《安全环境-环保技术》之化学法调理生化污泥脱水效果研究 VIP专享VIP免费

化学法调理生化污泥脱水效果研究摘要：针对城市污水处理厂的生化污泥含水量较高不利于后续处理的问题,采用次氯酸钠氧化法、芬顿(Fenton)氧化法及Fenton+氧化钙(CaO)联合法,通过单因素分析法优化工艺条件,对污泥进行脱水处理试验研究。结果表明:在优化工艺条件下,使用次氯酸钠对生化污泥进行氧化后,污泥含水率可由89.90%降至78.44%,产生滤液的质量约为污泥质量的50%;在Fenton氧化体系中,污泥的含水率可由89.90%降至65.32%,产生滤液的质量约为污泥质量的60%;而在使用Fenton+CaO联合法调理后,污泥的含水率可降至51.06%,产生滤液的质量约为污泥质量的56%。在Fenton氧化体系中加入CaO促进了铁离子的水解,氢氧化铁-硫酸钙与过量的硫酸钙结晶析出晶体,构成的刚性骨架在污泥中形成大量透水通道,提高生化污水的脱水性能。综合考虑污泥脱水效果和药剂成本,确定污泥脱水的最佳调理方法为Fenton+CaO联合法。关键词：化学调理法;污泥脱水;生化污泥;效果城镇化和工业化的高速发展使生活污水和工业废水排放量快速增加,污水经污水处理厂处理后产生大量的副产物——污泥[1,2,3,4,5]。污泥含水率较高(90%~99%),将其机械脱水后,含水率仍高达80%以上,无法满足后续处置如堆肥、填埋及焚烧等的要求(通常含水率需低于60%)[6,7,8]。这是由于污泥中存在大量由蛋白质、多糖、核酸及腐殖质构成的胞外聚合物(EPS),EPS普遍存在于污泥絮体内部及表面,具有很强的水分结合能力[9,10],使通过机械脱水不能将细胞内部的结合水去除[11]。因此,寻求一种有效提高污泥脱水性能的方法具有一定的工程应用意义。目前,污泥脱水方法主要包含化学法[12,13]、物理法[14,15]以及生物法[16,17]等。国内外多采用投加调理药剂对污泥进行脱水,常用的调理药剂有次氯酸钠(NaClO)[18,19]、芬顿(Fenton)试剂[20,21]以及Fenton试剂+氧化钙(CaO)[22,23]等。NaClO具有很强的氧化性和漂白作用[24],其在水溶液中易分解产生HClO与ClO-,ClO-在被还原的过程中得到电子而具有极强的氧化性,HClO较易分解生成具有强氧化性的新生态氧[25],故NaClO在日常生活及工业中的应用甚广。Fenton试剂在污泥调理方面的应用亦颇为广泛,通常Fenton氧化体系由Fe2+-H2O2组成,在酸性介质中,H2O2在Fe2+的催化下,产生自由基(·OH),利用·OH的氧化能力(标准氧化还原电位为2.80V)[26]破解细胞以改善污泥的脱水性能。通常使用Fenton试剂处理后,污泥的pH呈酸性,且黏度较大,脱水速率较慢。研究发现[27],在Fenton反应后加入CaO可调节污泥pH和温度,以实现污泥杀菌的目的。另外,CaO的加入可有效改变污泥的性质,使其由致密、黏稠变得疏松、流动性能好,从而便于储存和运输。笔者采用NaClO氧化法、Fenton氧化法以及Fenton+CaO联合法对生化污泥进行处理,考察3种方法对污泥脱水效果的影响,以期为生化污泥的安全处置提供参考。1材料与方法1.1试验仪器与材料1.1.1试验仪器电子分析天平(AL204,梅特勒-托利多仪器有限公司);高速离心机(TGL-15B,上海安亭科学仪器厂);机械搅拌器(ZD267,北京京伟欣业电器有限公司);酸度计(pHS-25,上海乐傲试验仪器有限公司);真空干燥箱(DZF-6020,南京大卫仪器设备有限公司)。1.1.2试验材料NaClO(化学纯,国药集团化学试剂有限公司);H2SO4(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);FeSO4·7H2O(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);30%H2O2(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);CaO(分析纯,上海凌风化学试剂有限公司)。试验所用生化污泥取自南京某污水处理厂的剩余污泥,试验开展前未进行任何处理,其基本特征如表1所示。1.2试验方法称取一定量的生化污泥样品,由于其含水率较高,先将盛放样品的蒸发皿置于水浴锅上蒸干,在搅拌条件下加入不同调理药剂,调理结束后过滤,烘干所得滤饼并测定其剩余含水率。1.2.1NaClO氧化法1.2.1.1pH的影响取5份100g污泥,分别加入0、1.00、1.25、1.50和1.75mLH2SO4调节污泥的初始pH,搅拌均匀后加入有效氯浓度高于5.2%的NaClO溶液4.0mL,搅拌均匀后静置120min。1.2.1.2NaClO投加量的影响取5份100g污泥,分别加入1.25mLH2SO4调节污泥的初始pH,搅拌均匀后分别加入有效氯浓度高于5.2%的NaClO溶液1.0、2.0、3.0、4.0和5.0mL,搅拌均匀后静置120min。1.2.2Fen...