助滤剂(污泥焚烧底渣、木屑)对工业污泥脱水性能的影响研究

摘要

随着污水产生量的增加，处理污水所产生的剩余污泥量也随之大量增加。污泥最终处置前的最重要处理过程是通过去除水分减少污泥的体积，从而减少污泥运输和处置费用。而污泥中存在大量的有机化学物和微小胶体颗粒，导致污泥中的水分难以分离出来。目前，化学调理剂如表面活性剂、聚丙烯酰胺等被广泛应用于絮凝污泥颗粒，使之形成更大的絮体，利于污泥的机械脱水。然而，由于絮凝污泥具有高压缩性，容易形成渗透性很低的泥饼，导致降低脱水的效率。因此，寻求改善絮凝污泥特性，提高污泥脱水性能，已经成为污泥脱水研究的当务之急。
　　 本论文以制革污泥和印染污泥等工业污泥为研究对象，分别采用污泥焚烧底渣、木屑和微波对污泥进行调理，探讨其对污泥脱水性能的影响及机理。主要研究结果如下:
　　 制革污泥焚烧底渣(TSIS)联合阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)对污泥调理脱水实验结果表明:与TSIS或CPAM单独调理污泥相比，联合TSIS和CPAM调理污泥能够明显提高污泥的脱水性能。最佳脱水条件为150％干基(wt) TSIS联合10 kg/t CPAM，相应的净污泥固体产生量(YN)和过滤时间(TTF)分别为10.3 kg/(m2·h)和7s。污泥颗粒的负电荷与TSIS中溶解性带正电荷的金属离子中和，污泥之间相互絮凝，从而产生更大的絮体。可压缩性、孔隙率、SEM表明TSIS在机械脱水过程中能够提供一个相对通透、非压缩性的结构。
　　 木屑作为助滤剂联合CPAM调理印染污泥脱水性能的试验结果表明:与单独絮凝脱水相比，投加木屑对絮凝污泥进行调理能够明显地提高污泥的脱水性能。其中产生最佳脱水性能的CPAM和木屑的投加量分别为15 kg/t DS和60％ wt，相应的TTF和过滤完成90％时的净污泥固体产生量(YN90)分别为5s和15.6 kg/(m2·h)。在污泥机械脱水过程中，絮凝污泥本身形成一个高可压缩性的泥饼结构，而木屑调理絮凝污泥能够形成相对不可压缩性的结构。木屑在脱水过程中起到保持泥饼通透性，阻止泥饼压缩的作用。通透性和可压缩性对于提高污泥脱水行为起非常重要的作用。
　　 微波预处理对制革污泥脱水性能的影响试验结果表明:在微波输出功率为648 W、辐射时间为60 s的预处理条件下，CPAM投加剂量为8 mg/L时，污泥脱水性能达到最佳。与单独添加絮凝剂的污泥脱水相比，该条件下的SV30、 CST和SRF分别降低25％、48.9％和34.7％。污泥絮凝脱水前进行微波预处理能够进一步提高污泥的脱水性能，微波辐射联合进行污泥脱水时CPAM则起主要脱水作用。微波辐射通过破坏污泥絮体结构，改变污泥中的水分分布，降低污泥的粘度，从而提高污泥的脱水性能。

目录

摘要

CONTENTS

第一章 绪论

1．1 污泥问题

1．2 污泥的性质及组成

1．3 污泥化学调理的现状及优缺点

1．3．1 污泥化学调理的现状及机理

1．3．2 化学调理的优缺点

1．4 物理调理法的应用及机理

1．5 研究目的和内容

1．5．1 研究目的及意义

1．5．2 研究的技术路线

第二章 污泥焚烧底渣-CPAM对制革污泥脱水性能的影响

2．1 实验材料

2．1．1 污泥样品来源

2．1．2 污泥焚烧底渣样品来源

2．1．3 絮凝剂

2．2 实验过程

2．3 分析方法

2．4 结果与讨论

2．4．1 脱水性能

2．4．2 污泥过滤速率

2．4．3 Zeta电位和pH值

2．4．4 粒径分布

2．4．5 微观结构

2．4．6 可压缩性

2．4．7 孔隙率

2．5 本章小结

第三章 木屑-CPAM对印染污泥脱水性能的影响

3．1 前言

3．2 实验材料

3．2．1 污泥样品来源

3．2．2 木屑

3．2．3 絮凝剂

3．3 实验过程和分析方法

3．3．1 实验过程

3．3．2 分析方法

3．4 结果

3．4．1 脱水性能

3．4．2 污泥过滤速率

2．4．3 各层污泥滤饼含水率的变化

3．4．4 泥饼干基含水量的变化

3．4．5 可压缩性

3．4．6 渗透性

3．5 讨论

3．5．1 木屑对污泥脱水性能的影响

3．5．2 泥饼特性的变化

3．5．3 污泥过滤过程的模拟

3．6 本章小结

第四章 微波预处理对污泥絮凝脱水的影响

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 实验材料

4．2．2 分析方法

4．2．3 实验过程

4．3 结果与讨论

4．3．1 微波预处理对原污泥脱水性能的影响

4．3．2 微波预处理对污泥絮凝脱水的影响

4．3．3 微波联合CPAM对污泥粘度的影响

4．3．4 微波辐射对污泥水分分布的影响

4．3．5 微观结构的变化

4．4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

声明

致谢