化学调理

污泥调理是改善城市污水处理厂剩余污泥脱水性能的一个重要手段。电化学调理是一种新型的污泥调理技术，前期研究结果表明，通过5-20V、0.1-1.0A的电流作用30 min后，可大幅提高污泥脱水性能及降低污泥后续调理的调理剂添加量。然而，电化学调理电极材料及极板型式的选择、辅助药剂的筛选及最优配比、电化学与辅助药剂共调理作用的机理、电化学调理后污泥中重金属及有机污染物变化情况等问题都尚需探明。本项目拟采用环境工程学、生物学和电化学等方法，在确定最优电极材料及极板型式的基础上，筛选促进电化学调理辅助药剂，结合电化学调理过程中污泥胞外聚合物、有机组分、zeta电位、污泥粘度、污泥形态等的变化与污泥脱水性能相关指标的分析，阐明电化学调理大幅提高污泥脱水性能的工艺原理和反应机理，建立电化学与辅助药剂共调理过程中的反应动力学模型，为推动该技术的进一步发展提供理论指导及技术支持

本课题以城市污水厂产生的剩余污泥为研究对象，针对污泥脱水难的问题，采用电化学预处理对污泥进行调理，系统地研究了电化学预处理方法对污泥比阻、CST、zeta电位、微观结构的影响，结合污泥上清液EPS的变化，分析了电化学预处理促进污泥脱水性能提高的机理。应用响应曲面法，确定了电化学预处理对污泥脱水性能影响的最佳工艺参数，在此基础上，进一步深化研究了药剂调理与电化学处理联用对污泥脱水性能的影响。研究结论主要有： （1）采用不同的电化学电压，电解时间和电极间距处理污泥，考察电化学对污泥脱水性能的效果。通过研究表明，50 V和5 min的电化学预处理为最适处理条件。皮尔森系数分析表明，EPS和多聚糖与标准化CST值具有较好的正相关关系。 （2）扫描电镜结果表明，电化学预处理使污泥絮体遭到破坏，细胞发生裂解，使细胞间隙水和胞内物质释放到溶液中，在一定程度上可使污泥脱水性能得到改善。 （3）通过响应面法优化实验条件，建立多变量多项式方程用来描述电化学预处理过程，得出最适电解电压、电解时间和电极间距分别为 21 V，12 min 和 5 cm，此时污泥的 CST 减小率为 22.15% 。最佳实验条件下的得出的CST减小率为18.8 ± 3.1%，表明实验值和多项式公式得出的预测值具有很好的拟合性。 （4）电化学预处理和PAM添加剂的联合调理作用可有效地提高污泥的脱水性能。通过电化学预处理，可使PAM用量减小50％，标准化CST值减小了36.8％。电化学预处理与表面活性剂联合作用对污泥进行调理，结果表明，阳离子表面活性剂CTAB调理对污泥脱水性能具有较好的效果，最佳添加量为2000 mg/L，在电化学预处理条件下，调理剂CTAB的用量减少66.7% 。阴离子表面活性剂SDS和非离子型表面活性剂Triton X-100对污泥脱水性能提高具有负面效应。EPS浓度，污泥粘度和污泥的zeta电位是导致污泥脱水性能发生变化的主要因素。 （5）通过电化学处理中试实验结果表明，在较低污泥浓度条件下，较低的电化学处理条件对污泥的脱水性能起促进作用；在中等污泥浓度条件下，15 V，30 min为最佳电化学处理条件；在高污泥浓度条件下，高电压处理条件能较好地改善污泥脱水性能。中试装置运行费用较低。污泥经电化学处理后，CST值明显降低。每吨污泥电化学处理的动力费用为0.75元/吨。 2100433B

先后承担了国家863高科技研究计划、国家自然科学基金、国家科技支撑计划、山东省科技厅、山东省环保厅等有关市政污泥处理处置方面的科研课题10余项，拥有该领域期刊论文、专利等知识产权20余项。在市政污泥的厌氧消化、深度脱水的化学调理、好氧堆肥、低成本自动化脱水设备、污泥干化工艺与设备、污泥干化焚烧过程中的尾气处理、各种工业污泥的减量化与资源化处置等领域有较强的技术储备和研发能力。 2100433B