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剩余污泥去除預處理方法

  1、概述

  隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快,城市污水處理量快速增長,相應地污泥產(chǎn)生量也急劇增加,污泥出路成為一大問題。剩余污泥產(chǎn)量大且成分復雜,含有大量有機物質、病原體和重金屬。如不經(jīng)妥善處理,將剩余污泥直接投入周圍環(huán)境,必將帶來二次污染,對自然環(huán)境和人類健康產(chǎn)生嚴重影響。厭氧消化是一種常用且高效的剩余污泥處理方法,但是,由于剩余污泥中有大量微生物細胞,使得污泥生物降解存在困難。水解是厭氧消化限速階段,因此提高污泥厭氧消化效率的關鍵就是使污泥中的微生物細胞壁(膜)破碎,提高水解速率,從而縮短厭氧消化周期。目前國內外的許多學者探究出了一些物理、化學、生物的預處理方法來提高剩余污泥的脫水性能和穩(wěn)定化程度,使剩余污泥達到減量化、穩(wěn)定化和資源化。本文主要介紹了聯(lián)合預處理方法在剩余污泥處理的應用。

  2、預處理方法聯(lián)用

  2.1 微波與H2O2聯(lián)用

  微波或H2O2單獨作用時對微生物細胞均具有較強的處理效果,兩者聯(lián)合使用時微波還能促進H2O2分解成OH-,從而增強H2O2的氧化能力。

  王亞煒等在用微波-H2O2聯(lián)合作用處理污泥時,發(fā)現(xiàn)污泥溶解比例隨著污泥初始pH值的提高而增加??低热嗽谖⒉ê虷2O2聯(lián)合使用實驗中發(fā)現(xiàn)當污泥pH值為7.0,H2O2的投加量為3%,微波時間10min,微波功率600W時,污泥含水率可以降至71.4%;污泥SS和VSS去除率分別為35.1%和39.6%,釋放SCOD1284mg/L。

  2.2 微波與堿聯(lián)用

  微波與堿聯(lián)合預處理可以加快有機物的水解速率,可以使污泥細胞在短時間內實現(xiàn)裂解,提高污泥的溶解性。

  李學軍的實驗中將微波與堿聯(lián)合預處理分成了先堿后微波和先微波后堿,在pH為12時,堿處理120min和微波處理條件863W,處理2min后,先堿后微波預處理的SCOD/TCOD最大,達到了34.95%,而先微波后堿的效果最差,甚至不如堿和微波單獨處理的效果。但是微波與堿聯(lián)合預處理后,污泥的CST會明顯提高,對污泥的脫水性能不利。

  2.3 超聲波與堿聯(lián)用

  超聲波與堿聯(lián)合預處理的方式可以提高污泥的水解速率,會使污泥兩相厭氧消化中的VS去除率大大提高,大量有機物被去除,使污泥趨于穩(wěn)定化。

  章濤發(fā)現(xiàn)在超聲波聲能密度為1W/ml時,實驗各組(pH分別為8、9、10、11)的SCOD隨超聲波處理時間的增加而增加,從超聲波處理5min時的SCOD含量可知,當pH從9提升至10時,SCOD的溶出量提高了兩倍,而提升至11時,SCOD溶出量為pH為10的兩倍。污泥中的碳水化合物的變化與pH是一致的。但pH為11時,污泥最高產(chǎn)酸量發(fā)酵時間比較長,因此最佳pH為10。

  2.4 堿與臭氧聯(lián)用

  堿與臭氧預處理剩余污泥可以分為先堿后臭氧和先臭氧后加堿。焦明龍用堿與臭氧預處理剩余污泥,對污泥的破解程度,污泥厭氧發(fā)酵效能,平均產(chǎn)酸量,平均產(chǎn)氣量做了研究,發(fā)現(xiàn)都是先臭氧后加堿>先堿后臭氧。確定了最佳條件為pH12,臭氧投加量0.3gO3/gSS。當pH為12時,臭氧投加量為0.12gO3/gSS時,先臭氧后加堿的產(chǎn)氣量最多,是剩余污泥產(chǎn)氣量的1.94倍,甲烷含量約占48.8%,比未處理的污泥產(chǎn)甲烷含量多了27.6%。先用臭氧后加堿處理中SCOD產(chǎn)量是剩余污泥的10.64倍,且其SCOD的最大去除率可達77.2%。焦明龍還發(fā)現(xiàn)臭氧與堿預處理SS的去除率最大為50.2%,VSS去除率為54.5%。TCOD去除率為41.8%,較原剩余污泥分別提高了16%,12.2%,14.7%。但總體污泥減量效果不好,對粒徑的影響較小。

  2.5 堿與熱聯(lián)用

  熱-堿水解是一種有效的污泥預處理技術,可以有效破解污泥,改善污泥的脫水性能,提高污泥的厭氧消化性能以及厭氧生物產(chǎn)氣量。

  在何玉鳳對堿-熱預處理污泥的影響研究中發(fā)現(xiàn)170℃、pH為13處理75min后,SCOD/TCOD達65%,而不加堿時僅為47%,提高了18%。鄭鎮(zhèn)等研究了堿-熱序列處理法和堿熱同步法,結果表明經(jīng)堿-熱序列預處理的污泥SCOD去除率是同步法的1.06~1.31倍,且產(chǎn)氣量是同步法的1.08~1.31倍。雖然熱堿處理可以有效改善污泥的厭氧消化性能,但需要投加藥劑,價格較高,且不利于后續(xù)處理。

  2.6 酸與堿聯(lián)用

  酸堿聯(lián)合預處理方法可以有效促進污泥微生物中胞內物質的釋放,提高污泥的厭氧消化性能,提高產(chǎn)氣量。袁光環(huán)等研究發(fā)現(xiàn),雖然單獨堿處理時SCOD釋放量大于酸和堿聯(lián)合處理,但酸-堿預處理后污泥混合液的碳氮磷比值對后續(xù)厭氧消化更有利。先酸(pH值4.0,4d)后堿(pH值10.0,4d)處理,乙酸產(chǎn)量為74.4mg/g,這比單獨堿(pH值10.0,8d)處理產(chǎn)乙酸效果好,更利于后續(xù)厭氧消化。

  3、結論與展望

  聯(lián)合預處理方法還處于發(fā)展階段,是目前研究的熱點,也是主要研究方向之一。每一種聯(lián)合預處理各有其利弊,聯(lián)合預處理的研究效果往往比單一的研究效果要好。雖然聯(lián)合預處理的效果較好,但是其能耗或藥耗的付出也比單一預處理的要多,不一定得到相應的回報。因此,將不同的聯(lián)合預處理方法進行優(yōu)化,找到最佳的預處理條件,得到最優(yōu)的研究效果,是目前較好的研究方向之一。實際的工程應用應綜合考慮,能耗低、效益高的預處理方法應成為研究重點,使聯(lián)合預處理方法更具有工業(yè)化應用的意義。( >

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