利用污泥制備生物絮凝劑的方法及性能研究.pdf

1、近年來(lái)隨著環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求的提高，污泥傳統(tǒng)處理方法的弊端逐漸顯露。因此，污泥“資源化”技術(shù)的研究已經(jīng)成為解決目前污泥處置問題的有效途徑。污泥主要由分布于胞內(nèi)和胞外的蛋白質(zhì)和多糖等有機(jī)物組成，傳統(tǒng)發(fā)酵法制備的生物絮凝劑中起絮凝活性的物質(zhì)主要為菌體發(fā)酵培養(yǎng)過程中分泌到胞外的多糖和蛋白質(zhì)。本文將污泥作為制備生物絮凝劑的原材料，實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化利用，也為生物絮凝劑的制備方法提供了新的途徑。
　　本文在研究不同污泥水解技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過比較不

2、同方法水解產(chǎn)物的絮凝活性，確定了絮凝劑的制備方法。進(jìn)一步考察所制備絮凝劑的活性及理化性質(zhì)，探討絮凝劑的作用機(jī)理，評(píng)價(jià)副產(chǎn)品的吸附性能。論文取得了以下的研究成果:
　　(1)采用超聲技術(shù)水解污泥，研究不同超聲因子對(duì)污泥水解性能的影響。結(jié)果表明，隨著聲能密度的增加和作用時(shí)間的延長(zhǎng)，水解效果顯著增加，但能效利用率有所降低;聲能密度和作用時(shí)間對(duì)水解效率的影響因子分別為0.2294和0.2893，輸入的超聲能量（聲能密度與作用時(shí)間的乘積）相

3、同時(shí)，小聲能密度，長(zhǎng)作用時(shí)間更有利于污泥的水解。
　　(2)進(jìn)一步采用超聲與堿耦合技術(shù)水解污泥，結(jié)果顯示污泥的水解程度顯著增加。采用多元線性回歸的方法建立了以污泥COD溶出率為因變量的污泥水解的動(dòng)力學(xué)模型。自變量pH、聲能密度、聲強(qiáng)和污泥濃度的影響因子分別為2.1109、1.3933、0.8145和0，其對(duì)污泥水解程度的影響順序?yàn)?pH＞聲能密度＞聲強(qiáng)＞污泥濃度，這一結(jié)論為采用堿法水解污泥提供了理論依據(jù)。
　　(3)考察不同

4、水解條件下水解產(chǎn)物的絮凝活性，堿解產(chǎn)物的絮凝活性最大，超聲與堿耦合水解產(chǎn)物次之，單獨(dú)超聲作用下的絮凝活性最小。最終將水解溫度70℃，水解時(shí)間30min，堿的投加量1.75g/gTS（TS代表污泥干基）下的水解產(chǎn)物定義為絮凝劑FM-1。
　　(4)采用正交實(shí)驗(yàn)研究絮凝劑FM-1的絮凝活性，對(duì)高嶺土懸濁液（濃度為5g/L）的最佳絮凝率為98.8％。絮凝活性分布結(jié)果顯示，絮凝劑FM-1中絮凝活性物質(zhì)主要分布于液相之中，F(xiàn)M-1的儲(chǔ)存穩(wěn)定

5、性較差，因此將FM-1進(jìn)行離心，離心上清液稱作絮凝劑FM-2。絮凝劑FM-2對(duì)高嶺土懸濁液（濃度為5g/L）的最佳絮凝率為99.2％，與FM-1相比，F(xiàn)M-2的儲(chǔ)存穩(wěn)定性增強(qiáng)。經(jīng)過高溫?zé)崽幚碇?，F(xiàn)M-2仍保持了較好的絮凝活性，其主要成分為多糖和蛋白質(zhì)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為70.3％和21.6％。紅外光譜分析表明，F(xiàn)M-2中可能含有羥基(-OH)、氨基(-NH-)、酯基(-COOC-)等官能團(tuán)。掃描電鏡顯示，其幾何外觀近似于圓形，顆粒大小相對(duì)

6、較為均一，而且顆粒之間相互交織，相互黏附。對(duì)高嶺土顆粒的絮凝，主要為“壓縮雙電層”和“吸附架橋”作用。
　　(5)考察絮凝劑FM-2的污水凈化能力，研究結(jié)果表明，對(duì)直接翠蘭染料廢水的脫色率為99.3％，酸性條件下FM-2的官能團(tuán)被“質(zhì)子化”后帶正電荷，根據(jù)靜電理論，有利于陰離子型染料廢水的脫色。對(duì)于具有一定濁度的淀粉廢水，其最佳絮凝率為75.2％。對(duì)于實(shí)際生活廢水，最大絮凝率為97.7％。FM-2還可去除水中的重金屬元素，對(duì)于水中

7、硒和鉛的去除率均達(dá)到90％以上，對(duì)汞、砷和鎘也有不同程度的去除效果。
　　(6)制備絮凝劑FM-2時(shí)產(chǎn)生副產(chǎn)品AM-1，其主要組成為污泥水解后的細(xì)胞碎片，呈粉末狀，顆粒較細(xì)，即未經(jīng)任何處理的干污泥相比其比表面積增大，而且可能含有較多的官能團(tuán)，能夠提供眾多的吸附位點(diǎn)，可以作為生物吸附劑。對(duì)于初始濃度為100mg/L的亞甲基藍(lán)溶液，除了強(qiáng)酸性pH=2外，在3≤pH≤11的范圍內(nèi)，平衡吸附量均大于100mg/g。AM-1對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附