酸化/氧化调理对活性污泥胞外聚合物及脱水性能影响研究

活性污泥(WAS)经酸化/氧化处理后,胞外聚合物发生变化:在强酸环境下,总胞外聚合物以芳香族蛋白质为主,随着酸性的减弱,提取物中以类腐殖质物质为主;溶解型胞外聚合物在强酸条件下提取出来的主要有机物为类富里酸,随着酸性的减弱,类腐殖质物质占据主要地位;松散结合型胞外聚合物中检测到主要的有机物则为类富里酸及类蛋白质;紧密结合型胞外聚合物的提取物主要是与芳香族氨基酸结构有关的类蛋白质。经3.0 g/L高铁酸钾溶液氧化调理后,各层胞外聚合物提取液检测到的多糖和蛋白质含量较未处理条件下分别高出120倍和1倍以上。根据脱水性能测试结果,酸化处理与氧化处理后,污泥的脱水性能提高了9%。

污泥调理脱水后残余水分存在形态及空间分布

污泥脱水是污泥资源化利用的前提,采用高铁酸钾(K2FeO4)和污泥生物炭(脱水污泥在500℃热解制得污泥生物炭,记为BC500)作为调理剂对污泥进行预处理。污泥经3.00 g/L K2FeO4和9.00 g/L BC500调理脱水后,泥饼含水率降低至42.33%,较未经调理脱水后泥饼含水率(78.80%)减少36.47百分点。通过低场核磁共振技术(low field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)检测脱水泥饼中残留水分的存在形式,并对水分种类进行划分。在K2FeO4氧化作用下,水分子与有机物的结合能被削弱,泥饼中残余结合水(0.23~10.72 ms)占比为99.68%~99.81%,毛细管水(70.00~700.00 ms)占比为0.19%~0.32%,原污泥泥饼中强结合水转化为弱结合水、毛细管水、自由水,弱结合水转化为毛细管水或自由水,毛细管水则转化为自由水,而自由水在机械脱水过程中几乎可以完全脱除。根据成像结果:泥饼中水分分布与图像亮度呈线性相关关系。该研究可为污泥深度脱水提供数据支撑和理论基础。