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关于污泥脱水技术 你应该了解这些

北极星环保网来源:中国污水处理工程网2016/11/11 9:31:11我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:污泥脱水技术 生活污水 工业废水

超声波(频率在16 kHz以上的声波)  具有较高的能量,能在水中急剧放电,产生高温和高压等极端条件,能改变构成疏水膜物质的物理和化学性质,破坏菌胶团结构,提高污泥的脱水性能,同时释放到水体中的有机质还可作为厌氧发酵的营养源。

4.2超声波脱水的影响因素与应用分析

超声波对污泥的作用受超声波强度、作用时间和频率的影响。高强度、短时间(几十秒~几分钟)的处理效果较好,  处理后污泥颗粒粒径约80μm左右,污泥的脱水性能提高,沉淀性好;经高强度、长时间(几个小时)处理,污泥颗粒粒径约5μm左右,表面积大大增加,但周围吸附大量的自由水,使污泥的脱水性降低,污泥颗粒相互粘联成松散的絮状,难沉降;高频(  > 1 000 kHz)超声波的化学效应较强,低频( < 100  kHz)超声波的物理效应较强。利用超声波处理污泥主要是要破坏菌胶团的物理结构,所以低频的处理效果较好。

还有人研究发现,在污泥的厌氧发酵过程中,用适当强度的超声波对污泥进行适当时间的处理,能促进微生物的生长,提高有机物的去除能力。超声波的作用机理和效应非常复杂,其作用条件如声波强度、作用时间、频率均影响到处理的效果,且它们之间还相互影响,目前对操作条件的优化还没有进行系统的研究。

5热水解技术

5.1热水解脱水原理

热水解技术与超声波技术的机理有相似之处。在高温条件下,菌胶团表面的微生物和其代谢产物等有机质溶解,包裹在其中的固体颗粒与有机质相脱离,挥发性固体挥发,易分解的有机物分解成二氧化碳、甲烷等气体和挥发性的醇或酸逸出,使污泥的间隙水和毛细管水释放出来,污泥的脱水性能得以改善。

热水解也会改善污泥的厌氧消化性能。脂肪类、蛋白质、糖类等有机物被分解为脂肪酸、氨基酸、寡糖、单糖等,有的甚至被分解为甲烷、二氧化碳、氨气等,这些小分子有机物更容易被微生物利用和分解,提高了厌氧消化的效率,  COD的去除率可达60%,大大减少了污泥的体积。有机物分解产生的挥发性有机酸可作为反硝化的碳源,硝化和反硝化同时进行,且用挥发性有机酸作为碳源时反硝化速率比单纯用甲醇作碳源时更快,N的去除率更高。

5.2影响热水解脱水的因素

温度、处理时间、压力和添加化学药剂都能影响热水解处理效果,可以用固体颗粒的浓度、固体颗粒的溶解速度常数、挥发性有机酸的产量来反映处理效果。温度应控制在几十度到二百度之间,一__般温度越高处理效果越好,VDS(挥发性溶解固体)的浓度随温度的升高而变大,  VSS (挥发性悬浮固体)的浓度随温度的升高而降低,这是由于VSS不断溶解成VDS造成的。在100 ℃以上时,有机物分解基本完全, VFA  (挥发性脂肪酸)产量基本稳定。各种热水解脱水方法的处理时间不等,几十秒或一个小时都可,  VDS的浓度随处理时间的延长而变大,VSS的浓度随处理时间的延长变化不很明显,VFA在SCOD (沉降性COD)中的比率并不随温度处理时间的延长而增加,在15  min时有机物完全分解,VFA /SCOD达最大值,以后有部分VFA挥发, VFA /SCOD  反而降低,最后基本稳定,一般随着处理时间的延长,处理效果趋优,。

由于高压会使设备成本增加,且有安全隐患,现在多采用常压条件。投加酸或者碱等化学药剂能加速水解,降低反应温度,但强烈腐蚀设备,成本也较高,所以现在也多不使用药剂。

5.3热水解脱水的优劣分析

20世纪40年代,人们就开始尝试用热水解法工业化处理污泥,但基本上都未获得成功,原因有多个方面,如污泥比热容较大、热传导性差,污泥的产量大,给污泥均匀快速加热的技术不成熟,水解产生的气体处理困难等。如果热水解技术与厌氧消化技术相结合,既能脱水,又能减少有机质,可实现两次减量化,应用前景广阔。

6电渗析脱水技术

6.1电渗析脱水原理

固体颗粒和液体在电场的作用下作定向运动,在通过多孔固体滤膜时,固体颗粒粒径较大不能通过,而水分子能够通过,从而使固液相分离。固液分离的基本原理依据的是胶粒的双电层理论,在电场中由于胶粒和扩散层所带电荷不同,滑动面产生滑动,胶粒和扩散层相分离,扩散层将液体带走。污泥经电渗析脱水处理后,  含水率能降到35%~45%。

6.2电渗析脱水的影响因素与应用分析

电渗析脱水过程受电场强度、溶液pH、絮凝剂、电极材料和形状、滤布等因素的影响。两个电极端脱水速率不同致使两极端电阻率不同和电压不均,导致电渗析无法彻底进行。但电渗析耗能低,脱水效率高,有很强的实用性。目前对此技术原理的研究尚没有一致结论,对电渗析影响因素进行系统优化的研究还未开展。

7絮凝脱水技术

7.1絮凝脱水原理

污泥带负电,加入带正电基团的高分子聚合物,通过压缩污泥胶粒双电层、电荷中和、吸附架桥和网扫捲捕作用使污泥胶体脱稳,固液相相互分离,同时重力沉降又能进一步降低污泥含水量。表征污泥脱水性能的指标主要有比阻(  SRF)和毛细管吸附时间(CST) ,常用CST,  CST越短表示污泥脱水性能越好。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

7.2影响絮凝脱水处理的因素

絮凝剂的结构、投加量、投加方式和污泥成分都影响到污泥的沉淀效果。絮凝剂一般分为人工合成絮凝剂和天然絮凝剂。人工合成絮凝剂有聚合铝类、聚合铁类和聚丙烯酰胺类,天然絮凝剂有淀粉、壳聚糖等,但不常用。絮凝剂的脱水性能主要与碳链长度和所带电荷有关,絮凝剂投加过量时,污泥吸附絮凝剂上的正电荷,由于静电斥力,污泥沉淀性能反而会降低,所以投加时要注意剂量。

絮凝脱水适用于脱水性能比较差、一般方法难以处理的污泥,但成本比较高,一些絮凝剂还可能存在生态安全隐患。絮凝沉淀在水处理中的应用较为广泛,特别是给水处理,在污泥处理中的应用还较少。

8污泥脱水的其它方法

(1)最常用的是重力浓缩,方法简单,效果好,成本低,污泥的第一步处理大多采用此方法,其不足是只能去除污泥中的自由水和部分间隙水,浓缩程度不很高。离心浓缩和压滤机压缩的应用也较为广泛。

另一种比较简单、低成本的方法是太阳暴晒。将污泥按一定厚度均匀的摊在地上,经过几天的暴晒就能使污泥干化,适用于北方少雨地区的小型污泥处理厂,其不足是占地面积大。天津大学热能研究所的郑宗和等设计了一台小型的混合型太阳能干燥器对污泥进行干化处理,以太阳能作为主要热源,以污水处理过程中产生的沼气作为辅助热源,减少了电能消耗,降低了运行成本,与太阳暴晒法相比,具有占地面积小、受天气影响小、能控制臭味的扩散等优点,开发潜力很大。

此外,还有一些其它方法用来处理特殊污泥,如冻结熔融法可用于大豆类食品污水污泥脱水, 陶瓷过滤机可用于硫化污泥脱水。

应用时应区别不同情况选择不同的计算方法,以保证计算结果的合理性和可比性。例如,在一般物理处理过程中,都需添加絮凝剂来聚合废水中的有机物,此时添加的量与原水量相比极其微少,故可不考虑由于加药而引起的稀释作用,用方法1或者直接用处理前后的浓度计算就可以了;  在气浮工艺中,如用清水作溶气水,虽然清水量一般占原水量的30% ,但由于其污染物浓度很低,可以不考虑溶气水所带进的污染物量,仅考虑由此引起的稀释作

用,用方法2计算就可以;如果像上例所举的实例一样,添加的稀释水量和污染物浓度都较高,用方法3才比较合理和恰当。

(2)评价同一处理设施时应注意计算口径的一致性。在评价同一处理设施时,尤其是在计算分段去除率和全套设施去除率时,应使用同一计算方法,不能随意乱用,否则将会给最终评价带来偏差,甚至得出错误的结论。

(3)在以下两种情况下不宜用污染物去除率和削减量对处理设施进行评价:

(A)在某道处理工艺过程中,某项污染指标经处理后反而上升。例如在絮凝沉淀工艺中,由于添加了絮凝剂而使悬浮物升高,沉淀工艺不仅去除了部分原水中的悬浮物,也去除了部分絮凝物,只有用絮凝后的所有悬浮物来评价沉淀的效果才是科学的,但这是不现实的,如果仅用原水中悬浮物的去除率来评价絮凝沉淀的效果可能会使结果偏低,因而是不恰当的。

(B)在某些处理工段中,对某项污染指标没有去除效果。仍以悬浮物为例,在生化处理过程中由于生物菌群的脱落也使悬浮物升高,而生化本身对悬浮物是没有去除效果的,故不能因为生化处理对悬浮物没有去除效果而否定生化处理的效果。

9小结

所介绍的这些污泥脱水方法各有优缺点,污水处理厂应根据不同的条件(处理水质、处理规模、气候等)加以选择。从各种污泥脱水方法的研究进展可以看出,目前的研究主要有三个方向,一是改进加热和传热方式使水蒸发,如干化和焚烧技术;二是改变污泥颗粒的结构,破坏菌胶团表面的有机质疏水膜,如超声波和热水解处理技术;三是改变污泥胶粒表面的双电层结构,如电渗析和混凝技术。相信随着研究的不断深入和技术的不断成熟,这些方法将会为污泥的处理提供更多的选择。(中国人民大学环境学院)

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延伸阅读:

【案例】污泥脱水PAM用量增加1倍?真相竟然是 . . .

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