絮凝污泥（共5篇）
絮凝污泥 篇1
在污水处理过程中絮凝剂能够起到至关重要的作用, 它能够快速的分离本来污水中漂浮的细小颗粒, 但是就当前的絮凝剂的使用情况来看也存在着一个不利的后果, 那就是会造成污水的再度污染, 虽然对于污水中的小颗粒进行了净化但是却使得净化后的水资源带有了一定的毒性, 后果更严重了。此时, 微生物絮凝剂便进入了我们的视线, 它不仅仅在颗粒沉降中起到了更加卓越的效果, 并且还不会产生毒素, 在用量上也能够得到很好地控制, 是今后我们进行污水处理得首选。
1 微生物絮凝剂的特点
无机盐及其聚合物、有机高分子化合物是我们以前常用的絮凝剂, 但是却存在着诸多的缺陷, 与之相比, 微生物絮凝剂的优点主要表现在以下几个方面:
1.1 高效性
高效性是微生物絮凝剂极为突出的一大特点, 一般说来, 只需要少量的微生物絮凝剂就能够达到需要大量无机盐及其聚合物或者有机高分子化合物才能达到的效果。
1.2 安全无毒性
微生物絮凝剂主要的构成成分是天然的有机高分子, 是由微生物的分泌物构成的, 诸多的实验表明该种絮凝剂不含任何毒性, 不会对水质造成毒性伤害。
1.3 无二次污染
存在二次污染也是以往常用的一些无机盐及其聚合物和有机高分子化合物等絮凝剂的主要缺陷, 这些絮凝剂在使用之后往往会形成各种很难分解的残渣, 这些残渣在水中就会造成水源的二次污染, 并且一些没有参与反应的絮凝剂也可能造成水质的二次污染;与之相对应的, 微生物絮凝剂在使用之后虽然也会产生一定的残渣, 但是这些残渣都是一些有机高分子物质, 很容易就会被水中存在的一些微生物所降解, 不会污染水质, 即使存在一些没有反应的微生物絮凝剂也会被生物降解掉彻底杜绝二次污染的存在。
2 微生物絮凝剂在污泥脱水中的控制措施
微生物絮凝剂相对于传统的絮凝剂来说确实存在着诸多的优势, 那么我们必须在今后的使用过程中做好微生物絮凝剂在污泥脱水中的控制工作, 下面我就主要从五个方面介绍下微生物絮凝剂在污泥脱水中的主要控制措施。
2.1 废水脱色
上文中我提到了微生物絮凝剂相对于传统的絮凝剂来说还有一个主要的优势就是其存在一定的脱色功能, 这也是我们在污水处理中需要进行控制的一点。其实, 从本质上看污水显色主要的原因还是水中存在一定的显色物质和分子, 微生物絮凝剂的主要作用就是去除了这些分子, 进而也就达到了给废水脱色的目的。诸多研究表明, 当前的微生物絮凝剂能够对几乎所有的带色污水进行脱色处理。此外, NOC-1型微生物絮凝剂还对一些混合有颜料和碱性染料的污水存在显著地脱色效果, 其脱色率更高, 甚至能够得到完全透明的处理液。
2.2 乳浊液的处理
乳浊液也是当前工业生产和生活污水中常见的一类, 其主要的存在形式就是油污水, 比如工业石油在开采和生产过程中排出的工业废水、一些机械加工或者维修行业排出的污水、餐饮行业或者我们日常生活中排出的一些含有生物油的污水都是常见的乳浊液。针对乳浊液进行处理我们首选微生物絮凝剂, 主要的原因在于其使用的成本极低。R.Kurane也针对这种污水进行了微生物絮凝剂的实验, 它采用的主要的絮凝剂是协腹产碱杆菌Alcaligenes latus絮凝剂, 实验结构表明, 该种絮凝剂对于试验品棕榈酸污水存在显著的净化作用, 能够快速的分离污水中的油性物质, 并且需要的该种协腹产碱杆菌Alcaligenes latus絮凝剂的量非常少, 达到的效果却是极好的, 与之类似的, 不同种类的微生物絮凝剂经过实验验证对于石油乳浊液等也存在明显的作用。
2.3 污泥沉降性能的改善
在处理污水的过程中, 我们会常常用到活性污泥法进行废水的处理, 但是在处理完成后, 因为工艺操作流程出现一定的问题活性污泥或多或少的会因为不容易被降解而造成污水的再次污染, 甚至会出现水质更加恶化的现象, 这时就需要针对污水进行进一步的处理, 实验结果表明微生物絮凝剂能够起到很好的效果, Rhodococcus erythropolis培养液而其他溶液一起使用能够有效地降低污泥的量, 并且直接使用Rhodococ-cus erythropolis絮凝剂能够对活性污泥造成的不良后果产生明显的作用, 不仅能够促进污泥的沉降, 缩小污泥体积指数, 还能够提高污水的清澈程度。
3 结论
综上所述, 在污泥脱水处理过程中微生物絮凝剂相对于以往的无机盐及其聚合物和有机高分子化合物来说具备很多的优势, 因此, 在今后的工业和生活污水的处理中就需要我们大力的推广和应用, 以提高污水的处理效率, 使其为环保事业贡献自己的一份力量。
参考文献
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絮凝污泥 篇2
城市污水处理厂污泥脱水用絮凝剂招标采购浅析
城市污水处理厂的.污泥在脱水过程中需添加絮凝剂,絮凝剂品种的选择、投加量多少都直接影响污泥的脱水效果,絮凝剂的费用也是污泥处理运行费用的重要组成部分.以淄博污水处理厂絮凝剂的招标选型采购为例,分析了絮凝剂招标采购的步骤,提出了选择絮凝剂应注意的问题.
作 者：张丽燕 高峰 作者单位：光大水务(淄博)有限公司,255086 刊 名：中国科技信息 英文刊名：CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)：2007 “”(12) 分类号：X7 关键词：城市污水处理厂 污泥脱水 高分子絮凝剂 招标采购絮凝污泥 篇3
关键词：活性污泥,理化性质,絮凝,调理
面对日益严峻的污染问题, 防污治污已经成为全球普遍关注的问题。在我国, 各种规模的污水处理厂发展建设起来, 有力地推动了我国在污水处理方面的进步。然而, 在看到污水处理方面取得可喜成绩的同时, 剩余活性污泥的处理问题又成为了新的难题。面对污泥产量逐年大幅度增长的局面, 如何对活性污泥进行科学有效的处理, 成为治污行业现今重点关注的问题。通过查阅大量的研究资料和文献可知, 污泥脱水的过程实际上就是采取物理手段和化学手段对其进行脱水的过程, 通过物理和化学调理作用, 能够实现良好的污泥脱水, 使污泥含水率得到大幅度的降低, 进而缩小污泥体积。从现今污泥调理方法的使用情况来看, 絮凝调理是污泥调理的主要手段, 应用十分广泛, 很多专家和学者也致力于对絮凝调理的影响因素及调理过程开展深入的研究。对于污泥的性质确定之后, 在选定了输送系统和采用哪种絮凝剂后, 絮凝剂的投药量就是絮凝效果的决定性因素。文章采用聚丙烯酰胺 (PAM) 作为调理活性污泥的主要药剂, 探讨药剂投入后活动污泥的脱水性能, 分析污泥絮体的形态变化, 以此为基础分析絮凝剂投药量对污泥调理的效果, 为广大同行提供参考。
1 试验步骤与方法
文章选取某城市的一个污水处理厂的配泥井外圈的污泥, 试验室将采样获得的活性污泥样本对其絮体状态进行拍摄, 并进行絮凝调理试验, 测试污泥絮体的性质。经检验, 活性污泥样品本身的含水量达到99.5%, p H值为7.29±0.32, MLVSS/MLSS在62%至70%, 试验室环境温度为21℃, 湿度为32%。
(1) 分别取0.1 g、0.155 g、0.2 g、0.25 g、0.3 g PAM分别溶解于100 m L水中, 将其放在搅拌器上搅拌40 min, 配制成浓度分别为0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%的溶液。取300 m L配泥井溶液, 分别吸取11 m L PAM溶液 (进泥浓度∶进药浓度为30∶11) , 混合10次, 静沉10 min, 观察污泥絮凝现象, 实验如图1所示, 絮团效果如表1所示。
(2) 称取4组0.1 g PAM分别溶于100 m L水中, 并对其进行搅拌熟化, 时间分别为30 min、40 min、50 min、60 min, 配成4份浓度为0.1%溶液。再取4份300 m L配泥井溶液, 分别吸取11 m L PAM溶液, 混合, 静沉10 min, 观察污泥絮凝现象, 絮团效果如表2所示。
2 活性污泥理化性质
对原始污泥样品以及经过絮凝调理的活性污泥絮体样品的离心、Zeta电位、黏度、胶体粒子表面电荷密度进行测量。再对污泥剪切前的粒径 (Di) 和剪切后的粒径 (Da) 进行测定, 以此为条件对污泥絮体的强度 (用FS表示) 利用公式进行计算:
3 活性污泥脱水性能与PAM投药量之间的关系
试验研究发现, 污泥CST与污泥SRF两个值随着PAM投药量的不断增加, 其变化趋势呈现出先降低再转高的走行势头。活性污泥是呈悬浊状态的污泥生物颗粒, 其中带有大量的负电荷, 污泥絮凝的过程实际上是一种电荷吸附和黏附的过程。随着投药量的增加, 絮凝作用也增强了, 污泥中含有的活性水成分从泥体中被释放出来, 药量不断加大, 这种效果也会越来越好, 最终达到药量的最佳点, 效果也随之达到峰值。投药量的持续增加在超过最佳点后, 污泥絮凝团的黏度也随之不断加强, 过量的絮凝剂不仅不会提高污泥絮凝调理的效果, 反而带来负面作用, 泥体中活性水的释放能力也会削弱, 造成污泥CST与污泥SRF两个值的增加。
同时, 从实验中也可以看到, 随着PAM投药量的不断增加, 污泥离心上清液的黏度一开始是呈现出降低的状态, 在超过投药量的最佳点后, 随着投药量的继续增加, 开始呈现出不断增加的趋势。在较低投药量的情况下, 絮凝剂的吸附作用发挥得比较充分, 相应的, 水中絮凝剂的余量逐渐降低, 相应的胶体粒子浓度也保持持续降低的状态, 从而离心上清液的黏度减小。但是当投药量超过最佳点后, 水中絮凝剂浓度不断提高, 胶体黏度随之提高。絮凝剂投药量过大, 远超过最佳点后, 絮凝效果会大打折扣, 离心上清液的黏度提高对于污泥调理是非常不利的。
4 结语
经过污泥采样调理实验分析, 配合查阅大量的文献和研究资料, 研究人员总结发现, 活性污泥的强度随着PAM投药量的不断增加而降低, 当投药量在较低的剂量投入范围内时, 污泥强度迅速降低, 随着剂量的不断增加, 降低速度逐渐放缓, 直至呈现出持续稳定的状态。PAM量的增加使得絮体粒径不断增加, 强度不断降低, 更易产生破碎, 絮体尺寸增加到一定范围的时候, 絮体强度保持稳定不再变化。在实验环境温度为21℃、湿度为32%的条件下, 配制浓度为0.1%浓度的PAM并熟化40 min的PAM, 絮凝调理污泥效果最好。
参考文献
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絮凝污泥 篇4
EPS的组成比较复杂,主要为蛋白质和多糖,约占EPS总量的70%～80%,还包括一些含量较低的核酸、腐殖质、糖醛酸、脂类和氨基酸等[4]。由于组成EPS的物质均为大分子物质,具有各种极性和非极性基团,因此使EPS具有较强的吸附能力;在适宜条件下,一个分子可以同时与几个悬浮颗粒通过离子键、氢键的作用相结合,迅速形成网状结构而沉降,从而表现出较强的絮凝能力[5]。
本工作采用水浴法、蒸汽法、硫酸法、甲醛-NaOH法对EPS进行提取;考察了EPS在不同废水pH、EPS加入量和CaCl2加入量的条件下对模拟黏土矿尾矿水(简称模拟废水)絮凝效果的影响。
1 实验部分
1.1 试剂、材料和仪器
实验用试剂均为分析纯。实验用活性污泥取自某污水处理厂曝气池。
VIS-7220型可见分光光度计:北京瑞利分析仪器有限公司;U-2800型紫外分光光度计:日本日立公司;DSX-280A型(电热)压力蒸汽灭菌器:上海申安医疗器械厂;PHS-3CA型精密酸度计:上海世义精密仪器有限公司;JBZ-14型磁力搅拌器:上海大中分析仪器厂。
1.2 EPS的提取
实验前将活性污泥在3 000 r/min的转速下离心15 min,弃去上清液,再用蒸馏水补足体积,重复两次,混合后弃去上清液得到活性污泥试样。然后分别采用以下方法提取EPS。
(1)水浴法:将活性污泥试样于80℃水浴中处理2 h,于9 000 r/min的转速下离心15 min,将上清液用0.45μm的滤膜过滤,得粗EPS。
(2)蒸汽法:将活性污泥试样置于高压灭菌锅中,在120℃、100 kPa的条件下加热10 min,然后以9 000 r/min的转速离心15 min,上清液用滤膜过滤,得粗EPS。
(3)硫酸法:向活性污泥试样中加入等体积的质量分数为10%的硫酸,在4℃下提取3 h,然后以9 000 r/min的转速离心15 min,上清液为含EPS的废水。将EPS废水调至中性,再经膜过滤得到粗EPS。
(4)甲醛-NaOH法:向活性污泥试样中加入一定量的甲醛废水,于4℃下提取1 h,然后加人等体积0.02 mol/L的NaOH溶液提取3 h,将混合液以9 000 r/min的转速离心15 min。将上清液调至中性,再经膜过滤得到粗EPS。
将上述方法得到的粗EPS装入透析袋(截留相对分子质量为8 000～14 000),密闭后置于去离子水中,借助磁力搅拌器进行透析,间隔1 h换水,直至检测不出葡萄糖为止。透析后即得到实验用EPS。
1.3 絮凝实验
将2 g/L高岭土悬浊液和0.5 mg/L六偏磷酸钠配制成实验用模拟废水。向1L模拟废水中加入1 mol/L的助凝剂CaC12和质量浓度为1 135.6 mg/L的EPS生物絮凝剂,用6 mol/L的HC1溶液或NaOH溶液调节废水pH,以50 r/min的速率搅拌2min,静置20 min。用虹吸管在液面下2 cm处取样进行分析。
1.4 分析方法
采用紫外分光光度法测定提取液的蛋白质、DNA含量[6,7];采用可见光分光光度计测定模拟废水于550 nm处的吸光度,计算絮凝率[8]。
2 结果与讨论
2.1 不同提取方法对EPS提取效果的影响
不同方法提取的EPS成分含量见图1。由图1可见:在不同提取方法中,蛋白质和DNA的含量由高到低的顺序为蒸汽法、水浴法、硫酸法、甲醛-NaOH法;蒸汽法提取的蛋白质含量为1 775.00mg/g,甲醛-NaOH法提取的蛋白质含量为193.66mg/g。
■蛋白质;■DNA
DNA是细胞内物质的标志物,可反映各种提取方法对细胞的破坏程度。由图1可见:对细胞破坏程度最大的是蒸汽法,其DNA含量为125.00 mg/g;破坏程度最小的是硫酸法,DNA含量为8.42 mg/g。
本实验中采用的4种提取方法包括2种物理提取法和2种化学提取法。蒸汽法和水浴法主要通过外力作用使EPS脱离细胞表面转移到废水中,从而提取EPS。物理方法提取的EPS量多,但由于蒸汽法的热量和压力共同作用对细胞损害较大,故测得DNA含量也相对较多,并且高温也会改变蛋白质、DNA、核酸以及酶等分子的结构形态,在一定程度上破坏它们的活性。
硫酸法、甲醛-NaOH法主要是通过化学试剂的离子或分子与活性污泥絮体接触反应,使大分子EPS在化学试剂的作用下成为水溶性物质而被提取出来。但是酸性或碱性环境在一定程度上也会改变EPS的性质。
综合考虑4种提取方法对EPS的提取效果和对细胞的破坏程度,蒸汽法因其提取效果好、操作方法简单被认为是一种较好的提取方法。
2.2 反应条件对絮凝效果的影响
2.2.1 废水pH对絮凝率的影响
废水pH是絮凝过程中的重要影响因素,不仅影响EPS的表面电荷性质、形态结构,还会影响悬浮物的电荷性质,进而影响悬浮微粒间的相互作用[9]。在EPS加入量为2 mL、未加入助凝剂CaCl2的条件下,废水pH对絮凝率的影响见图2。由图2可见:随废水pH的增加,EPS对模拟废水的絮凝率降低;总体看,酸性条件有利于悬浮物的沉降,絮凝效果较好;当废水pH为2时,絮凝率最大,为89.99%;当废水pH为3时,絮凝率为55.46%;当废水pH增至8时,EPS对模拟废水几乎无絮凝效果。由于将废水pH调至2时所需盐酸量较多,增加了实验药剂成本。因此实验确定较适宜的废水pH为3。
2.2.2 EPS加入量对絮凝率的影响
在废水pH为3、未加入助凝剂CaCl2的条件下,EPS加入量对絮凝率的影响见图3。
由图3可见:EPS加入量小于5 mL时,模拟废水的絮凝率随EPS加入量的增加而增大;当EPS加入量为5mL时,絮凝率最大,为55.8%;继续增加EPS加入量,絮凝率逐渐降低,且模拟废水色度略有增加。这一方面可能是因为EPS加入量较高破坏了沉淀胶体的稳定性,导致絮凝颗粒发生分散而不易沉降;另一方面可能是因为EPS溶液浓度增加后,本身所带有的颜色使吸光度增加导致絮凝率计算值偏低。
2.2.3 CaC12加入量对絮凝率的影响
在EPS加入量为5 mL、废水pH为3的条件下,CaCl2加入量对絮凝率的影响见图4。由图4可见:CaCl2加入量为0.5 mL时,EPS对模拟废水的絮凝率为72.48%;随CaCl2加入量的增加,絮凝率逐渐增大;当CaCl2加入量为7.0 mL时,EPS对模拟废水的絮凝率为86.66%。由此可见,Ca2+具有明显的促进絮凝作用[10]。
3 结论
a)采用水浴法、蒸汽法、硫酸法、甲醛-NaO H法等提取方法提取EPS,比较了4种提取方法的提取效果和细胞破坏程度。蒸汽法提取的蛋白质含量为1 175.00 mg/g,因其提取效果好、操作简单,被认为是一种可行的提取方法。
b)在废水pH为3、EPS加入量为5 mL、CaCl2加入量为7.0 mL的条件下,EPS对模拟废水的絮凝率为86.66%。
摘要：采用水浴法、蒸汽法、硫酸法、甲醛-NaOH法对曝气池活性污泥的胞外聚合物(EPS)进行提取,测定了蛋白质和DNA含量,以评价提取效果和对细胞的破坏程度。实验结果表明,蒸汽法提取的EPS蛋白质含量为1 175.00 mg/g,提取效率高、操作简单,是一种较好的提取方法。在废水pH为3、EPS加入量为5 mL、CaCl2加入量为7.0 mL的条件下,EPS对模拟黏土矿尾矿水的絮凝率为86.66%。
关键词：胞外聚合物,活性污泥,提取,生物絮凝,尾矿水
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絮凝污泥 篇5
目前我国每年产生的干污泥量约为1亿吨。随着人口的增长和工业的发展,污泥量将大大增加。污泥含水量高、易腐败、有恶臭,含有毒物质以及大量有害病原物,须即时处理[1]。
污泥的处理处置工艺包括污泥的浓缩、消化、脱水、干化及焚烧等方法以及最终处理。在这些方法中,降低含水率是最重要的过程,其投资约占污水厂总投资的12%~30%,而污泥脱水是其中费用较高的过程之一。高效脱出占污泥含量95%以上的水分,成为经济、高效处理污水污泥的关键环节[2]。污泥是难脱水物质,因此需要投加絮凝剂来改善其脱水性。对污泥进行调理就是投加无机或有机絮凝剂以减少污泥与水的亲和力,改变污泥中水分的存在形式,从而达到易于脱水的目的。
在污泥调理中,无机盐类絮凝剂处理效果不理想,而聚合无机盐型絮凝剂(如聚合三氯化铝、聚合硫酸铁等)处理效果虽良好且价廉易得,但用量大,易产生二次污染。合成有机高分子絮凝剂如聚丙烯酰胺(PAM)虽然克服了无机絮凝剂的缺点(即其具有用量少,效率高,絮凝速度快等优点),但其残留物不易被生物降解,对微生物絮凝效果差,且它本身虽无毒,但其单体具有强烈的神经毒性和“三致”效应,从而大大限制了此类絮凝剂的应用[3]。
近年来,絮凝剂的开发从传统无机絮凝剂发展到无机高分子、有机高分子絮凝剂、天然高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。在天然高分子絮凝剂中,淀粉、纤维素及壳聚糖等多糖类水处理絮凝剂因其来源丰富、无毒、对环境友好、絮凝效果优良等特点,其作为污泥调理剂的应用研究日益深入,在污泥调理、脱水方面显示出良好的应用前景。
1 淀粉类
淀粉是由许多葡萄糖分子脱水聚合而成的高分子碳水化合物,相对分子量很大,有较强的凝沉性能。通过物理、化学或生物等方法的改性处理,可以得到高效的改性淀粉絮凝剂。目前,改性淀粉絮凝剂的研究及应用主要集中于污水处理方面,在污泥调理方面的研究报道较少。
杨波和赵榆林[4]将淀粉和丙烯酰胺在γ射线辐照下接枝聚合,然后对接枝聚合物进行季胺化反应,得到阳离子型天然高分子絮凝剂,用其对活性污泥进行脱水处理。结果表明,在p H值约为7.5,絮凝剂的分子量为500万,最佳用量为3.0×10-5mg/L,胺化度为33%时,脱水效果最佳,清液达到城市污水处理厂污水污泥排放标准。
朱鲁华等[5]以淀粉、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为主要原料,通过接枝共聚反应,合成了淀粉-甲基丙烯磺酸钠接枝共聚物(St-SMAS)。生活污泥脱水实验表明,St-SMAS脱水综合性能优于PAM。在生活污泥的脱水实验中,产品St-SMAS和PAM的最佳投加量分别为14.0 mg/L和10.9 mg/L。加入StSMAS后的滤液体积比加入PAM后的滤液体积大。虽然St-SMAS投加量大于PAM,但考虑到淀粉来源广泛,成本远低于丙烯酰胺单体,此外甲基丙烯磺酸钠的市场价比PAM低,因此St-SMAS的性价比优于PAM。
2 纤维素类
纤维素是地球上存在量最大的一类有机资源。纤维素的分子组成为(C6H10O5)n,是由许多葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的多糖。经过接枝改性处理的纤维素在水处理中研究及应用中具有重要的作用[6]。
花生壳中含有大量的纤维素和木质素。邱会东等[7]利用花生壳和阳离子醚化剂(2,3-环氧丙基三甲基氯化铵,ETA)发生醚化反应制备出花生壳阳离子絮凝剂(PNEA),通过试验表明PNEA与有机高分子絮凝剂PAM对污水处理厂污泥脱水率分别为89.00%、90.00%,两者仅差1%;清液透过率分别为93.50%、94.00%;静置污泥脱水时清液界面移动速率近似相等;产生絮凝体形状一样。天然高分子阳离子改性絮凝剂(PNEA)不仅有好的脱水性能,且有较快的静置澄清速度。因此使用天然高分子絮凝剂处理污泥是一种非常有前景的方法。
另外,活性污泥对纤维素具有良好的降解作用,纤维经过污泥填埋降解1周后,力学性能都有较大幅度的下降,有利于污泥堆肥利用[8]。
3 壳聚糖类
壳聚糖(chitosan)是由甲壳素(chitin)经过脱乙酰胺基处理得到。甲壳素是仅次于纤维素产量的第二大天然高聚物,具有广阔的开发前景。壳聚糖主要从虾蟹壳中提取和用微生物发酵法生产,有良好的生物相容性,具有其他人工合成絮凝剂无法比拟的无毒、环境友好等优点。由于壳聚糖分子中含有大量的游离氨基,在适当条件下,能够表现出阳离子型聚电解质的性质,用于水处理中,具有强烈的絮凝作用,既有铝盐、铁盐消除胶粒外面负电荷的作用,又有聚丙烯酰胺通过“桥联”使悬浮物凝聚的作用。
王吉龙等[9]对壳聚糖用于活性污泥絮凝沉降的p H值适用范围、投加浓度进行了研究,并与常规絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铝(PAC)进行了比较。结果表明,壳聚糖作为活性污泥絮凝剂,投加量为3 mg/L时,即有很好效果,p H值适用范围为5~8。在活性污泥p H值7.6(自然值),壳聚糖与阳离子聚丙烯酰胺在实验浓度范围内效果基本相当,且优于20 mg/L聚合氯化铝。若根据相同效果下的用量计算,使用壳聚糖与PAM的成本基本相当,且均低于PAC。
顿咪娜等[10]采用壳聚糖絮凝剂调理活性污泥和消化污泥,对影响絮凝过程的搅拌时间、壳聚糖用量、温度和p H值做了探讨,并比较了壳聚糖和聚丙烯酰胺(PAM)对2种污泥调理后的脱水效果。实验结果表明,壳聚糖在温度为30℃,p H值为4~6,快速搅拌时间为1 min,投加量为18.72 mg/g干污泥时,对活性污泥的调理效果最佳。消化污泥的最佳快搅时间则为4 min,最佳投加量为25.83 mg/g干污泥,相同实验条件下,壳聚糖和PAM的投加量均为其各自的最佳投加量时,调理后活性污泥的脱水效果基本相当,对消化污泥PAM的调理效果略优于壳聚糖。
李晶等[11]分别采用壳聚糖、PAM处理柠檬酸污泥,对比实验结果表明,壳聚糖和PAM的最佳投加量分别为17.0和8.4 mg/g,经1 900 r/min转速离心,当离心时间>7 min时,经壳聚糖处理过的柠檬酸污泥比经PAM处理过的污泥所成泥饼的含固体质量分数更高,即壳聚糖对柠檬酸污泥的脱水效果要优于PAM。分别经壳聚糖、PAM处理后的柠檬酸污泥絮体的扫描电镜照片显示,经壳聚糖处理过的柠檬酸污泥比PAM处理过的污泥絮体更小,絮体间的孔隙更多,这是壳聚糖对柠檬酸污泥的处理效果优于PAM的主要原因。但是,实验结果也表明,对于活性污泥、消化污泥和柠檬酸废水污泥,壳聚糖的用量均高于PAM。
邹鹏等[12]通过污泥比阻的测定,分析絮凝剂剂量对污泥脱水性能的影响。同时对三氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺、壳聚糖比较。结果表明,无论是无机絮凝剂和有机絮凝剂都存在最佳剂量,小于或大于最佳投加量,絮凝效果都不好。阳离子聚丙烯酰胺、壳聚糖、三氯化铝的最佳投加质量浓度分别为0.2g/L、10 g/L、35 g/L,与三氯化铝相比,阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)的药剂消耗量要低得多,壳聚糖与CPAM相比,在达到相同的絮凝效果时,壳聚糖的用量大于CPAM的用量。
李导玉等[13]在研究中也发现,单独用壳聚糖对活性污泥进行处理,沉降效果(SVI)与聚丙烯酰胺基本相当,但其处理后污泥上清液比PAM的浑浊。且过滤性能不及PAM。总体来说,壳聚糖对活性污泥脱水处理的调理效果比PAM稍差。
国外学者[13]研究证明,壳聚糖的加入不能明显改善铁(ferric.tipsludge)脱水剂脱水后的污泥的可压缩性及渗透性。
秦冰等[14]以不同分子量和不同脱乙酞度的壳聚糖为对象,研究了壳聚糖溶液的COD和BOD,分别随分子量和脱乙酸度变化的规律,并将其应用于活性污泥法废水处理,得出壳聚糖在活性污泥中不可生化的结论,将它投加到污泥中,不可能作为一种营养物质被微生物利用,并会在一定程度上抑制微生物的活性。在试验研究范围内,壳聚糖分子量越小,可生化性越差,抑菌性越强;脱乙酞度越高,可生化性越差,抑菌性越强。
上述研究结果表明,单独使用壳聚糖作为污泥调节剂,存在用量大、调理效果逊于合成高分子絮凝剂的问题。聚合氯化铝与壳聚糖都具有调理作用,均能改善污泥的脱水性能,减少污泥与水的亲合力,二者复合使用,比阻降低的幅度将增加,能够更好地发挥无机和有机絮凝剂各自的优点又避免了两者的不足,污泥比阻最先达到低点,滤速较快而且有助于减少金属污泥的生成[15]。
另外有研究表明,聚合氯化铝/壳聚糖复合絮凝剂对活性污泥进行处理,在减少絮凝剂用量的情况下,对污泥沉降性能和过滤性能都有很大的改善,其过滤速度比壳聚糖单絮凝剂法要快,与PAM的过滤速度基本相当。壳聚糖复合絮凝剂处理污泥过滤后得到的干污泥渣量比PAM的要少。壳聚糖复合絮凝剂对活性污泥进行调理,其脱水性能大大提高,脱水效率提高超过5%。它在改善污泥脱水性能的同时,避免了利用PAM絮凝剂所带来的毒性大,难生物降解,对环境造成二次污染的影响。因此,处理过后得到的干污泥除了便于焚烧、填埋、投海等进一步处置外,还可以把它应用于农林业、建材等方面,甚至可以用作饲料。复合絮凝剂的使用可以替代现在常用的聚丙烯酰胺、聚合氯化铝在活性污泥调理中的应用,减少对环境的二次污染[11]。
壳聚糖的水溶性并不好,只能溶于酸性溶液,极大的限制了壳聚糖在水处理中的应用。另外,对于不同性质的污水,壳聚糖的絮凝效果有着很大的差别,也是阻碍其应用的一大障碍。近年来的研究显示,通过对壳聚糖进行化学改性,可以显著提高对污泥的处理效果。
杜丽英等[16]以壳聚糖为原料,通过接枝共聚反应分别合成3种壳聚糖接枝共聚物中,通过阳离子型壳聚糖接枝共聚物与壳聚糖的脱水性能的比较,表明其脱水性能明显好于壳聚糖,且为水溶性的,弥补了壳聚糖水溶性差的缺点。其中阳离子型壳聚糖接枝共聚物与聚丙烯酰胺类絮凝剂相比,具有更强的吸附架桥和电性中和作用,是一种性能优良的壳聚糖改性絮凝剂,具有良好的应用前景。
封盛和相波等[17]研究了聚合氯化铝、壳聚糖和3种羧甲基壳聚糖(N-羧甲基壳聚糖、N,O-羧甲基壳聚糖和O-羧甲基壳聚糖)絮凝剂对污泥的脱水性能作用。实验结果表明,羧甲基壳聚糖作为絮凝剂对污泥进行脱水时,形成的絮体强度大,不易破碎,对污泥脱水的效果明显好于普通絮凝剂。在3种所研究的羧甲基壳聚糖中,N-羧甲基壳聚糖对污泥的脱水效果最好,污泥比阻抗最低,与未加絮凝剂时相比,含水率从99.1%下降到73%污泥的体积减少为原来的1/30,热值提高为原来的40倍。污泥密实,成型容易,剥离性能好,能够更有效地焚烧,节省了处理成本。
4 结语