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,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)近年來針對(duì)fenton反應(yīng)調(diào)理污泥過程的問題而出現(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,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,但降幅不大。

以某生活污水處理廠產(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cpam調(diào)理后，其比阻可降低77％。

以某生活污水處理廠產(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，使剩余污泥中含泥量超過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、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,也即隨著污泥積存厚度的增加,滲濾液透過積泥層的時(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題,又開發(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。

全球氣候大會(huì)以及中國政府在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,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.

隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的加快以及污泥處理率的提高,剩余污泥的產(chǎn)量也越來越大,如何將這些污泥無害化并進(jìn)行有效的利用,是世界各國共同重視的一個(gè)問題。該文總結(jié)了污泥的主要處理處置方法,且對(duì)國內(nèi)外的污泥處理處置現(xiàn)狀進(jìn)行闡述,并提出污泥的處置方向——厭氧消化。

污水廠在處理污水的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥,未經(jīng)穩(wěn)定處理的污泥將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染。根據(jù)世界各國污泥處理技術(shù)發(fā)展的趨勢和我國相關(guān)政策的導(dǎo)向,污泥資源化是未來污泥處理的主流。文中介紹了國內(nèi)外污泥資源化技術(shù)的發(fā)展近況,對(duì)現(xiàn)有的污泥資源化技術(shù)進(jìn)行了分類,以期為今后污泥的資源化利用與污染防治提供借鑒。

為尋求高效的mbr剩余污泥處理方法,利用搖瓶接種發(fā)酵試驗(yàn),考察了mbr剩余污泥經(jīng)微波預(yù)處理后的厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫量和底物變化情況。結(jié)果表明,mbr剩余污泥經(jīng)功率為400~700w的微波預(yù)處理3~4min后,能有效提高其scod和總糖含量,而ph值變化不大;預(yù)處理后的污泥接種產(chǎn)氫菌,能有效進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫,平均產(chǎn)氫率為8.48ml/gtcod;發(fā)酵產(chǎn)物vfa積累過多則會(huì)抑制氫氣的繼續(xù)產(chǎn)生。