阳离子改性木质素混凝剂污泥脱水性能研究

混凝调理是一种成本低廉、操作方便的污泥调理方法.而传统无机盐混凝剂和合成有机高分子混凝剂在使用过程中存在金属离子及高毒性单体残留等问题.本文以自然界中来源广泛的一种可再生资源——木质素为原材,以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为改性单体,采用接枝共聚技术,制得一系列电荷密度(CD)不同的阳离子改性木质素混凝剂(LN-CD).以南京仙林某市政污水处理厂活性污泥为研究对象,测定了活性污泥经系列LN-CD调理后的泥饼含水率(FCMC)、污泥比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)和压缩系数(s),系统考察了LN-CD污泥调理性能;结合污泥絮体结构、泥饼表面形貌和污泥中胞外聚合物(EPS)不同形态及成分含量与分布变化情况,详细讨论了LN-CD混凝剂的污泥脱水机理.研究结果表明,LN-CD具有良好的污泥调理效果,CD是影响LN-CD脱水性能的重要因素,CD越高污泥脱水效果越佳,其中经CD最高的LN-CD1调理后,FCMC、SRF、CST和s分别为:68.91%、0.89×10^(12)m·kg^(−1)、15.0 s及0.81;且获得的污泥絮体尺寸最大结构也最为紧密,污泥中不同形态EPS含量及蛋白质与多糖组分也均有效下降.这是由于LN-CD通过电中和及粘结架桥作用有效聚集污泥颗粒,对EPS结构造成破坏,释放出结合水;此外,木质素本身特有的芳环结构不仅可利用其刚性结构特征起到骨料支撑作用有利于改善泥饼可压缩性,增强其泥饼渗透性,同时其疏水性能还可通过疏水缔合作用与EPS中疏水片段结合有效压缩EPS,从而进一步提高其污泥脱水性能.综上所述,LN-CD制备简单,绿色环保,污泥调理性能优良,其在污泥脱水中应具有良好的应用前景.

高铁酸钾预氧化联用改性木质素混凝工艺的污泥脱水性能研究

污水处理过程中产生大量亟需减量化处理的活性污泥,而污泥中胞外聚合物(EPS)是影响污泥脱水性能的关键因素.传统混凝预处理工艺难以有效地破坏EPS,释放结合水.本研究以南京市仙林某市政污水处理厂活性污泥为研究对象,先采用高铁酸钾(K_(2)FeO_(4))对污泥进行预氧化,再以一种阳离子改性木质素(LN-CD)为混凝剂对污泥进行混凝处理.系统考察了K_(2)FeO_(4)预氧化联用LN-CD混凝工艺对活性污泥的调理性能及其协同污泥脱水机制.研究结果表明,K_(2)FeO_(4)预氧化联用LN-CD混凝工艺具有良好的污泥调理效果,氧化剂投加量和混凝剂电荷密度(CD)是影响脱水性能的重要因素.经适量K_(2)FeO_(4)预氧化并联用CD最高的LN-CD1混凝处理,混凝剂用量最少而脱水效果最佳,且获得的污泥絮体尺寸最大结构也最为紧密.EPS不同形态中蛋白质(PN)二级结构分析结果表明,经预氧化-混凝工艺处理后PN结构从有序紧密转变为松散结构,有利于进一步脱水.这是由于经K_(2)FeO_(4)氧化作用,EPS结构被破坏,EPS中结合水得以释放,并且K_(2)FeO_(4)氧化后生成的三价铁还可起到一定协同混凝作用;而LN-CD通过电中和及黏结架桥作用有效抑制EPS,进一步聚集污泥颗粒实现有效脱水;此外,LN-CD还可利用其刚性结构特征起到骨料支撑作用,有利于改善泥饼可压缩性,协同促进污泥脱水.综上,K_(2)FeO_(4)预氧化联用LN-CD混凝工艺在污泥脱水工艺中具有良好的应用前景.