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不同调理方法强化污水厂污泥脱水性能的对比

来源:admin日期:2020/02/26 浏览:

  北极星水治理网讯:摘要: 以上海某生计污水厂浓缩污泥为探索对象,以泥饼含水率和毛细吸水年光( CST) 为评判目标,编造比拟探索了芬顿( Fenton) 、超声波-集结硫酸铁( PFS) 、十二烷基磺酸钠( SDS) -氢氧化钠( NaOH) 、溶菌酶和卵白酶 K 共 5 种污泥调整步骤污泥脱水本能的深化成就。探索结果声明: 5 种调整体例中 Fenton 调整的脱水成就最好,调整后污泥泥饼含水率和 CST 划分为 64. 8%、43. 3 s,但其出现的强酸性废水和污泥或许会影响后续的治理处分; 技巧经济归纳剖判出现,超声波-PFS 结合调整是相对最优的污泥调整体例,超声波效用年光为 30 s,PFS 投加量为 15. 0 mg /g 时,污泥的泥饼含水率可抵达 70. 51%; 卵白酶 K 的调整成就显著优于溶菌酶; 然而,探索出现 SDS-NaOH 结合调整会导致污泥脱水本能恶化。

  赢余污泥高含水率是范围其后续治理与处分的紧张成分,若何有用低重污泥含水率是污泥治理的枢纽症结。为了深化污泥的脱水本能,百般物理、化学或生物调整步骤应运而生,网罗热治理、酸碱治理、超声治理、氧化剂治理以及生物酶治理等,重要通过伤害污泥多孔性的胶羽布局,促使污泥表面的片面胞表集结物( EPS) 和污泥溶胞开释大方多聚物进入液相,有利于污泥表面吸附水、勾结水向间隙水和自正在水的转化,比如 Fenton 调整、超声波调整、生物酶调整等; 别的,通过出席调整剂调剂污泥中多聚物的含量,坚持合理的阳离子浓度和离子比例,使污泥颗粒脱稳鸠合、增大污泥絮体,造造出有利于污泥脱水的境况条目,比如无机/有机高分子混凝剂、微生物絮凝剂[11]和表面活性剂等。然而,而今的探索重要针对某一种整体技巧,并且探索结论尚存正在差别,并缺乏对已有常用技巧的编造评定。

  本探索正在调研国表里探索近况的本原上,拣选Fenton 调整、超声波-PFS 结合调整、十二烷基磺酸钠( SDS) -NaOH 结合调整、溶菌酶调整、卵白酶 K 调整共 5 种调整体例举行污泥预治理,以泥饼含水率和毛细吸水年光( CST) 动作评判污泥脱水本能的目标,对以上 5 种调整体例的明显影响成分举行优化,并编造评定了各体例对污水厂污泥脱水本能的深化成就、利用条目及经济本钱等特质,以期为污水治理厂污泥预治理技巧拣选供应参考。

  实习所用污泥取自上海市闵行水治理运营有限公司出现的浓缩污泥,取回后速即放入 4 ℃冰箱中积蓄。实习污泥的根基性子如表 1 所示。

  划分量取 50 mL 污泥样品,对其先后举行分别体例的调整( 表 2) 。个中,Fenton 调整和 SDS-NaOH 结合调整实习将污泥样品置于磁力搅拌机上搅拌 1 h,超声波-PFS 结合调整实习时超声波频率为 40 kHz,溶菌酶调整和卵白酶 K 调整实习将污泥样品恒温水浴并搅拌 1 h,取出后举行污泥泥饼含水率和 CST 的测定。

  泥饼含水率的测定: 将 30 mL 待测污泥倒入布氏漏斗,正在-0. 1 MPa 恒压下线 s 内无滤液滴落即以为抽滤脱水竣工,采用 CJ/T 221—2005《都邑污水治理厂污检讨步骤》测定脱水泥饼的含水率。CST 的测定: 取 10 mL 待测污泥,采用毛细吸水年光测试仪( DFC-10A 型) 测定 CST。

  平常 认 为 Fenton 试剂氧化的最佳 pH 为 2 ~4,本实习中调剂污泥 pH 为 3。30%H2O2投加量为 30. 0 mg /g 时,Fe2+投加量对污泥脱水本能的影响如图 1a 所示。跟着 Fe2+投加量的增进,泥饼含水率和 CST 均先减幼后增进,Fe2+ 投加量为 30. 0 mg /g时,泥饼含水率和 CST 抵达最幼值,划分为 65. 4%和33. 3 s。Fe2+离子正在 Fenton 反响中动作催化剂鼓舞·OH的出现,·OH 拥有强氧化性,或许破解污泥絮体、胞表集结物( EPS) 和细胞的布局,氧化分析 EPS等有机物,鼓舞细胞内部水和勾结水的开释,改正污泥脱水本能。同时,Fe2+被氧化天生的 Fe3+可能通过天生磷酸铁重淀及 Fe3+水解集结重淀产品进一步深化污泥脱水本能。

  Fe2+投加量过高时,会和有机物角逐·OH,且 Fe3+也能与 H2O2爆发反响,从而减弱 Fenton 试剂的氧化成就,晦气于污泥脱水本能的擢升。

  图 1b 是 Fe2+投加量为 30. 0 mg /g 时,H2O2投加量对污泥脱水本能的影响。H2O2 投加量( 以 30%H2O2计) 为 30. 0 mg /g 时,泥饼含水率和 CST 均抵达最幼值,划分为 64. 8%和 43. 3 s。反响编造中 H2O2投加量增大,使得 OH·的出现速度和出现量增大,氧化效能降低,但过量的 H2O2会与·OH 反响天生氧化性较弱的 HO2·,也会导致 H2O2分析及·OH 自己反响,使·OH 浓度降落,影响 Fenton 调整成就。

  图 2a 所示为超声波效用年光 30 s 时,分别 PFS投加量下的污泥脱水本能。污泥泥饼含水率和 CST均随 PFS 投加量的增进而减幼,声明 PFS 的联用有利于污泥脱水本能的进一步擢升。PFS 投加量为15. 0 mg /g 时,污泥泥饼含水率降落至 70. 51%,CST降落至最幼值 123. 9 s。而 PFS 投加量赓续增进对污泥脱水本能的擢升效用趋于饱和。PFS 能水解天生多核络合物等产品,对污泥中的胶体颗粒起到电中和、吸附架桥和网捕卷扫等效用,使胶粒脱稳聚重并开释吸附水,降低污泥脱水本能。PFS 投加量过大时反而出现胶体掩护效用,使污泥聚重速度低重。

  归纳思考深化成就、经济本钱等成分,以为本实习污泥条目下 PFS 最佳投加量为 15. 0 mg /g。

  PFS 投加量为 15. 0 mg /g 时,超声波效用年光对污泥脱水本能的影响如图 2b 所示。泥饼含水率和CST 均正在超声波效用年光为 30 s 时抵达最幼值,划分为 70. 51%、123. 9 s。联系探索声明,超声波的空化、水力剪切效用能伤害污泥菌胶团及细胞布局,开释片面勾结水,同时超声波出现的限造发烧、界面破稳和振动效用都能加快固液判袂,与 PFS 的联用则进一步深化污泥重降本能。但过长的超声波效用年光或许会导致污泥颗粒被过分分析,污泥黏度增大,污泥脱水本能反而降落,晦气于后续治理。

  SDS-NaOH 结合调整时,NaOH 投加量为 0. 5 g /g的条目下,分别 SDS 投加量对污泥脱水本能的影响如图 3a 所示。污泥的泥饼含水率随 SDS 投加量的增进而减 幼,但均大于未经调整污泥的泥饼含水率( 82. 06%) ,且分别 SDS 投加量下 CST 均大于仪器显树范围( 999 s) ,声明投加 SDS 后污泥脱水本能闪现恶化。剖判以为: 阴离子表面活性剂 SDS 与同样带负电荷的污泥颗粒之间存正在静电斥力,使 SDS 无法很好地吸附于污泥颗粒表面,也使污泥絮体处于不屈静悬浮状况,同时 SDS 的两亲布局和增溶效用使得EPS 零落并融化于水中,导致包裹于污泥絮体中的颗粒被开释,使污泥絮凝、过滤本能变差,CST 值较大。而跟着 SDS 投加量的增进,污泥表面张力低重,且更多 EPS 零落并融化,使污泥勾结水和间隙水省略,泥饼含水率有所降落。

  SDS 投加量为 0. 20 g /g 时,pH 对污泥脱水本能的影响如图 3b 所示。可知: 污泥脱水本能正在酸性条目下较好,正在碱性条目下明显恶化,最优 pH 为 3,这与洪晨等的探索结果相仿。联系探索也声明,酸性条目能鼓舞 EPS 水解,削弱污泥表面电荷,鼓舞勾结水开释和污泥絮体进一步絮凝,从而降低污泥脱水本能。

  遵照联系探索,本实习拣选溶菌酶和卵白酶K 调整的反响温度划分为 37,159彩票网55 ℃。pH = 6. 5 时,溶菌酶和卵白酶 K 投加量对污泥脱水本能的影响划分如图 4a、b 所示。可知: 两种酶效用下,污泥泥饼含水率和 CST 均随酶投加量的增进而先减幼后趋于平静。由图 4a 可知: 溶菌酶的最佳投加量为 3. 0 mg /g,此时泥饼含水率和 CST 划分降落至 74. 34%、250. 6 s,溶菌酶投加量进一步降低至 6. 0 mg /g 时,污泥泥饼含水率回升至 75. 24%,CST 则进一步降落至 238. 7 s,声明溶菌酶对污泥脱水本能擢升的成就趋于平静。

  由图 4b 可知: 卵白酶 K 调整时,污泥泥饼含水率和CST 正在卵白酶 K 投加量为 0. 5 mg /g 时抵达最低值,划分为 66. 57%、88. 1 s,而赓续增进卵白酶 K 投加量,污泥脱水本能不再有显著上升。

  溶菌酶的等电点正在 11 独揽,正在污泥溶液中带正电荷,能与呈电负性的污泥胶体颗粒互相效用而鼓舞微生物细胞壁水解,开释勾结水。但溶菌酶削弱了 EPS 与微生物间的黏附效用,伤害污泥絮体布局,使污泥重降本能降落,污泥 CST 相对偏大。运用卵白酶调整污泥时,卵白酶或许催化裂解细胞布局,并水解细胞开释出的及污泥华夏有的卵白质,于是其对污泥脱水本能的深化效用优于溶菌酶。实习结果声明,过量的酶并不行降低污泥脱水本能,或许是因为酶促反响正在此底物污泥浓度下抵达“饱和”。

  图 5 比拟了各调整步骤正在最优条目下所得污泥的泥饼含水率和 CST。可知: 各调整步骤能分别水平地低重污泥的泥饼含水率和 CST,降低污泥的脱水本能。Fenton 调整的成就最为非常,泥饼含水率降落17. 26 百分点,CST 降落 520. 6 s,其次挨次是卵白酶K 调整、超声波-PFS 结合调整、SDS-NaOH 结合调整和溶菌酶调整。个中,SDS-NaOH 结合调整的最优pH 均为 3,NaOH 的协同效用反而使污泥脱水本能恶化。溶菌酶调整和卵白酶 K 调整成就比拟声明卵白酶 K 更能鼓舞污泥中水分的脱除,或许是因为卵白酶 K 不但能鼓舞污泥中微生物细胞布局的水解,还能水解污泥华夏有的和细胞破解后开释的有机物质。

  表 3 总结了本探索涉及的 5 种污泥调整步骤的脱水机理、利用条目、调整成就及利用特质,并遵照市集代价计划各步骤的经济本钱。可知: Fenton 调整每吨干污泥的用度最低,其次是超声波-PFS 结合调整,用度最高的是 SDS-NaOH 结合调整。固然溶菌酶和卵白酶 K 的投加量相对较少,但其单价高导致每吨干污泥的治理用度较高,后续探索可能思考商讨酶与混凝剂结合运用对污泥脱水本能和经济本钱的影响。

  超声波-PFS 结合调整的反响条目较温和且反当令间仅 30 s,有利于污泥治理和污水治理的连续,同时超声波的协同效用能省略 PFS 的投加量,相应经济本钱较低。因而可能为超声波-PFS 结合调整是最适合污水治理厂的污泥调整体例。

  1) 本探索选用的 5 种污泥调整体例中,Fenton 调整对污泥脱水本能的改正成就最好,pH = 3,Fe2+和H2O2( 以 30%H2O2计) 的投加量均为 30. 0 mg /g 时,污泥泥饼含水率和 CST 划分为 64. 8%、43. 3 s,且经济本钱最低,但其强酸性条目或许会对设置运转和污泥后续治理处分和资源化欺骗带来清贫。

  2) 技巧经济归纳剖判以为: 超声波-PFS 结合调整是相对最优的污泥调整体例,超声波效用年光30 s,PFS 投加量为 15. 0 mg /g 时,污泥的泥饼含水率均匀为 70. 51%。

  3) SDS-NaOH 结合调整后污泥的脱水本能爆发恶化,因为或许正在于碱性条目下污泥中过量的 EPS难以融化。而正在强酸性条目( pH = 3) 下,污泥脱水本能有所擢升。与投加表面活性剂比拟,pH 的改观对污泥脱水本能的影响更显著。

  4) 两组酶治理中,卵白酶 K 比溶菌酶更有利于污泥脱水本能的擢升,或许归因于卵白酶 K 能鼓舞细胞壁中和细胞碎裂后所开释卵白质的水解。

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