赵庆良哈尔滨工业大学2011年5月26日ppt课件.ppt

赵庆良
哈尔滨工业大学
2011年5月26日
2011年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会 青岛
冷冻预处理破解剩余污泥及改善其脱水性能研究
Freeze/thaw Pre-treatment 冻-厌氧消化组合工艺的研究相对较少。
冻/融预处理可以显著增加活性污泥上清液的BOD和COD的程度，使之不仅可以作为污泥调理的方法，也可以同时实现污泥破解，加速后续的厌氧消化进程等。
2. 污泥冷冻预处理的实验
污泥类型
冷冻时间
冷冻温度
冷冻速率
固化时间
污泥预处理（如搅拌或者浓缩）
污泥中溶解性有机物及阳离子浓度等
冻/融技术影响因素
混合污泥
剩余污泥
TCOD/(mg/L)
33200
28210
SCOD/(mg/L)
920
948
pH


NH4+-N/(mg/L)
148
101
碱度/(mgCaCO3/L)
720
580
TS/(mg/L)
37870
24280
SS/(mg/L)
35870
22400
VS/(mg/L)
19530
15760
VSS/(mg/L)
18620
14720
实验所用的污泥及其特征
实验方法
混合污泥和剩余污泥贮存于PET材质的塑料瓶中，放入-18℃冰箱中冷冻不同时间（ K/s） 。
冷冻结束后，在室内环境下（温度约29 ℃，相对湿度47%~56%）解冻3h。
3. 污泥冷冻与处理后物理性质的变化
冷冻时间对污泥固体物质含量的影响
污泥TS和VS随冷冻时间的变化
污泥SS和VSS随冷冻时间的变化
冻/融过程不会引起固体矿化作用或者生物降解作用，本实验中未出现蒸发作用 。冻/融处理没有降解污泥中的有机物。
SS和VSS变化包括两个阶段（冷冻9h ）。污泥的固体溶解程度的变化主要发生在冷冻阶段，而后续的固化阶段对污泥固体物质溶解的影响较小。
3h（冷冻、固化临界时间）
污泥固体溶解程度随冷冻时间的变化
Montusiewicz等人的研究表明，由于解冻时间较长（12h），可能在解冻过程中发生了生化作用，在冻/融（24h/12h）处理后，污泥的TS和VS均减小。通常，冷冻时间对于污泥性质的影响更加显著。
冷冻时间对污泥固体物质含量的影响
冷冻时间对污泥脱水性能的影响
冷冻时间对污泥的沉降性能具有显著影响。
从左至右分别为：
混合污泥、
剩余污泥、
冷冻72h的混合污泥、
冷冻72h的剩余污泥
两种污泥冷冻后，其沉降性能都得到了改善。与原泥相比，冷冻后的污泥上清液体积增大，沉降速度加快。
冷冻时间对污泥脱水性能的影响
离心实验：100mL污泥样品，离心转速4000rpm，离心时间30min，观察冷冻污泥离心后的上清液体积。
两种污泥冷冻后的离心效果
混合污泥
剩余污泥
冷冻时间/ (h)
上清液体积/ (mL)
冷冻时间/ (h)
上清液体积/ (mL)
0
68
0
53
1
75
1
78
3
75
3
70
72
78
72
74
冷冻污泥的离心上清液体积增加，下层沉淀物体积减小，说明污泥的可压缩性得到了改善。
虽然两种污泥经过冷冻预处理后离心脱水效果都得到了改善，但是冷冻处理更利于对剩余污泥的离心脱水，离心后沉淀物体积下降的更快。
冷冻时间对污泥粒径分布的影响
冻/融处理破坏了污泥絮体结构，有效地增加了胶体和溶解组分的比例，并有朝向较低分子量化合物的转化趋势。
剩余污泥经过冷冻处理后粒径减小的更加明显；由于掺入了20%的初沉污泥，初沉污泥泥质的差异导致颗粒的解体程度与完全剩余污泥时相比变小。
冷冻时间对污泥絮体结构的影响
(a) 剩余污泥原泥
(b) 冷冻2h后未冻结的剩余污泥
(c) 冻/融（3h/3h）处理
后的剩余污泥
(d) 冻/融（72h/3h）处理
后的剩余污泥
原状剩余污泥絮体较为松散，蓬松的、碎片形状，形成“网络”状结构。
冷冻过程中，未冻结的污泥部分被浓缩，周边的冰锋不断挤压并伸入絮体。
冷冻污泥絮体更加致密和清晰，网状结构被破坏。
冻/融技术的机理是：原状的松散的絮体被逐渐成长的冰层所排斥，大量转变成更加致密、圆形的絮体结构。随着冷冻时间的增加，污泥絮体形态更加清晰，丝状体数量更少，污泥沉降特性改善。
4. 污泥冷冻与处理后化学性质的变化
冷冻时间对污泥溶解性有机物的影响
污泥SCOD随冷冻时间的变化
SCOD线性增加
SCOD上升: 主要为溶解性碳水化合物
有益于后续厌氧消化
冷冻时间对污泥pH和碱度的影响
污泥pH值随冷冻时间的变