污泥絮凝调理对絮体理化性质的影响机制研究

采用无机混凝剂聚合氯化铝(PAC)、FeCl3和巴斯夫系列的聚丙烯酰胺(PAM)对污水处理厂的污泥进行化学调理,通过测定污泥毛细吸水时间(CST)、粒径、Zeta电位、结合水含量以及不同胞外聚合物(EPS)组分,研究了不同混凝剂调理对污泥脱水性的改善效果及其作用机制。研究表明:化学调理污泥时PAC和FeCl3所需的投加量远高于PAM,而且调理效果较差;PAM调理后,污泥粒径明显上升,远大于PAC或FeCl3调理后的污泥粒径;污泥调理过程中,粒径的变化与CST没有表现出明显的相关性。此外,絮凝调理过程主要通过压缩污泥EPS结构,促使储存在其中的部分水分释放出来,从而降低结合水含量。

过氧乙酸破解和化学重絮凝改善活性污泥过滤脱水性能

活性污泥中的胞外聚合物(EPS)高度亲水,破坏EPS结构是促使结合水释放的必要过程.为此,研究利用过氧乙酸(PAA)预氧化破解污泥和化学絮凝过程以同步实现污泥减量和脱水性改善,深入解析组合调理过程中污泥絮体形态特征及EPS分布和组成的变化特征.结果表明:PAA处理污泥对其过滤特性影响不大,但有效降低滤后泥饼的含水率;PAA能够有效破解污泥,破坏EPS中蛋白质类有机物,促使结合水释放;随着p H的降低,PAA对污泥脱水性的改善效果更佳,这主要是因为酸性环境有效提高了PAA对污泥EPS的氧化效率;高剂量PAA处理污泥后未见到有完整结构的絮体.投加聚合氯化铝(PAC)和氯化铁后,污泥絮体重新形成,同时污泥更容易过滤且脱水性随之提高.由于具有更强的吸附架桥能力,PAC在改善脱水性方面的效果优于氯化铁.

炭材料强化污泥电脱水效果及同步燃料化处理

为研究炭材料调理对污泥电脱水性能及泥饼可燃性的影响,使用改性前后的活性炭和石墨对污泥进行预调理,对调理后的污泥进行电脱水实验,深入解析了炭材料调理前后污泥电脱水行为及泥饼可燃性的变化.研究表明:经炭材料调理后的污泥,阴极电脱水速率提升,相较于其他3种炭材料,石墨调理后的阴极电脱水速率提升最为明显,石墨的投加量5%TSS时,阴极平均脱水速率从0.074g/L上升到0.095g/L.炭材料可以提高污泥体系的电导性和污泥絮体的电泳淌度,使得阴极泥饼孔容有上升的趋势,阴极泥饼孔容从未投加炭材料时的0.1147cm^3/g增加到AC-0、AC-1、AC-5、石墨的投加量为20%TSS时的0.119、0.122、0.146、0.157cm^3/g;此外,炭材料加入后阴阳两极滤液中溶解有机物DOM和蛋白质组分浓度降低,可以缓解滤布堵塞;污泥电脱水过程中经炭材料调理后可以降低脱离每单位水所需要的能耗,未投加炭材料时去除每单位水所需能耗为6.75kW·h/kg去除水,而当AC-0、AC-1、AC-5、石墨的投加量为20%TSS时,能耗分别降低到5.64、5.22、5.20、5.11kW·h/kg去除水,且泥饼含水率从未投加炭材料时的58%降低至45%,固炭量增加,提高了泥饼的热值和可持续燃烧时间,当石墨的投加量为20%g/gTSS时,泥饼热值提高了17%.有利于后续焚烧资源化利用.

三价铁改性活性炭对水中微量砷的吸附特性

研究了三价铁改性对不同活性炭(颗粒和粉末)对水中砷的吸附特性的影响。结果表明,三价铁改性有效提高了活性炭对不同形态砷的吸附性能。其中,对于2种活性炭,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最佳铁离子改性浓度分别为0.1和0.05 mol/L。此时,通过Langmuir等温线方程拟合得到:粉末和颗粒活性炭对As(Ⅲ)的最大吸附量qm分别为2.38 mg/g和9.39 mg/g;而对As(Ⅴ)的qm分别为5.12 mg/g和2.32 mg/g。此外,当溶液的p H从3升高到9的过程中,吸附量先增加后有所下降,当p H为7时,改性前后的活性炭对砷的吸附量达到最高。

高铁酸钾调理改善活性污泥脱水性能的反应机制研究

研究了高铁酸钾(K_2FeO_4)对处理活性污泥脱水性的效果,重点考察了不同pH和剂量条件下,K_2FeO_4调理对污泥过滤脱水特性和胞外聚合物(EPS)分布和组成的影响,以深入认识K_2FeO_4调理污泥的反应机制.研究表明,K_2FeO_4调理效果随pH值的降低而改善,其不仅有氧化裂解作用导致结合型EPS(BEPS)释放,同时其还原产物三价铁离子兼具混凝功效,能够通过电中和与界面吸附去除部分溶解性EPS(SEPS),同时压缩EPS结构,增强污泥絮体结构.此外,当pH值为3,K_2FeO_4投加量为0.1 g·g^(-1)(以TSS计)时,污泥过滤脱水速率和程度均达到最佳.过量投加K_2FeO_4(>0.2 g·g^(-1),以TSS计)后,BEPS大量释放,污泥过滤阻力增加,脱水性能恶化.

炭材料调理改善活性污泥脱水性能的影响机制

活性污泥中的胞外聚合物EPS含黏性蛋白类物质并高度亲水,调控污泥中溶解性EPS和溶解性蛋白类物质是改善污泥脱水的有效途径。通过使用不同炭材料调理污泥的方法来观察污泥脱水性能的变化,深入解析污泥絮体及EPS含量和组分的变化特征。结果表明:炭材料调理污泥可以改善其脱水性,且炭材料吸附容量越大对污泥脱水性改善效果越好;不同炭材料对污泥絮体影响效果不同,经过未改性活性炭(AC-0)、HNO3改性活性炭(AC-1)和石墨调理的污泥絮体粒径变大,经酸碱交替改性活性炭(AC-5)调理的污泥絮体粒径变小;炭材料调理后EPS中蛋白类的荧光峰A、B和腐殖酸、富里酸的荧光峰C、D都得到有效降低,且其对腐殖酸和富里酸的吸附效果比蛋白类物质要好,对低分子质量物质和中分子质量物质的吸附效果要好于对大分子质量物质的吸附效果。

环境中的轮胎磨损颗粒:从路面到海洋

轮胎磨损颗粒是环境中微塑料的主要来源之一,目前全球轮胎磨损颗粒的释放量在590万t·a-1左右,约占海洋微塑料总量的15%.轮胎磨损颗粒产生于路面,通过雨水径流迁移,进而存在于路面、土壤、沉积物、水体、生物体等环境介质中.当前轮胎磨损颗粒的检测主要通过检测标记物来实现,因此,标记物的选择是关键.同时,轮胎磨损颗粒会通过吸附和浸出污染物产生污染,对人体和生物体都有一定的健康风险.对于环境中轮胎磨损颗粒的控制,最直接的方式就是在迁移路径中截留轮胎磨损颗粒和加速轮胎磨损颗粒的分解;而改进轮胎配方,降低磨损率可从源头减少轮胎磨损颗粒的释放.目前,人们对轮胎磨损颗粒的认识不足,检测方法还需要完善,其环境行为和风险评价也缺乏相关的研究.获得轮胎磨损颗粒从路面到海洋迁移的规律性认识,对于了解其生态风险和潜在污染问题十分重要.基于此,本文归纳总结了轮胎磨损颗粒的产生、检测方法、环境分布、潜在风险和缓解措施等方面的研究成果,分析了轮胎磨损颗粒研究今后应予以关注的方向.