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《昆明理工大学》 2007年
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阳离子表面活性剂对污泥脱水性能的改善和作用机理研究

鹿雯  
【摘要】: 随着生活污水和工业废水处理率的提高,污泥的产量日益增多。由于污泥含水率极高,脱水性能差,使得污泥后续处理的费用急剧增加,因此,如何提高污泥的脱水性能,减小污泥的体积,降低污泥后续处理的费用已成为一个重要的研究课题。 通过物理、化学或生物的方法对污泥进行预处理,可以改变污泥絮体的物理性质和化学组成,破坏污泥胶体结构,减小污泥与水的亲和性,从而改善污泥的脱水性能。添加化学药剂作为化学调理方法的一种,由于操作简单,费用低而被广泛采用。目前使用的污泥调理剂,几乎都是阳离子型高分子絮凝剂,由于其具有吸附架桥和电中和作用,可以达到良好的固液分离效果。本试验主要是以移除污泥絮体中的水分为主要目的,使用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和四甲基溴化铵(TMAB)两种同属季铵盐的阳离子表面活性剂对活性污泥进行调理,研究阳离子表面活性剂对活性污泥脱水性能的影响及其改善。 阳离子表面活性剂是由疏水基通过共价键与带正电荷的亲水基相连的表面活性剂,通常阳离子表面活性剂的疏水基由烃基构成,亲水基由含氮、磷、硫等原子的可携带正电荷的基团构成。 CTMAB含有一条较长的疏水链,而TMAB的疏水链较短,它们的作用原理可以通过Laplace-young方程来解释。将阳离子表面活性剂投加到活性污泥系统中,一方面可以降低气/液界面张力,增大固/液界面接触角;另一方面可以增大毛细半径,减小毛细吸水压力,从而改善活性污泥的脱水性能。阳离子表面活性剂主要通过吸附架桥作用和电中和作用来改善固液分离效果,并利用自身分子的长疏水链来增强污泥絮体表面的疏水性,减少结合水的含量。 试验数据表明,在同样的投加量下,CTMAB比TMAB能更有效地改善污泥的脱水性能。与TMAB相比,投加约为泥样干质量25%的CTMAB可以释出更多污泥胞外聚合物总量,约为231mg/L;污泥毛细吸水时间(capillary sop time,CST)可缩短为73s左右,离心后污泥上清液浊度降至15.9,离心后污泥含水率为73.2%;当TMAB和CTMAB的投加量>15%时,真空抽滤后,污泥比阻达到易脱水范围;但TMAB和CTMAB对污泥沉降性能的改善不是非常明显。 在试验过程中还对污泥进行了风险评价和资源化利用研究,对未调理和调理过的污泥进行有机物、病原体和污泥菌落等指标的讨论;同时对污泥上清液进行COD,BOD测定,以说明调理后污泥的性质和再利用的可能性。试验数据表明:当TMAB的投加量依次增加,污泥的COD不断减小,由初始的1356mg/L依次减小为1267mg/L、1154mg/L、1049mg/L、891mg/L、775mg/L、734mg/L;当投加CTMAB时,污泥的COD由初始的1356mg/L依次减小为1247mg/L、1084mg/L、957mg/L、837mg/L、734mg/L、623mg/L;同时污泥上清液BOD与COD的比值不断增大,当TMAB的投加量增至30%时,比值由初始的0.4增加到0.55;当CTMAB的投加量增至30%时,比值由初始的0.40增加到0.59。表明两种阳离子表面活性剂在改变污泥上清液COD和BOD值的同时,也提高了其生化性,有益于上清液的生化处理;但是污泥对病原体的吸引力没有达到要求,直接资源化利用对环境有一定的危害。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X703

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