PAFC联合表面活性剂(1227)预处理对污泥脱水性能的影响,以污泥滤饼含水率(WC)和毛细吸水时间(CST)作为评价指标进行单因素实验,得出药剂投加量的最佳范围.然后通过以响应曲面优化法(RSM)为依据的Box-Behnken实验,建立了滤饼含水率和CST减少率二次多项式预测模型,进而得到联合调理的最佳工艺参数.结果表明,联合调理能够明显提高污泥的脱水性能,CaO、PAFC和1227的最佳药剂量分别为42.00,60.40,80.89mg/g,此条件下滤饼含水率为(68.30±0.26)%,CST减少率为(87.30±0.32)%.同时,在最优条件下进行了验证实验,结果与模型预测值基本吻合,表明基于响应曲面法所得的最佳工艺参数准确可靠,对相关污泥处理及条件优化具有一定的指导意义.     

混凝调理印染污泥脱水研究

通过对佛山市某工业园集中式印染污水处理厂的污泥进行调查和研究,分别考察了单独使用聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(CPAM)以及两种混凝剂联合使用调理印染污泥效果。实验表明:使用单一调理剂PAC、CPAM时,污泥离心脱水后含水率分别为89.02%和84.88%。经真空抽滤,测得污泥比阻为3.46×1012,0.687×1012m/kg,所得泥饼含水率分别为77.04%和75.24%。使用两种混凝剂联合调理印染污泥,离心后污泥含水率为86.18%。真空抽滤脱水后,污泥比阻为6.007×1012m/kg,滤饼含水率为75.28%。因此针对该污水厂产生的印染污泥,优选投加CPAM,投加量为50 mg/L。     

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±...     

非离子表面活性剂对污泥调理脱水效果的影响

现有污泥脱水技术仅使污泥含水率降到80%左右,难以满足日益严格的污泥处置要求.以污泥比阻（SRF）、脱水率为考察指标,比较了两大类非离子型表面活性剂（辛基酚聚氧乙烯醚OPEO型和烷基糖苷APG）对剩余污泥的脱水效果,并对原泥及调理后污泥进行了显微观察.结果表明,非离子表面活性剂可使污泥絮体粒径变小,不规则程度降低,改善了污泥的脱水性能,而且烷基糖苷APG脱水效果优于OPEO型.APG投加量为0.05%干固体时,污泥比阻即可降低到原泥的42%,脱水率可达到93%.以烷基糖苷APG为调理剂进行板框脱水实验,结果表明,当APG投加量为0.05%干固体时,脱水泥饼含水率比原泥脱水泥饼含水率低约10%,脱水率可达到97%.本研究为APG应用于污泥脱水,改善污泥脱水性能提供一些参考.     

城市污泥脱水速率与泥饼含水率的表征差异性研究

通过试验获得了多种不同来源污泥的脱水表观指标值(比阻和粘度)与脱水性能参数值(脱水速率和滤饼含水率),并对其相关性进行了研究分析.研究结果表明,采用常规的表观指标表征污泥的脱水性能存在差异性,污泥比阻(SRF)可以很好地表征污泥的脱水速率,与其呈良好的负线性关系(调理前:R2=0.914,调理后:R2=0.839),而SRF与滤饼含水率的线性关系不显著,只能进行辅助或定性分析.粘度可以很好地表征污泥滤饼含水率(调理前:R2=0.936,调理后:R2=0.843);但仅在高粘度水平下,粘度与污泥脱水速率才表现出负线性关系,但拟合度较低(R2=0.647),在低粘度污泥体系中,粘度不是影响污泥脱水速率的关键因素.     

典型污泥化学调理脱水实验研究

以印染厂、造纸厂、给水厂、城镇污水厂水处理产生污泥为研究对象,先对典型污泥的性质进行了探究,然后分别投加FeCl3、聚丙烯酰胺(PAM)调理剂,经抽滤和压滤实验,综合考察污泥滤饼的含水率、比阻、浊度等指标。结果表明,造纸污泥的比阻(SRF)最高(为3.51×109s2/g),束缚水含量和滤饼含水率最低,分别为13.3 g/g干泥和79.6%,比阻决定了脱水速率,含水率与束缚水含量呈负相关;污水厂污泥、印染污泥、造纸污泥最佳FeCl3投加量分别为10%、9%、8%,压滤后含水率分别为65.4%、60.9%、62.7%。最佳PAM投加量分别为0.2%、0.4%、0.3%,压滤后含水率分别为63.1%、59.6%、62.1%。污水厂污泥含水率最高,说明纯生化污泥一般较难脱水,污水厂污泥经复合调理(PAM、FeCl3投加量降至0.15%、4%),含水率降至60.3%,说明复合调理效果较好,且单一药剂的投加量减小。     

城市污水处理厂厌氧消化污泥调理脱水性能研究

通过在污水厂实地取样,首先用阳离子聚丙烯酰胺(cationic polyacrylamide,CPAM)调理储泥池混合污泥与消化污泥,比较2种污泥投药前后的毛细吸水时间(capillary suction time,CST),发现消化污泥的CST明显小于储泥池的污泥。然后,检测这2种污泥的调理过程中Zeta电位的变化,并研究了挥发性悬浮物(volatile suspended solids,VSS)、总悬浮固体(total suspended solid,TSS)蛋白质、多糖以及胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)总量对脱水效果的影响。结果表明投药后消化污泥脱水性能优于混合污泥,最佳投药量为4‰~4.5‰;污泥中VSS/TSS越高,污泥脱水效果越差;污泥中蛋白质含量是影响污泥脱水效果的重要因素之一,其含量低于26.5%时,污泥压滤后含水率随蛋白质含量升高而升高,但当蛋白质含量高于26.5%时,无明显变化规律。     

基于Fe3+/EDTA-2Na的类芬顿对剩余污泥脱水性能的影响

剩余污泥的高含水率限制了对其后续处理以及资源化利用. 为了改善污泥脱水性能,利用Fe3+/EDTA-2Na类芬顿试剂作为调理剂强化污泥脱水,通过粒径分析、差示扫描量热仪(DSC)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对剩余污泥进行表征,探究其强化脱水机理. 结果表明:经过氧化调理后的污泥泥饼含水率降至67.8%,并有62.32%的结合水得以释放. 污泥胞外聚合物(EPS)结构被氧化破解,紧密结合的胞外聚合物(TB-EPS)中的多糖和蛋白质浓度显著减少;污泥絮体减小,但从SEM图可以看出絮体结构变得规整、平滑,且出现不规则孔洞,增加了污泥水分的输送通道,改善了污泥的脱水性能. FTIR分析表明,氧化处理后的污泥清液中水的吸收峰变小,多糖和蛋白质对应的吸收峰增强,而富里酸对应的峰消失. 研究显示,基于Fe3+/EDTA-2Na类芬顿的污泥调理可以高效氧化破解污泥,提高污泥脱水性能.      

含油污泥减量化及影响因素研究

对某炼油厂含油污泥进行了减量化处理,并研究了影响污泥减量化的影响因素。研究表明,以三氯化铁、阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)和生石灰复合调质处理含油污泥后,经过55 kPa(绝)抽滤,可使含水率由98.6%下降到70.3%,体积减少为原来污泥脱水后体积的71.43%,大大降低了含油污泥的体积,实现了含油污泥的减量化。以PR-A复合药剂为调质剂,在温度为70℃～80℃,pH值为4.0～5.0,搅拌时间为30 min条件下,经55 kPa(绝压)抽滤后,含油污泥的处理效果最好,滤饼含水率可达到70.3%,进一步方便含油污泥的后续处理,有利于污泥的资源化利用和无害化处理。     

铝、铁、钛3种金属盐基混凝剂调理污泥的性能比较

以铝盐、铁盐和钛盐混凝剂为研究对象,重点比较了3种混凝剂的污泥调理性能.通过测定调理前后污泥比阻、胞外聚合物中蛋白质和多糖的含量变化,结合三维荧光光谱与分子量变化分析及调理前后污泥尺寸大小与颗粒表面形貌变化,系统比较了它们对污泥的调理性能,并揭示了调理机制.3种无机混凝剂的污泥调理能力依次为:聚合氯化铝(PAC)、钛凝胶混凝剂(TXC)、聚合硫酸铁(PFS);调理后,污泥胞外聚合物中蛋白质和多糖含量明显降低;PFS和TXC对有机物的结合能力要强于PAC,疏松结合的胞外聚合物中多糖含量是影响污泥脱水性能的关键因素;调理过程中3种混凝剂所形成污泥颗粒的大小顺序为:TXCPFSPAC,所形成污泥颗粒的大小并非影响污泥脱水性能的关键因素,无机混凝剂电中和能力和与有机物的络合能力共同影响无机混凝剂的污泥调理性能.本研究为污泥调理混凝剂的选取提供了实验和理论依据.     

酸-低热联合处理对剩余污泥脱水性能的影响

为有效降低城市污水处理厂剩余污泥含水率,通过酸-低热（温度 < 100℃）联合处理污泥,探索该方法对污泥的脱水性能.研究不同pH、反应温度、反应时间对污泥脱水性能的影响,并对污泥上清液中SCOD、蛋白质、多糖的浓度以及污泥Zeta电位和污泥形貌进行分析,初步探讨其脱水的作用机理.结果表明:①酸-低热联合处理污泥时,污泥溶解性有机质大量释放,经过40 min反应,上清液中SCOD浓度达到925.76 mg/L,表明该方法能有效破解污泥EPS（胞外聚合物）,释放内部结合水.②原污泥Zeta电位为-14.10 mV,酸-低热联合处理后降至-3.49 mV,污泥颗粒之间的静电斥力显著降低.③酸-低热联合处理有利于污泥的絮凝作用,显微镜观察处理后的污泥絮凝物大且结构紧密,污泥脱水性能得到改善.④试验获得的最佳处理条件为pH 3、温度90℃、加热时间40 min,在该条件下,污泥真空脱水初始速率可达20.67 mL/min（以80 g原泥计）,泥饼真空抽滤后含水率可降至63.05%.研究显示,酸-低热联合处理可有效提高剩余污泥脱水性能,并能释放较多溶解性有机质,抽滤后污泥含水率可降至接近60%,是一种可行的低能耗污泥脱水方法.      

芬顿试剂氧化对污泥脱水性能的影响

利用芬顿试剂调理污泥,以W_C(污泥滤饼含水率)和CST(毛细吸水时间)作为评价污泥脱水性能的指标,通过分析污泥中各层ρ(EPS)(EPS为胞外聚合物)和上清液中小分子有机物质量浓度来阐明污泥脱水性能的变化. 结果表明:芬顿试剂调理可促进EPS氧化分解,TB-EPS(紧密结合的胞外聚合物)破解转化为LB-EPS(松散结合的胞外聚合物)和S-EPS(上清液层胞外聚合物),大幅降低W_C和CST. 试验中当pH为4,w(H₂O₂)和 w(Fe2+)均为40 mg/g时,ρ(EPS)降低了33.04%,W_C和CST分别降至63.36%和28.7 s. Pearson相关性分析表明,ρ(TB-EPS)与W_C和CST均存在显著的正相关性(P＜0.01),是影响污泥脱水性能的重要因素,而ρ(LB-EPS)和ρ(S-EPS)与污泥脱水性能的相关性较低. 液相色谱分析表明,随着芬顿试剂投加量的增大,EPS等有机物分解程度增大,污泥上清液中小分子有机物种类明显增多,其质量浓度显著升高,ρ(甲酸)和ρ(乙酸)分别由原污泥的52.72、15.99 mg/L升至446.05、522.36 mg/L.      

Optimizing sludge dewatering with a combined conditioner of Fenton's reagent and cationic surfactant

Enhancing sludge dewatering is of importance in reducing environmental burden and disposal costs. In this work, a cationic surfactant, cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB), was combined with Fenton's reagent for sludge dewatering. Results show that the Fenton-CTAB conditioning significantly promotes the sludge dewatering. Using combined techniques of response surface methodology and uniform design, dosages of Fe²⁺, H₂O₂, and CTAB for water content response were optimized to be 89, 276, and 233?mg/g dry solids (DS), respectively. The water content of sludge decreased from 79.0% to 66.8% under the optimal conditions. Compared with cationic polyacrylamide, the Fenton-CTAB system exhibited superior sludge dewatering performance. To gain insights into the mechanisms involved in sludge dewatering, the effects of Fenton-CTAB conditioning on the composition of extracellular polymeric substances (EPS) and the morphology of the sludge flocs were investigated. The decomposition of EPS into some dissolved organics and the release of proteins in tightly bound EPS facilitated the conversion of bound water to free water and further reduced the water content of sludge cake. After conditioning, morphology of sludge showed aggregation. Overall, the enhanced sludge dewatering by Fenton-CTAB treatment provides an efficient way for management of sewage sludge.     

丝状真菌调理对柠檬酸污泥脱水性能的影响

利用实验室分离的丝状真菌Aspergillus niger SS5对柠檬酸污泥进行了污泥脱水前的生物调理.结果表明,菌液浓度和调理时间是影响污泥脱水性能的主要因素,调理后污泥的脱水性能、沉降性能均有明显改善,调理后的污泥负电荷减少,粒径显著增大,结合水含量比未投加菌液的空白对照降低了近40%.同时,真菌调理显著降低了上清液COD及污泥各EPS层的蛋白质和多糖含量,EPS中蛋白质的降解与污泥结合水含量、D₅₀和Zeta电位显著相关,是影响柠檬酸污泥脱水性能改善的重要因素,且有机物的降解并未导致污泥pH值的显著变化,这和柠檬酸污泥拥有较大的酸碱缓冲容量有关.采用20mL/g DS的Aspergillus niger SS5调理柠檬酸污泥,调理3d可使泥饼含水率降至71.98%,且调理过程无化学药剂加入,更有利于柠檬酸等食品发酵类工业污泥的后续资源化综合利用.     

含油污泥调质影响因素研究

针对某炼油污水处理厂产生的含油污泥,采用调质-机械分离方法进行处理。考察温度、pH值和搅拌时间对含油污泥调质效果的影响。结果表明,以PR—A复合药剂为调质剂,在温度为70℃-80℃,pH值为4．0—5．0,搅拌时间为30min条件下,经55kPa（绝压）抽滤后,含油污泥的处理效果最好,滤饼含水率可达到70．3％,进一步方便含油污泥的后续处理,有利于污泥的资源化利用和无害化处理。     

污泥调理对氨基糖苷类耐药菌的削减作用研究

采用异养菌培养法比较了4种污泥调理方法（聚丙烯酰胺调理、Fe[III]/CaO调理、化学酸化调理以及生物沥浸调理）对脱水泥饼和脱水滤液中链霉素、庆大霉素、卡那霉素3种典型氨基糖苷类ARB的削减效果.结果表明,PAM调理未能有效削减脱水泥饼及滤液中的ARB;Fe[III]/CaO调理和生物沥浸调理大幅削减脱水泥饼中3种ARB,并且可完全去除脱水滤液中的ARB;化学酸化调理虽然可将脱水泥饼中的ARB削减0.83~1.65个数量级,但却使滤液中的ARB增加0.26~0.39个数量级.脱水泥饼中氨基糖苷类ARB的含量与调理污泥中微生物细胞裂解程度显著相关,说明调理过程导致的污泥微生物细胞裂解是脱水泥饼中ARB削减的主要原因.进一步研究表明,采用Fe[III]/CaO法、化学酸化法及生物沥浸法处理后的脱水泥饼自然放置过程中ARB的数量有反弹的趋势,存在一定的环境风险.     

应用聚丙烯酰胺对市政污泥脱水性能影响的研究

简述了污泥调理方法和调理剂的分类,分析论述了污泥调理时应注意的各种影响因素;污泥调理剂应以脱水性能好、用量少、产生二次污染小为优选.通过对市政污泥进行絮凝过滤试验,研究三种类型聚丙烯酰胺对污泥脱水性能的影响.试验结果表明:当阳离子型聚丙烯酰胺投加率为0.03%时,污泥脱水性能最好,过滤水量达65.3 ml,抽滤泥饼含水率最小,为71.8%;阴离子型聚丙烯酰胺投加率为0.05%时,污泥脱水性能最好,过滤水量达66.1 ml,抽滤泥饼含水率为72.5%;非离子型聚丙烯酰胺投加率为0.06%时,污泥脱水性能最好,过滤水量达65.2 ml,抽滤泥饼含水率为74.1%.证明了对有机物含量高的市政污泥,宜选聚合度较高的阳离子型有机高分子调理剂,其消耗量少,调理效果好.     

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.