活性污泥减量及资源化9.16

–还原污泥的含水率为97%
浮选实验设备的参数
• 设备参数影响浮选的两个参数
–气泡表面积通量； –污泥负荷；
• 浮选柱结构参数
–内径Ф50mm； –有效高度h=500mm；
浮选实验装置流程
气泡表面积通量和污泥负荷
• 单位时间内通过单位浮选柱截面积的气 泡总表面积，表达了气泡数量、大小(气 泡直径d )和浮选柱表观充气速率(J )，
加入超声波的作用
• 超声波可以破坏污泥颗粒的强度结构，使其内 部包含的水排出，从而使污泥脱水性能得到提 高。 • 实验证明，超声声强在400 W/m2左右时，处理 2-4mins，可以使污泥的结合水含量降低50％ 以上。结合水的降低可提高滤饼过滤性能，减 少污泥最终含水率。但当平均声强高于1000 w/m2时，超声处理反而不利于污泥的结合水降 低。
污泥调理方法的耦合
• • • • • 表面活性剂＋絮凝剂 超声强化＋絮凝剂 表面活性剂＋酸处理＋絮凝剂 超声强化＋表面活性剂＋絮凝剂 臭氧氧化＋表面活性剂＋絮凝剂
加入絮凝剂的作用
• 加入絮凝剂能克服污泥颗粒表面负电荷 的斥力，污泥颗粒形成的胶体脱稳并趋 于凝聚。
• 通过架桥形成网状结构并将固体颗粒吸 附在上面，从而絮凝污泥，增大絮体颗 粒的尺寸，并使絮体变得更加致密。
• 实验用原料制备：
–200克污泥加入1000克水，经胶体磨均质化 ，得到固含量为2%～3%的还原污泥。然后再 加入一定量的表面活性剂。
实验过程1
• 将制备好的还原污泥，与一定量的溶剂，重 量比为2：1，在分液漏斗内进行混合震荡， 静置分层，分别取出分层各项进行称重。 • 溶剂为蒽油，洗油，油脚，柴油。 • 表面活性剂
6月中旬～7月中旬的工作
• 浮选过程的文献调研；
–6月15日～6月24日
• 浮选实验设备的加工；
–6月24日～7月8日
• 浮选药剂的购买；
–6月21日～7月6日
• 污泥浮选实验的初步实验。
– 7月11日～7月15日
文献调研情况
• 泡沫浮选法是一种以各种物质在溶液中 表面活性差异为基础的分离技术。 • 影响因素：
十二烷基 磺酸钠
1237 70%
月桂酸 1296 70%
聚乙二醇 1000
97%
脱灰效率
下一步的工作安排
• 7月18日～7月22日
实验方案以及计划
• 五月中旬～六月中旬
–5月11日～20日，原料准备，药品准备 –5月23日～6月3日，对实验原料以及实验方 案进行初步的探索性实验， –6月7日～17日，总结实验数据与实验过程 中的现象，集中讨论一次。
实验原料
• 原料性状：
–经过絮凝、压滤、脱水后的污泥； –实验测定其含水量为82%； –黑色、沥青状粘稠固体，恶臭，有毛发等 杂质。
活性污泥减量及资源化
科威国际技术转移中心 2011年4月21日
活性污泥及其来源
• 活性污泥法是利用微生物的生命活动转化 污水中的有机物和有毒有害的物质的方法。 微生物由于自身的增殖，在消耗污水中有 机物的同时，也会产生剩余污泥。 • 剩余污泥的来源主要有：
– 工业污水处理产生的剩余污泥 – 城市生活污水处理产生的剩余污泥
• 高剪切力场下，破坏污泥絮体和结构， 使其均质化； • 在破坏污泥结构的同时，加入表面活性 剂， • 表面包覆的污泥颗粒与非极性有机溶剂 逆流接触，被捕获并分散。
剩余污泥浮选工艺流程
可能出现的问题？
• 作为原料的剩余污泥的含水率
–过滤前？过滤后？
• 可能会形成油包水的乳液，使油相含水 率过高
–调整两相的流比，使水相成为连续相； –调整溶剂以及表面活性剂的种类； –采用物理或化学的方法破乳。
• 污泥中的一些杂质不利于破碎设备。
–沙子，头发，线团等
• 单级实验中，污泥可以被富集至溶剂中 ，起到一定的脱水作用，油泥混合物中 的含水量测定不易。
–溶剂消耗量？水相的再次处理？
实验过程中的一些问题？
• 污泥热解
–热解的能量消耗与干化能量消耗？ 孰高孰低？ –热解油的热值利用与干化焚烧的热值利用 ？孰高孰低？
浮选过程的评价
• 浮选效率
–浮选率=浮选得到的干污泥量/污水中总干污泥量
• 脱灰效率
–脱灰率=尾渣灰分总量/污泥总灰分量 • 浮选时间约30min • 浮选操作方式：间歇 • 污泥负荷：1200克左右
实验过程中比较的参数
• • • • • 表面活性剂种类 表面活性剂加入量（CMC, <? ,>? ） 气含率 pH值 操作方式
–定义为：S =6 J ／d
b g
b
• 污泥负荷是单位时间内的污泥加入量。
表面活性剂的选择与用量
• HLB值，决定了表面活性剂亲水性的参数
–油包水（HLB=4），水包油（HLB=10.5） –改变污泥颗粒表面的ζ电位，提高疏水性
• CMC，临界胶束浓度；
–对于浮选过程，低于CMC； –对于反相微胶团萃取，高于CMC。
• 水处理方法和絮凝、浮选、分离装置 • Kataoka，Katsuyuki等(Ebara Corp．，Japan)日本 公开特许公报JP 2002 ll3，47l 2002，4，16 6页( 日本) 该水处理方法包括以下几步：
– 加无机絮凝剂，搅拌，絮凝悬浮固体： – 带气泡的浮选处理，将生成的废液返回原水中。 – 该装置包括一个絮凝搅拌槽、使用压缩空气的浮上分离设备 和分离槽、生成之废水的返回设备和污泥脱水设备。该水的 絮凝方法可节约絮凝剂的消耗，提高浮上分离效果。
–被分离的物质种类——选择表面活性剂； –溶液的PH值——影响表面活性剂的存在形式； –表面活性剂的浓度——小于CMC；？ –温度和气流速度——气泡的稳定性和大小。
泡沫分离的工业应用
• 从1915年起就应用于矿物浮选； • 上世纪70年代开始应用于工业废水的处 理； • 本世纪初开始应用于生活污水的处理。
污泥脱水的目的——减量
• 向剩余污泥中加入各种药剂或力场来调 理污泥的性质，进而易于固液分离。
• 得到含固率高的泥饼，从而降低污泥运 输及处理处置的费用。
现有污泥调理技术的核心
• 降低活性污泥中的吸湿性胞外聚合物(EPS)的 含量来提高活性污泥的脱水效果 • 通过适当的絮凝条件来得到适宜过滤的污泥絮 凝物大小分布来提高活性污泥的脱水速率 • 衡量的技术参数——比阻值。比阻值越大表明 污泥越难以用机械过滤进行脱水。
臭氧氧化的作用
• 经过臭氧氧化，污泥菌胶团密度降低，细胞 呈独立暴露游离分布，细胞量明显减少；细 胞结构被破坏，细胞壁破坏，细胞质溶出， 污泥中的多糖类及细胞壁成分等难于或不可 生物降解的有机物转化为易生物降解的分子 ，可减量污泥40%～100%。 • 由于臭氧需求量太大，设备投资与运行费用 高，工业应用受到很大限制。
剩余活性污泥的处理
• 剩余活性污泥中含有一定量的毒害有机物， 重金属，致病微生物等有害物质，如不有 效处理，将对环境造成直接或潜在的危害。 • 通常的处理方法
–中温厌氧消化（生物减量）——压滤（机械 脱水）——填埋或焚烧。 –污泥的处理费用占到污水处理费用的40％～ 55％
剩余活性污泥处理的原则
–曝气沉沙与浮选表面活性剂； –降低絮凝剂与沉淀剂的用量；
实验中必须要明确的问题
• • • • • 原料及基本的物性数据？ 浮选柱的结构参数？ 如何选择表面活性剂及其用量？ 浮选过程中的气含率？ 如何评价浮选效果？
高碑店污水厂－工艺流程全图
污泥原料的基本物性
• 污泥颗粒在水中的行为与胶体物质相近 ，带有电荷，ζ电位通常在-45～20mv； • 污泥的pH值为7.22； • 污泥颗粒大小（均质后）200~500μm • 污泥含水率99%左右；
–自由水：与固体颗粒之间无作用力，通过简 单重力沉淀可实现固液分离。 –空隙水：絮体或生物体结构内部空隙中的 水．当絮体或生物体结构被破坏时，空隙水 可释放出来。 –表面水：与固体颗粒表面之间通过吸附或黏 附结合的水。 –水合水：与固体颗粒表面通过化学键结合的 水．水合水只能通过固体颗粒的热化学破坏 而得到释放。
• 关键因素之一。
待选表面活性剂列表
商品名
SPAN-80 SPAN-60 TWEEN-60 TWEEN-80 聚乙二醇1000 油酸钠 硬脂酸钠
十二烷基磺酸钠 月桂酸
组成
山梨醇单油酸酯 山梨醇单硬脂酸酯 聚氧乙烯山梨醇单硬脂酸酯 聚氧乙烯山梨醇单油酸酯 聚乙二醇单油酸酯 油酸钠 硬脂酸钠 十二烷基磺酸钠 十二烷酸
–司班60，80（HLB值4左右） –吐温60，80（HLB值12左右） –木质素磺酸钠和季铵盐（离子型）
实验过程2
• 活性污泥的热解
–原料：压滤脱水后的污泥（含水82%） –热解溶剂：蒽油 –投料比：1：1（质量比）
• 常压热解：热解油得率65%，稳定。 • 加压热解：热解油得率90%，稳定。
实验过程中的一些问题？
污泥脱水困难的主要原因
• 活性污泥由大量的微生物构成，细胞物质(多 聚糖、蛋白质、DNA、类腐殖酸物质、脂肪以 及杂聚物质)形成的EPS包围在污泥颗粒的表面。 • EPS——主要由多聚糖、蛋白质和DNA(得自于 死亡细胞的消散)组成，这些物质结合大量水 分，产生很好的粘性。同时还有类腐殖酸物质、 脂肪以及杂聚物质，如糖蛋白类。
• 如何与其他燃料配合，得到合适的C,H,O 的比例，获得最大的燃烧效率？
有关行业的规定
• 美国是世界上污泥填埋率最高的国家，而 日本是污泥焚烧率最高的国家。由此看出 ，剩余污泥处理受该地区的法律法规影响 的最大的。 • 我国的污泥处理处置技术规范中建议“东 部经济发达地区采用干化焚烧，西部欠发 达地区采用填埋”。对于填埋污泥对于环 境的影响，规范中明确“谁提供，谁负责 ”。
加入表面活性剂的作用