預(yù)裂解及重絮凝聯(lián)合調(diào)理強(qiáng)化剩余污泥的脫水效能及其作用機(jī)制研究.pdf

1、隨著我國(guó)城市污水處理設(shè)施的普及，處理率的提高和處理程度的深化，污泥的產(chǎn)生量有了較大的增長(zhǎng)。如果沒(méi)有對(duì)這些大量的污泥進(jìn)行有效妥善的處理，這將對(duì)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境造成巨大的威脅。然而，從二沉池產(chǎn)生的剩余活性污泥含水率達(dá)到了99％以上，由于高的污泥含水率總是伴隨著污泥體積龐大、運(yùn)輸費(fèi)用昂貴、污泥運(yùn)輸難度大以及占用處理場(chǎng)地大等問(wèn)題，故開發(fā)高效的污泥脫水工藝是緩解污泥快速增長(zhǎng)壓力的一種重要方式，也是當(dāng)下中國(guó)環(huán)境工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)方向。目前，國(guó)內(nèi)污泥深

2、度脫水的主流方式為高壓過(guò)濾，如果不考慮污泥本身的性質(zhì)，污泥的脫水效率主要取決于脫水設(shè)備的選型和化學(xué)調(diào)理方式。在活性污泥體系中，胞外聚合物（EPS）高度親水，是造成污泥脫水困難、難壓縮的關(guān)鍵組分。因此，本研究采用兩種污泥裂解手段（復(fù)合生物酶和過(guò)氧化鈣），溶解EPS組分，促使結(jié)合水釋放，然后采用化學(xué)重絮凝過(guò)程重建絮體結(jié)構(gòu)，改善污泥的過(guò)濾脫水性能。首先，優(yōu)化聯(lián)合調(diào)質(zhì)技術(shù)的反應(yīng)參數(shù)和工藝組合方式，在此基礎(chǔ)上解析了聯(lián)合調(diào)質(zhì)過(guò)程中 EPS分布組成和

3、絮體形態(tài)的變化特征，同時(shí)，構(gòu)建了污泥水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，揭示聯(lián)合調(diào)質(zhì)的反應(yīng)機(jī)制。本研究可以為生物酶和過(guò)氧化鈣在污泥處理過(guò)程中的應(yīng)用提供理論支持，以推動(dòng)污泥脫水預(yù)調(diào)理技術(shù)的升級(jí)。研究的主要內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　本文研究了復(fù)合酶調(diào)理和無(wú)機(jī)混凝劑重絮凝聯(lián)合調(diào)理過(guò)程改善污泥過(guò)濾脫水性的可行性。研究表明，污泥經(jīng)過(guò)生物酶調(diào)理之后，由于大量高分子有機(jī)物的釋放，污泥的過(guò)濾脫水性能出現(xiàn)了惡化。與蛋白酶相比，α-淀粉酶對(duì)污泥的裂解更為高效。酶處理使得

4、污泥EPS更易于提取，其水解產(chǎn)物絮體結(jié)構(gòu)更為疏松。值得指出的是，污泥EPS組分的變化遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。另外，兩種生物酶的投加方式對(duì)污泥裂解效率具有重要的影響。α-淀粉酶復(fù)合投加蛋白酶比蛋白酶復(fù)合投加α-淀粉酶的方式對(duì)污泥的溶解更為高效。在污泥絮凝重建過(guò)程中，隨著無(wú)機(jī)混凝劑投加量的增多，污泥脫水的過(guò)濾速率得到了明顯的提高，泥餅含水率較原泥相比下降15.5%。采用適度過(guò)氧化鈣預(yù)氧化結(jié)合化學(xué)絮凝重建過(guò)程強(qiáng)化污泥過(guò)濾脫水性能，同時(shí)揭示其作用機(jī)

5、制。采用CaO2適度預(yù)氧化可以相對(duì)有效提高污泥的過(guò)濾脫水性能并且其最佳投加量為20 mg/gTSS。經(jīng)過(guò)CaO2預(yù)處理，污泥絮體被有效裂解并且其結(jié)構(gòu)變得疏松。同時(shí)，污泥的緊密型EPS（TB-EPS）組分在逐層向疏松型EPS（LB-EPS）和溶解性EPS（SEPS）組分轉(zhuǎn)化。另外，污泥SEPS組分的變化遵循準(zhǔn)零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，其反應(yīng)速率常數(shù)為0.0148 mg/(gTSS?min)。重絮凝階段，通過(guò)采用PACl、FeCl3和PAM進(jìn)行化