【摘要】：《2017年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》統(tǒng)計得出,截至2017年底,全國城市污水處理能力達到1.57億立方米/日。一般認為,1萬立方米污水約產生1.0-2.0噸絕干污泥,這意味著2017年絕干污泥的產量即為573-1146萬噸/年,按含水率80%計算,2017年產生污泥量為2865-5730萬噸/年,此數(shù)據(jù)將會持續(xù)上升。據(jù)報道,2020年,污泥的產生量將達到6000萬噸/年以上(含水率80%)。如此龐大的污泥量如果不經過合理的處理處置將會導致嚴重的環(huán)境問題,對污泥進行調理使其容易脫水是污泥處理處置前的重要步驟,以減少污泥體積,降低處理成本。活化過硫酸鹽作為一種新型的高級氧化技術能夠產生強氧化性的硫酸根自由基,能有效破解污泥的絮體結構,改善污泥脫水性能,同時,骨架構建體被廣泛用于降低泥餅的可壓縮性,提高污泥脫水性能。稻殼或木屑作為典型的農林生物質廢物,作為新型骨架構建體調理污泥成本低,且可實現(xiàn)廢物的資源化利用。本研究利用活化過硫酸鹽-生物質復合調理污泥,研究復合調理過程對污泥脫水性能的影響,探討了復合調理劑改善污泥脫水性能的機理,討論了污泥脫水過程重金屬的遷移轉化規(guī)律,并對污泥脫水過程各特性指標進行了相關性分析,主要的研究內容和結果如下:(1)活化過硫酸鹽-生物質復合調理污泥能夠顯著提高污泥的脫水性能,單獨投加任何一種調理劑都不能達到良好的調理效果。以活化過硫酸鹽-稻殼粉復合調理污泥作為主要研究對象,通過RSM優(yōu)化實驗得出最佳實驗參數(shù)為:過硫酸鈉(SPS)投加量為151.5 mg/g DS,Fe2+投加量為46 mg/g DS,稻殼粉投加量為333 mg/gDS。只添加活化過硫酸鹽作為調理劑時,毛細脫水時間(CST)和污泥比阻(SRF)降低率分別為77.2%和79.6%,在此基礎上,其他條件均不變,添加稻殼粉作為骨架構建體后,CST和SRF的降低率分別增加至92.8%和94.6%,且脫水泥餅含水率由原污泥的95%降低至68%。探討pH和溫度對復合調理過程的影響發(fā)現(xiàn),活化過硫酸鹽-生物質復合調理污泥在pH為5-11,溫和水熱(25 ℃-70 ℃)下都具有良好的效果,且適應性良好。(2)深入研究了活化過硫酸鹽-稻殼粉復合調理劑改善污泥脫水的機理,結果表明,活化過硫酸鹽和稻殼粉存在協(xié)同作用。復合調理后,污泥凈產率增加了1.93倍,泥餅的可壓縮系數(shù)降低了32.6%。SEM結果表明污泥絮體分解,原有的污泥大片結構變?yōu)榫哂泻芏嗫锥吹木W絡結構,有利于水分的溢出。Zeta電位向零點靠近,說明污泥處于一個不穩(wěn)定狀態(tài),污泥絮體容易團聚在一起,擠壓出污泥內部的水分,形成大的絮體沉降。污泥的平均粒徑減小,說明原污泥中大塊的絮體分解,其中的胞外聚合物(EPS)破壞,大顆粒變成小顆粒,釋放出內部裹挾的水分,EPS中蛋白質和多糖的含量發(fā)生了改變,污泥內部結合水的含量降低了66.2%,紅外結果表明與EPS相關的基團吸收帶發(fā)生了位移。研究稻殼粉粒徑對污泥脫水性能的影響可知,當?shù)練し哿綖?.075-0.15 mm時,污泥脫水效果較好,同時,粒徑級配后的稻殼粉更能起到骨架構建體的作用,粒徑質量配比為小于0.075 mm占 19.2%,0.075-0.15 mm為75%,0.15-0.25 mm為5.8%。(3)討論了污泥調理過程中重金屬的遷移轉化,結果表明,污泥調理前后重金屬在濾液和泥餅中的分布發(fā)生了較大變化,在濾液中的含量增加,泥餅中的含量降低。經過活化過硫酸鹽調理后,泥餅中目標重金屬的浸出值和浸出率明顯降低,加入稻殼粉復合調理后,浸出毒性持續(xù)降低,泥餅中Pb元素浸出值降低為0。對目標重金屬進行化學形態(tài)分析的結果表明,復合調理后各重金屬的殘渣態(tài)均增加,弱酸可提取態(tài)降低,重金屬在環(huán)境中的遷移性降低。重金屬的浸出率與其弱酸可提取態(tài)存在正相關性,與殘渣態(tài)存在負相關性。由RAC(Risk assessment code)指數(shù)可知,經過活化過硫酸鹽-稻殼粉復合調理后,脫水泥餅中Cu表現(xiàn)為低環(huán)境風險,Pb和Cr表現(xiàn)為無環(huán)境風險,Cd和Zn表現(xiàn)為中等環(huán)境風險。(4)對污泥脫水過程各性能指標行相關性分析可知,pH和調理溫度均與污泥脫水性能不存在顯著相關性,表征污泥脫水性能的三個指標CST降低率、界面位置以及泥餅含水率存在線性回歸關系,CST降低率與SRF、泥餅含水率以及界面位置存在顯著的負相關性。對污泥脫水過程Zeta電位、粒徑、結合水含量等指標進行主成分分析,提取出2個主要成分,一個成分與CST降低率相關,一個與B-EPS相關,這兩個成分可以反應所有指標間的關系,簡化了衡量污泥脫水性能優(yōu)劣的指標。H和調理溫度均與污泥脫水性能不存在顯著相關性,表征污泥脫水性能的三個指標CST降低率、界面位置以及泥餅含水率存在線性回歸關系,CST降低率與SRF、泥餅含水率以及界面位置存在顯著的負相關性。對污泥脫水過程Zeta電位、粒徑、結合水含量等指標進行主成分分析,提取出2個主要成分,一個成分與CST降低率相關,一個與B-EPS相關,這兩個成分可以反應所有指標間的關系,簡化了衡量污泥脫水性能優(yōu)劣的指標。
【圖文】：

分為自由水和結合水。自由水為在污泥中可以自由流動的水分，不受固體顆粒影逡逑響；結合水包含毛細結合水、表面吸附水和內部結合水，這類水分受固體顆粒的逡逑影響。結合水含量越多，污泥脫水越困難。圖１－２表示污泥中四種水的存在形式。逡逑四種水分的定義如下［２７＿２９］：逡逑產水逡逑ｒ：：逡逑栥]嬎義賢跡保參勰嘀興鬧炙拇嬖諦問藉義希疲椋紓酰潁邋澹保插澹疲錚酰蟈澹簦穡澹簀澹錚駑澹鰨幔簦澹蟈澹椋鑠澹簦瑁邋澹螅歟酰洌紓邋義獻雜傷夯虺樸衛(wèi)胨�、间隙水。灶a嘉勰嗨值模罰埃プ笥搖４嬖謨諼勰囁帕ｅ義霞湎噸械乃�，这部分水可借助重力、离心力或压力测k胛勰囁帕７擲�。辶x廈附岷纖涸頰嘉勰嗨值模玻板澹プ笥搖４嬖謨諼勰囁帕＜淶拿腹苤校義嫌鋅贍苡夢錮矸椒ǚ擲氤隼礎ｅ義媳礱嫖剿涸頰跡罰プ笥遙�，粘附又X勰囁帕１礱嫻母階潘ｅ義希沖義

本文編號：2711830