電化學調理改善污泥脫水性能及其機理研究

《電化學調理改善污泥脫水性能及其機理研究》是依託上海交通大學，由袁海平擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：電化學調理改善污泥脫水性能及其機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：袁海平
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

污泥調理是改善城市污水處理廠剩餘污泥脫水性能的一個重要手段。電化學調理是一種新型的污泥調理技術，前期研究結果表明，通過5-20V、0.1-1.0A的電流作用30 min後，可大幅提高污泥脫水性能及降低污泥後續調理的調理劑添加量。然而，電化學調理電極材料及極板型式的選擇、輔助藥劑的篩選及最優配比、電化學與輔助藥劑共調理作用的機理、電化學調理後污泥中重金屬及有機污染物變化情況等問題都尚需探明。本項目擬採用環境工程學、生物學和電化學等方法，在確定最優電極材料及極板型式的基礎上，篩選促進電化學調理輔助藥劑，結合電化學調理過程中污泥胞外聚合物、有機組分、zeta電位、污泥粘度、污泥形態等的變化與污泥脫水性能相關指標的分析，闡明電化學調理大幅提高污泥脫水性能的工藝原理和反應機理，建立電化學與輔助藥劑共調理過程中的反應動力學模型，為推動該技術的進一步發展提供理論指導及技術支持

結題摘要

本課題以城市污水廠產生的剩餘污泥為研究對象，針對污泥脫水難的問題，採用電化學預處理對污泥進行調理，系統地研究了電化學預處理方法對污泥比阻、CST、zeta電位、微觀結構的影響，結合污泥上清液EPS的變化，分析了電化學預處理促進污泥脫水性能提高的機理。套用回響曲面法，確定了電化學預處理對污泥脫水性能影響的最佳工藝參數，在此基礎上，進一步深化研究了藥劑調理與電化學處理聯用對污泥脫水性能的影響。研究結論主要有： （1）採用不同的電化學電壓，電解時間和電極間距處理污泥，考察電化學對污泥脫水性能的效果。通過研究表明，50 V和5 min的電化學預處理為最適處理條件。皮爾森係數分析表明，EPS和多聚糖與標準化CST值具有較好的正相關關係。 （2）掃描電鏡結果表明，電化學預處理使污泥絮體遭到破壞，細胞發生裂解，使細胞間隙水和胞內物質釋放到溶液中，在一定程度上可使污泥脫水性能得到改善。 （3）通過回響面法最佳化實驗條件，建立多變數多項式方程用來描述電化學預處理過程，得出最適電解電壓、電解時間和電極間距分別為 21 V，12 min 和 5 cm，此時污泥的 CST 減小率為 22.15% 。最佳實驗條件下的得出的CST減小率為18.8 ± 3.1%，表明實驗值和多項式公式得出的預測值具有很好的擬合性。 （4）電化學預處理和PAM添加劑的聯合調理作用可有效地提高污泥的脫水性能。通過電化學預處理，可使PAM用量減小50％，標準化CST值減小了36.8％。電化學預處理與表面活性劑聯合作用對污泥進行調理，結果表明，陽離子表面活性劑CTAB調理對污泥脫水性能具有較好的效果，最佳添加量為2000 mg/L，在電化學預處理條件下，調理劑CTAB的用量減少66.7% 。陰離子表面活性劑SDS和非離子型表面活性劑Triton X-100對污泥脫水性能提高具有負面效應。EPS濃度，污泥粘度和污泥的zeta電位是導致污泥脫水性能發生變化的主要因素。 （5）通過電化學處理中試實驗結果表明，在較低污泥濃度條件下，較低的電化學處理條件對污泥的脫水性能起促進作用；在中等污泥濃度條件下，15 V，30 min為最佳電化學處理條件；在高污泥濃度條件下，高電壓處理條件能較好地改善污泥脫水性能。中試裝置運行費用較低。污泥經電化學處理後，CST值明顯降低。每噸污泥電化學處理的動力費用為0.75元/噸。