市政污泥低温条件有机物迁移规律及与粘滞性的关联性研究

摘要

随着我国城镇化建设步伐的不断加快，污水处理厂的数量也在迅速增加，因此，水处理过程产生的副产物——污泥，其体量也随之显著增长，由此带来了一系列的环境问题，所以污泥的处理处置工作必须得到应有的重视。我国的污泥处理处置工作起步较晚，相关技术和能力无法满足当前的需求，面临诸多难题和挑战。湿污泥干化技术被认为是一种有效降低污泥含水率和体积的方法，但污泥干燥过程中出现的“粘滞性”现象，给污泥干化工作带来很大麻烦，污泥“降粘”方案的提出迫在眉睫。另外，湿污泥的管道泵送输运和给料也因其高粘特性，产生了管道堵塞及泵送能耗增大等问题。研究不同工况对湿污泥粘性和流变性的影响，对减轻干化过程中粘滞性问题及管道泵送流动阻力有很大指导意义。 胞外聚合物（EPS ）是市政污泥有机物的重要构成部分，因此研究其组分分布、迁移规律可能会对探究污泥粘滞性问题有重要的理论指导意义。采用考马斯亮蓝 G-250 法和蒽酮比色法分别对生活和印染两种湿污泥提取液中蛋白质和多糖进行测定实验。结果表明，测定前的预处理操作（CaO 添加量、预处理时间和温度）会影响提取液有机物含量的变化。在1%或5% CaO添加量工况下，蛋白质含量为最高；1% CaO工况糖类含量为最高；在较高 CaO添加量（5%或10%）工况下可检测出的有机物含量出现减少的现象。在16℃～90℃低温范围内，蛋白质、多糖和TOC含量均随温度升高而增加。 流变特性是污泥的一项重要参数，对湿污泥的搅拌混合、传热传质及粘稠物料的管道泵送输运和给料等具有重要意义。采用旋转粘度计对生活和印染两种湿污泥进行流变特性测试，结果表明，湿污泥表观粘度随时间逐渐减小，表明其具有触变特性。CaO的引入有利于降低污泥的初始粘度，但高 CaO 添加量（8%和 10%）工况下污泥的粘度会随时间逐渐增大。低温加热和 90℃预处理时，各工况下污泥表观粘度和剪切应力均有不同程度的减小；90℃预处理1 h后，污泥呈浆化态，表观粘度和粘度系数显著下降。流变曲线表明，两种湿污泥均属于假塑性流体，均可采用幂律模型拟合。 探究两种湿污泥有机物迁移规律与其粘滞性的关联性，对分析CaO 和温度影响污泥粘滞性的机理有重要意义。预处理温度为 50℃和 90℃时，两种污泥的粘度均随蛋白质含量的增加而降低；50℃时，污泥粘度随多糖含量增加而降低，90℃时则相反；生活污泥在 50℃和 90℃时，其粘度随 TOC 含量的增加而增大，印染则相反。1%CaO 工况污泥粘度随有机物含量增加先显著下降后稍有增大；5%CaO 工况污泥粘度均随有机物含量增加而线性下降；10% CaO 工况下，生活污泥粘度随有机物含量增加而降低，印染则正好相反。造成该差异的原因与污水处理工艺、污泥成分等有关。 对湿污泥在管道内的泵送特性开展了研究，以探寻改善流动性、降低泵送能耗及减轻堵塞的有效方案。对上海某厂湿污泥进行管道泵送试验，结果表明，污泥温度和含水率是影响其泵送特性的最主要因素。在 30℃ ～ 80℃及 82.9% ～ 85.2%含水率范围内，提高加热温度或污泥含水率均能降低污泥管内流动阻力、表观粘度及剪切应力。研究表明，3%CaO工况时污泥的降粘效果最显著。

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