稻殼基骨架顆粒制備及調(diào)理城市污泥脫水作用和機(jī)理分析.pdf

1、我國污泥產(chǎn)量巨大，若得不到妥善安置，可能造成嚴(yán)重的二次環(huán)境污染。在污泥處理與處置中，污泥脫水是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如果污泥脫水性能較差，會嚴(yán)重影響污泥后續(xù)的處置。因此，在污泥脫水之前必須對污泥進(jìn)行調(diào)理。同時(shí)，我國稻殼產(chǎn)量龐大，作為稻米生產(chǎn)的副產(chǎn)品，也需要得到妥善的處理。
　　本研究針對污泥調(diào)理中開發(fā)安全、高效、綠色環(huán)保和廉價(jià)的骨架顆粒問題，以及稻殼合理化利用問題，首先研究開發(fā)了四種稻殼基骨架顆粒，研究其調(diào)理污泥脫水的作用和機(jī)理;然后比較

2、四種稻殼基骨架顆粒對調(diào)理后污泥性質(zhì)的影響;最后，對稻殼基骨架顆粒與污泥破解、絮凝方法聯(lián)合調(diào)理污泥脫水的可行性及協(xié)同作用機(jī)理進(jìn)行了研究。本研究以污泥凈產(chǎn)率為污泥脫水性能的主要評價(jià)指標(biāo)，污泥比阻、泥餅含水率和污泥沉降比為輔助評價(jià)指標(biāo)。
　　稻殼粉顆粒大小、稻殼粉和三氯化鐵投加順序、投加量等因素對污泥調(diào)理脫水的影響結(jié)果表明，稻殼粉最佳顆粒大小為109-150μm，最佳投加順序?yàn)橄韧都拥練し?、后投加三氯化鐵，最佳投加量為稻殼粉70％污泥干

3、重、三氯化鐵138.09g/kg污泥干重。與三氯化鐵(138.09 g/kg)單獨(dú)調(diào)理污泥相比，污泥比阻下降59.7％，污泥凈產(chǎn)率升高45.3％，污泥泥餅含水率由81.57％下降到73.37％，污泥沉降比由98％下降到88％。
　　稻殼粉與三氯化鐵聯(lián)合調(diào)理后的污泥泥餅通過厭氧熱解生成生物炭(Biochar-conditioned)。Biochar-conditioned的熱解溫度、Biochar-conditioned和三氯化鐵投

4、加順序、投加量等因素對污泥調(diào)理脫水的影響結(jié)果表明，Biochar-conditioned最佳熱解溫度為400℃，最佳投加順序?yàn)橄韧都覤iochar-conditioned、后投加三氯化鐵，最佳投加量為Biochar-conditioned70％污泥干重、三氯化鐵115.07 g/kg污泥干重。與三氯化鐵(115.07 g/kg)單獨(dú)調(diào)理污泥相比，污泥比阻下降63.9％，污泥凈產(chǎn)率升高39.2％，污泥泥餅含水率由76.93％下降到70.2

5、7％，污泥沉降比由91％下降到83％。通過對生物炭顆粒的微觀形態(tài)和表面元素分析，證明Biochar-conditioned不僅含有與原污泥泥餅生物炭(Biochar-raw)相似的污泥基生物炭，同時(shí)還含有稻殼基生物炭，Biochar-conditioned表面鐵元素含量較高，導(dǎo)致Biochar-conditioned聯(lián)合三氯化鐵調(diào)理的污泥脫水性能優(yōu)于Biochar-raw聯(lián)合三氯化鐵調(diào)理的污泥脫水性能。
　　稻殼生物炭熱解條件、稻

6、殼生物炭與三氯化鐵的投加順序、投加量等因素對污泥調(diào)理脫水的影響結(jié)果表明，稻殼生物炭最佳熱解條件為500℃下熱解2h，最佳投加順序是先投加稻殼生物炭、后投加三氯化鐵，最佳投加量是稻殼生物炭60％污泥干重、三氯化鐵138.09 g/kg污泥干重。與三氯化鐵(138.09 g/kg)單獨(dú)調(diào)理污泥相比，污泥比阻下降58.3％，污泥凈產(chǎn)率升高40.9％，污泥泥餅含水率由82.46％下降到77.37％，污泥沉降比由93％下降到84％。
　　改

7、性稻殼生物炭改性條件、投加量等因素對污泥調(diào)理脫水的影響結(jié)果表明，改性稻殼生物炭最佳改性條件為三氯化鐵濃度3mol/L、超聲時(shí)間1h，最佳投加量為60％污泥干重，與原污泥相比，污泥比阻下降97.9％，污泥凈產(chǎn)率升高約28倍，污泥泥餅含水率由96.69％下降到77.97％，污泥沉降比由96％下降到60％。通過對生物炭顆粒微觀形態(tài)和表面元素分析，證明改性稻殼生物炭表面存在鐵元素，使改性稻殼生物炭表面帶正電荷，它能與帶負(fù)電荷的污泥顆粒通過電荷中

8、和作用產(chǎn)生絮凝，從而有效提高污泥的沉降性能和脫水性能。
　　以上四種稻殼基骨架顆粒調(diào)理污泥的機(jī)理分析結(jié)果表明，骨架顆粒調(diào)理后的污泥濾液Zeta電位比未投加骨架顆粒的污泥濾液Zeta電位值更接近于0 mV，污泥處于脫穩(wěn)而且易絮凝的狀態(tài)，從而有效提高污泥沉降性能和脫水性能;污泥泥餅微觀結(jié)構(gòu)掃描照片表明投加稻殼基骨架顆粒之后污泥泥餅出現(xiàn)較大的縫隙，污泥泥餅的可壓縮性系數(shù)低于未投加骨架顆粒的污泥泥餅，證明這幾種稻殼基骨架顆粒都能有效提高污

9、泥泥餅的多孔性和滲透性，從而有利于污泥中水分的脫出，進(jìn)而提高污泥的脫水性能。
　　對比分析四種稻殼基骨架顆粒調(diào)理污泥的效果，結(jié)果表明，Biochar-conditioned（70％污泥干重）與三氯化鐵（115.07 g/kg污泥干重）聯(lián)合調(diào)理的污泥脫水性能和沉降性能最佳，濾液濁度和SCOD最低;而稻殼生物炭與三氯化鐵調(diào)理后的污泥最趨近于中性，且固體有機(jī)質(zhì)含量最高，污泥濾液和泥餅中重金屬含量較低（稻殼生物炭比表面積較大能吸附濾液中大

10、量的重金屬，而其自身重金屬含量非常低），而且泥餅中有機(jī)態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)（穩(wěn)定態(tài)）重金屬所占比例最高，因此，稻殼生物炭調(diào)理的污泥安全性最高。
　　利用Biochar-conditioned與高錳酸鉀破解、三氯化鐵絮凝聯(lián)合調(diào)理城市污泥，能有效提高污泥的脫水性能。結(jié)果表明，三種調(diào)理劑最佳投加量為高錳酸鉀20 g/kg污泥干重，三氯化鐵138.09 g/kg污泥干重，Biochar-conditioned70％污泥干重，投加順序?yàn)橄韧都痈咤i酸鉀