无机调理剂对城市污水处理厂污泥二次深度脱水的研究

【摘要】：城市污水处理厂污泥二次深度脱水是污泥的减量化、资源化和降低污泥处理处置成本的一项十分关键性的环节,但目前国内外对污泥二次深度脱水方面的研究还较少,特别是对小分子无机化学调理剂作用机理的研究。本文旨在探究两种小分子化学调理剂(FeCl3和AICl3)在调理一次脱水污泥时的作用机理,从而揭示影响污泥二次深度脱水性能的主要因素,为小分子无机化学调理剂在污泥二次深度脱水上的应用奠定理论基础。在实验中,以污泥经过压滤脱水后泥饼含水率作为污泥二次深度脱水性能的评价指标,通过研究污泥调理前后污泥内水分分布、颗粒粒径、颗粒表面电荷、胞外聚合物(EPS)组分和絮体微观结构的变化,分析两种调理剂的作用机理。另外,对硅酸盐、FeCl3、AICl3和粉煤灰复配进行研究,进一步改善污泥二次深度脱水性能,探究各种药剂的投加量、投加比、浓度、复配方式和投加顺序对污泥脱水后含水率的影响,其主要结果如下：(1)当使用AICl3调理一次脱水污泥时,随着AICl3投加量的增加,污泥脱水后的含水率先降低后增高,在AICl3投加量为8g/300g原污泥时,污泥含水率可以达到最低的54.03%,污泥颗粒表面的正电性逐渐增强,污泥颗粒粒径先增大后减小,在AICl3投加量为8g/300g原污泥时达到最大的299.56μm,污泥絮体凝聚得越来越紧密,大量的非自由水转化成自由水,在外界压力的作用下得以脱去,从而最终改善了污泥的二次深度脱水性能。(2)当以FeCl3调理一次脱水污泥时,随着FeCl3投加量的增加,污泥脱水后的含水率先降低后增高,在FeCl3投加量为10g/300g原污泥时,污泥含水率可以达到最低的55.7%,污泥颗粒表面负电荷被逐渐中和,颗粒正电性逐渐增强,污泥颗粒粒径从64.26μm增大到97.18μm,最后降低。污泥EPS组分中的蛋白质、多糖和DNA含量都随FeCl3投加量的增加逐渐增大,说明污泥絮体和内部生物颗粒被破坏,同时污泥内部水分分布发生变化,大量的结合水和自由水转变成间隙水,在外界压力的作用下,污泥絮体进一步凝聚,内部的间隙水转化成自由水从污泥中脱去,从而大大提高了污泥二次深度脱水的性能。(3)在使用硅酸盐、FeCl3和粉煤灰复配调理300g原污泥时,K2SiO3对污泥脱水的效果要好于Na2SiO3,K2SiO3、FeCl3和粉煤灰的最佳投加量分别为8g、10g和10g时,污泥的含水率可被降到最低的39.9%,而用K2SiO3、 AlCl3和粉煤灰复配调理300g原污泥,K2SiO3、AlCl3和粉煤灰的最佳投加量分别为8g、8g和10g时,污泥的含水率可被降到的41.5%,几种药剂配成溶液后的浓度对污泥脱水性能的影响可忽略不计,药剂的最佳投加顺序为硅酸盐、FeCl3、粉煤灰和硅酸盐、AlCl3、粉煤灰。 【关键词】：污泥 二次深度脱水 化学调理 硅酸盐
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 前言14-26
• 1.1 论文研究的背景和目的14-15
• 1.2 污泥的分类和性质15-16
• 1.2.1 污泥的分类15-16
• 1.2.2 污泥的性质16
• 1.3 污泥处理处置技术16-19
• 1.3.1 污泥农用17
• 1.3.2 污泥卫生填埋17-18
• 1.3.3 污泥建材化18
• 1.3.4 污泥燃料化18
• 1.3.5 污泥厌氧消化18-19
• 1.4 污泥脱水技术19-22
• 1.4.1 污泥的水分分布19-20
• 1.4.2 自然干化20
• 1.4.3 污泥浓缩20
• 1.4.4 机械脱水20-21
• 1.4.5 污泥干化21
• 1.4.6 污泥脱水对污泥后续处置的影响21-22
• 1.5 污泥调理22-23
• 1.5.1 化学调理22
• 1.5.2 物理调理22-23
• 1.5.3 微生物调理23
• 1.6 本文的选题意义及主要研究内容23-26
• 第二章 实验材料与方法26-36
• 2.1 污泥样品26
• 2.2 脱水实验26-27
• 2.3 含水率的测定27
• 2.4 有机物含量的测定27
• 2.5 zeta电位的测定27-28
• 2.6 颗粒粒径的测定28
• 2.7 水分分布的测定28-31
• 2.7.1 热重分析法28-30
• 2.7.2 核磁共振分析法30-31
• 2.8 胞外聚合物(EPS)的提取和组分含量的测定31-34
• 2.8.1 蛋白质含量的测定31-32
• 2.8.2 多糖含量的测定32-33
• 2.8.3 DNA含量的测定33-34
• 2.9 扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)的测试34-36
• 第三章 AlCl_3作为调理剂对污泥二次深度脱水性能、物理化学性质影响和作用机理分析36-46
• 3.1 污泥二次深度脱水性能的变化36-37
• 3.2 污泥内水分分布的变化37-40
• 3.3 污泥颗粒表面电荷的变化40-42
• 3.4 污泥絮体微观结构的变化42-43
• 3.5 污泥颗粒粒径的变化43-45
• 3.6 作用机理分析45-46
• 第四章 FeCl_3作为调理剂对污泥二次深度脱水性能、物理化学性质影响和作用机理分析46-60
• 4.1 污泥二次深度脱水性能的变化46-48
• 4.2 污泥内水分分布的变化48-53
• 4.3 污泥颗粒表面电荷的变化53-54
• 4.4 污泥颗粒粒径的变化54-55
• 4.5 污泥中EPS成分含量的变化55-57
• 4.6 污泥絮体微观结构的变化57-58
• 4.7 作用机理分析58-60
• 第五章 硅酸盐、AlCl_3、FeCl_3和粉煤灰之间的复配对污泥脱水性能的影响60-72
• 5.1 硅酸盐、FeCl_3和粉煤灰之间的复配对污泥脱水性能的影响61-66
• 5.1.1 硅酸盐和FeCl_3二者的复配对污泥脱水性能的影响61-64
• 5.1.2 硅酸盐、FeCl_3和粉煤灰三者复配对污泥脱水性能的影响64-66
• 5.2 硅酸盐、AlCl_3和粉煤灰之间的复配对污泥脱水性能的影响66-72
• 5.2.1 硅酸盐和AlCl_3二者的复配对污泥脱水性能的影响66-70
• 5.2.2 硅酸盐、AlCl_3和粉煤灰三者复配对污泥脱水性能的影响70-72
• 第六章 结论72-74
• 参考文献74-82
• 致谢82-84
• 附录84-85
• 附件85

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