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随着我国污泥产量的逐年增加,污泥出路成为许多城市面临的一大难题。污泥的含水率极高,脱水性能差,污泥后续处理处置的难度与费用剧增。目前经过机械脱水,污泥泥饼的含水率通常达不到后续处理处置的要求,成为制约污泥减量化、无害化、资源化处理处置的主要因素,因此,提高污泥脱水性能,降低污泥含水率,成为一个重要的研究课题。
污泥调理能够改变污泥的物理和化学性质,从而改善污泥的脱水性能,降低污泥脱水后的含水率。污泥化学调理因其操作简单、费用低及效果稳定而被广泛使用。本研究利用三种化学调理剂氧化剂(Fenton试剂)、表面活性剂(CTMAB)、絮凝剂(CPAM)对城市污水厂二沉池、浓缩池污泥进行调理,并首次考察了Fenton试剂与CPAM、CTMAB与CPAM协同作用下对污泥脱水性能的影响,并对其作用机理进行分析。通过一系列的污泥调理试验及分析,得出以下结论:
(1)三种化学调理剂(絮凝剂C8050、表面活性剂CTMAB、氧化剂Fenton试剂)都能有效改善二沉池污泥、浓缩池污泥的脱水性能,降低污泥脱水后的含水率。相比二沉池污泥,浓缩池污泥的脱水性能更好。
(2)三种化学调理剂单独对污泥进行调理时,都能有效改善浓缩池污泥的脱水性能,降低污泥脱水后的含水率。相比C8050,CTMAB和Fenton试剂因能破坏污泥EPS结构,释放污泥中的结合水,从而能更显著的提高污泥脱水性能。分别经C8050、CTMAB、Fenton试剂调理后,浓缩池污泥能获得的最低含水率分别为:82.8％、80.7％、81.3％。
(3)经CTMAB、Fenton试剂调理后,污泥颗粒粒径变小,污泥颗粒分散,污泥的絮凝效果变差,因此,将CTMAB、Fenton试剂分别与絮凝剂C8050协同使用来进行污泥调理时,由于C8050的絮凝作用,能进一步提高污泥脱水性能,降低污泥含水率。CTMAB与C8050协同使用时,污泥脱水后含水率可降至80.2％。Fenton试剂与C8050协同使用时,污泥脱水后含水率可降至79.3％。
(4)相比絮凝剂C8050和表面活性剂CTMAB,氧化剂Fenton试剂在污泥调理中具有良好的竞争力。另外,相比Fenton试剂单独使用,Fenton试剂与C8050协同使用对改善污泥脱水性能和实现污泥减量化的效果更显著,从而能更大程度减少污泥后续运输与处理处置费用。CTMAB的污泥调理效果较絮凝剂好,但其药剂使用费用非常高,成为阻碍其实际应用的主要因素。
(5)Fenton试剂与C8050协同使用为最佳的污泥调理方式。当pH值为5时,先在H2O2投加量为2g/L和FeSO4投加量为2.4g/L的条件下进行Fenton试剂污泥调理,然后再在C8050投加量为75mg/L,搅拌方式为400rpm搅拌30s后以60rpm搅拌5min的条件下进行絮凝调理后,能使污泥脱水后含水率降至最低,即79.3％。