城市污水處理廠污泥除渣-除砂-電化學預處理技術研究.pdf

1、隨著生活污水和工業(yè)廢水處理率的提高,污泥的產(chǎn)量越來越大。我國污泥年產(chǎn)生量約為1×107噸/年,且隨著廢水處理要求的提高,污泥產(chǎn)生量也逐年提高。如何提高污泥脫水性能、減少污泥處理費用成為當今各國一個重要的研究課題。
　　 本課題以城市污水廠污泥為研究對象,針對污水處理廠現(xiàn)有設施在某些時段除渣、除砂效果較差致使污泥中含砂、含渣量較高并進而引發(fā)后續(xù)污泥處理設施磨損嚴重,導致正常運行受到影響的問題,研究探討HUBER污泥過濾機的除渣最佳

2、工藝運行參數(shù),同時研發(fā)了一種旋流式污泥除砂裝置,考察了不同時期,不同進泥流量條件下污泥除砂機的運行參數(shù)。此外,研究了電化學預處理對污泥脫水性能的影響;應用CST。測定儀、污泥比阻測試儀、高速離心機、電子顯微鏡和zeta電位測定儀等先進的分析儀器,系統(tǒng)地研究了電化學預處理對污泥比阻、CST、zeta電位、微觀結構的影響,同時測定了污泥上清液EPS濃度變化,并且利用這些結果分析電化學預處理對污泥脫水性能影響的原因。應用響應曲面法設計實驗,確

3、定了電化學處理對污泥脫水性能影響的最佳工藝參數(shù);在此基礎上,進一步深化研究了藥劑調(diào)理與電化學處理聯(lián)用對污泥脫水性能的影響。本課題得出的研究結論主要有:
　　 (1)以HUBER污泥過濾機對城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥進行除渣處理,其對污泥中粒徑大于0.5 mm的渣塊去除效率最高可達65％以上;對粒徑大于2 mm渣塊的去除效率要優(yōu)于對0.5 mm的渣塊,最高可達90%以上;對污泥中粒徑大于5 mm的渣塊,未在4目孔徑的標準篩子里檢出,

4、除渣效果好。影響污泥過濾機除渣效率的主要因素為污泥進泥流量、污泥進泥濃度和污泥進泥含渣量。通過實驗研究分析表明:污泥渣的去除率隨污泥進泥流量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;隨著污泥進泥濃度的增加而減小;隨著進泥含渣量的增加而增大。初沉池污泥的濃度較高,污泥粘度較大,影響渣塊在污泥過濾機的流動性,且由于進泥含渣量較低,導致污泥過濾機對初沉池污泥的除渣效率較化學池要低。
　　 (2)以自行研發(fā)的污泥除砂機對污水處理廠產(chǎn)生的污泥中的砂粒

5、進行去除,結果表明,在相同進泥流量條件下,高濃度污泥、低頻率運行條件和低濃度污泥、高頻率運行條件下,除砂機對化學濃縮池中的砂粒具有較好的去除效果,最高可達90%以上;在較高污泥濃度(約4%)和較高的進泥流量條件下,較高頻率(40Hz)運行條件下,污泥除砂機對污泥的除砂效果較差,僅為20%左右,較低頻率運行條件下,污泥除砂機對污泥的粗砂去除率達75%以上,特別是在20Hz和30Hz頻率運行條件下,除砂機對污泥中的砂粒去除效果較好?？傊?在

6、較高污泥進泥濃度下,低頻率和高進泥流量條件下,污泥除砂效果較好;中等進泥流量除砂效果較差;高頻率運行條件下,除砂率隨污泥進泥流量下降而上升。
　　 (3)采用不同的電化學電壓,電解時間和電極間距處理污泥,考察電化學對污泥脫水性能的效果。通過研究表明,50 V和5 min的電化學預處理為最適處理條件。皮爾森系數(shù)分析表明,EPS和多聚糖與標準化CST值具有較好的正相關關系。電化學預處理和PAM添加劑的聯(lián)合調(diào)理作用可有效地提高污泥的脫

7、水性能。通過電化學預處理,可使PAM用量減小50%,標準化CST值減小了36.8%。掃描電鏡結果表明,電化學預處理使污泥絮體遭到破壞,細胞發(fā)生裂解,使細胞間隙水和胞內(nèi)物質(zhì)釋放到溶液中,在一定程度上可使污泥脫水性能得到改善。
　　 (4)通過響應面法優(yōu)化實驗條件,建立多變量多項式方程用來描述電化學預處理過程,得出最適電解電壓、電解時間和電極間距分別為21 V,12 min和5 cm,此時污泥的CST減小率為22.15%。最佳實驗條

8、件下的得出的CST減小率為18.8±3.1%,表明實驗值和多項式公式得出的預測值具有很好的擬合性。
　　 (5)通過電化學處理示范工程表明,在較低污泥濃度條件下,較低的電化學處理條件對污泥的脫水性能起促進作用;在中等污泥濃度條件下,15 v,30 min為最佳電化學處理條件;在高污泥濃度條件下,高電壓處理條件能較好地改善污泥脫水性能。示范工程運行費用低,污泥經(jīng)電化學處理后,效果好,CST值明顯降低。每噸污泥電化學處理的動力費用為