物理调理法改善污泥脱水性能研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-0581

摘要/Abstract

摘要：

采用活性污泥法处理城市废水和工业废水时会产生大量剩余污泥，其中含有病原体、重金属、有机污染物等有毒物质，如未经适当处置可能会产生严重的环境风险。脱水作为污泥处理的重要步骤，在减少污泥体积、方便运输、提高热值、减少垃圾填埋场渗滤液产生等方面发挥了重要作用。物理调理技术通过加入非化学调理剂或输入能量等方式改善污泥脱水性能，经济性好，应用广泛。而探寻高效物理调理剂与方法对于提升脱水效率至关重要。详细分析了物理调理技术的种类，归纳了典型物理调理技术，如多孔材料调理、超声波、热处理、冻融和电处理方法改善污泥脱水性能的作用机理。总结了不同物理调理方法的影响因素及其耦合增效作用对污泥脱水的影响，并对未来的研究工作进行展望。该领域未来的研究重点为采用物理法和化学法协同调理处理城镇污泥，结合使用混凝、生物分解、高温加热、冷冻和化学氧化，用硅藻土、人造纤维和石膏等为骨架颗粒与化学絮凝剂或药剂联合调理污泥。

关键词: 市政污泥, 物理调理, 污泥脱水

Abstract:

Treatment of municipal and industrial wastewater by activated sludge process generates a large amount of excess sludge， which contains pathogens， heavy metals， and organic pollutants， and may pose serious environmental risks without appropriate disposals. As the essential step of sludge treatment， dewatering plays a significant role in reducing sludge volume， facilitating transportation， improving calorific value and reducing the production of landfill leachate. Physical conditioning technology improves sludge dewatering performance by adding non-chemical conditioning agents or inputting energy. It is economical and widely used. Exploring efficient physical conditioning agents and methods is essential to improve dewatering efficiency. The types of physical conditioning techniques were analyzed in detail， and the mechanism of typical physical conditioning techniques， such as porous material conditioning， ultrasonic， heat treatment， freeze-thaw and electrical treatment methods to improve sludge dewatering performance， was summarized. The influencing factors of different physical conditioning methods and their coupling synergistic effects on sludge dewatering were summarized， and future research work was prospected. Future research in this field will focus on the use of synergistic conditioning methods of physical and chemical to treat municipal sludge， combining the use of coagulation， biodegradation， high-temperature heating， freezing and chemical oxidation， and the use of diatomite， artificial fiber and gypsum as skeletal particles with chemical flocculants or agents to condition sludge.

Key words: municipal sludge, physical conditioning, sludge dewatering

中图分类号:

TU992.3

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I8/51

图/表 2

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项目	方法	作用机制	优化条件	脱水率/%	文献
水热处理	密闭条件下加热污泥至60~240 ℃	加热条件下加速脂质和碳水化合物的溶解及细胞壁内蛋白质的释放，强化污泥脱水	温度175 ℃，保温时间30 min	24.6~40	〔37-43〕
冻融调理	在低于水冰点的温度下冻结（约-20~-15 ℃），室温下解冻并保持一段时间	通过冷冻条件下形成冰晶，实现污泥脱水	-18 ℃下处理72 h	26	〔45-49〕
超声调理	利用>20 kHz的声波循环压缩和扩展污泥	发生声空化现象，超声波应力会破坏微生物细胞壁，并将细胞内的有机物释放到水相中	能量密度2.0 W/mL、超声时间20 min	17.5	〔50-54〕
微波调理	碱性条件下，用波长为0.1 mm~1 m、频率为300 MHz~3 THz的电磁波对污泥进行热输入脱水	通过热效应对污泥脱水	pH为3、微波功率为400 W、反应时间为150 s	12~15.2	〔55-58〕
电处理	外加电场、电压或电流对污泥脱水	通过污泥絮体的高效电化学分解实现污泥脱水	处理时间为58.7~70.0 min、电压梯度为15.1~16.1 V/cm	22~25	〔59-62〕

项目	方法	作用机制	优化条件	脱水率/%	文献
水热处理	密闭条件下加热污泥至60~240 ℃	加热条件下加速脂质和碳水化合物的溶解及细胞壁内蛋白质的释放，强化污泥脱水	温度175 ℃，保温时间30 min	24.6~40	〔37-43〕
冻融调理	在低于水冰点的温度下冻结（约-20~-15 ℃），室温下解冻并保持一段时间	通过冷冻条件下形成冰晶，实现污泥脱水	-18 ℃下处理72 h	26	〔45-49〕
超声调理	利用>20 kHz的声波循环压缩和扩展污泥	发生声空化现象，超声波应力会破坏微生物细胞壁，并将细胞内的有机物释放到水相中	能量密度2.0 W/mL、超声时间20 min	17.5	〔50-54〕
微波调理	碱性条件下，用波长为0.1 mm~1 m、频率为300 MHz~3 THz的电磁波对污泥进行热输入脱水	通过热效应对污泥脱水	pH为3、微波功率为400 W、反应时间为150 s	12~15.2	〔55-58〕
电处理	外加电场、电压或电流对污泥脱水	通过污泥絮体的高效电化学分解实现污泥脱水	处理时间为58.7~70.0 min、电压梯度为15.1~16.1 V/cm	22~25	〔59-62〕

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