国产在线无码一区二区三区视频

    <strong id="m2d2y"></strong>

    <strong id="m2d2y"></strong>
  1. <optgroup id="m2d2y"><li id="m2d2y"></li></optgroup>

    聯系我們 / Contact

    • 山東東達聚合物有限公司
    • 聯系人:王經理
    • 電 話:0533-8299008
    • 手 機:13280657534 15564462387
    • 傳 真:0533-8299009
    • 郵 箱:sddachina@163.com
    • 網 址:http://www.fragrancekitten.com/
    • 地 址:山東省淄博市周村區開發區工業園16號

    聚丙烯酰胺影響共厭氧消化污泥脫水性能研究

    發布日期:2015-03-31 11:26:28
    聚丙烯酰胺影響共厭氧消化污泥脫水性能研究
    聚丙烯酰胺影響共厭氧消化污泥脫水性能研究:城市污水處理廠污泥的脫水性能較差,導致處 理處置費用較高。厭氧消化是污泥處理的最有效方 法之一,它能有效殺滅病原菌、減少揮發性有機物、 減少臭氣并回收沼氣能源[|’2]。厭氧消化后污泥的 脫水性能對其后續處理處置有很大影響。一些研究 表明,厭氧消化能改善污泥的脫水性能;而另一些研 究則表明,厭氧消化會破壞污泥的脫水性能[3“],聚 丙烯酰胺(PAM)是廣泛用于提高污泥脫水性能的 絮凝劑,在污泥厭氧消化前加人化學絮凝劑可以提 髙沉淀性能[5]757。在機械脫水過程中,PAM在泥餅 中的典型質量濃度為2. 5?5. 0 g/kg(以干污泥 計)w。含PAM的污泥在厭氧消化過程中,PAM 也參與該過程。
    盡管PAM在污泥中的含量較低,但其作用很 重要。PAM在厭氧消化過程中產生的中間產物和 最終產物以及殘留的PAM性質會對厭氧消化運行 及消化后污泥的脫水性能產生影響。PAM在厭氧 條件下可作為氮源被部分降解或被徹底降解[7’8]。 而文獻[9,10]表明,PAM是髙分子聚合物,在厭氧 條件下很難降解,即使降解為丙烯酰胺單體或丙烯 酸,對反應仍有很大的毒性。CHU等[5]757~4研究了 添加PAM為40 g/kg(以總固體(TS)計,下同)的污 泥的厭氧消化過程,得出由于絮凝后污泥顆粒尺寸 較大,降低了反應有效顆粒的表面積,增加了質子傳 質阻力,抑制了酶水解反應,最終使反應的產氣率降 低。CAMPOS等⑴」研究了用PAM脫水后的豬糞 廢水厭氧消化的可行性,結果表明,當PAM在415 g/kg以下時,沒有表現出PAM的反應毒性,但是出 現了間接抑制反應的現象。這些研究表明,有關含 PAM污泥厭氧消化的結論并不一致。
    近年來,污泥共厭氧消化成為研究的熱點。共 厭氧消化具有增加處理有機負荷、稀釋潛在有毒物 質、增加產氣量等優勢[12’13]。利用酒精糟液作為 共厭氧底物在高溫下降解含油廢水,酒精糟液的降
    解可促進含油廢水的降解[14]。PAM的存在對污 泥的厭氧消化有重要影響,但有關其對厭氧消化后 污泥脫水性能影響的研究資料很有限,更沒有 PAM作為絮凝劑對污泥和酒精糟液在不同溫度下 共厭氧消化后污泥脫水性能影響的研究報道。筆 者研究了污泥中添加不同量PAM(0、10、20 g/kg),在35、45、55 X:下對污泥和酒精糟液共厭 氧消化后污泥脫水性能的影響,以期為污泥的厭氧 消化處理提供參考依據。
    1材料與方法
    1.1試驗材料
    污泥取自南陽市污水處理廠,污泥取回后自然 沉淀12?16 h,濃縮并在4 ’C下保存使用;酒精糟液 取自南陽天冠乙醇集團;種子污泥為高溫厭氧污泥; PAM屬于陽離子型絮凝劑,分子量為800萬? 1 200萬,離子度為50?60。材料性質見表1。
    1.2試驗裝置
    共厭氧消化在擾動式厭氧反應器(總容積25 L, 有效容積20 L,共3套)中進行。每個厭氧反應器有 2個共軸的內外圓柱體組成,有3個口(分別為進料 口、出料口和氣體收集口)。進料口與蠕動泵相連, 氣體收集口與濕式氣體流量計相連,中間接有NaCl 飽和溶液的緩沖瓶。加熱由恒溫熱水器和水泵系統 控制,反應溫度分別設定為35、45、55 X:。攪拌由電 機帶動攪拌棒完成。
    1.3 試驗過程
    試驗開始在每個厭氧反應器內加人20 L種子 污泥,從第2天開始進料并排出等量的厭氧污泥。
    共厭氧消化進料分3個階段完成。第1階段進 料為污泥和酒精糟液混合泥,兩者體積比為3 : 1, 進料速度為〇. 8 L/d,污泥有機負荷(以VS計)為 0.749 kgAm3 • d),污泥停留時間(SRT)為25 d,此 階段運行50 d,然后在試驗結束前連續測定6次污 泥性質,測定項目包括pH、電導率、氧化還原電位、 粘度。同時,進行污泥自然沉淀試驗、污泥比阻試 驗、離心沉淀試驗和Zeta電位試驗。
    第2階段到第3階段是在第1階段的基礎上, 其他共厭氧消化條件不變,在污泥和酒精糟液混合 泥進料底物中添加PAM,使PAM在污泥中的質量 濃度分別為1〇、2〇 g/kg,共同進行厭氧消化反應。 反應運行穩定后對厭氧消化后的污泥進行測定,測 定項目同第1階段。
    1.4分析方法
    COD:重鉻酸鉀法;總氣:比色法;總磷:鑰酸銨 比色法;pH:PH-3C酸度計;電導率:EC215電導率 測定儀(意大利HANAN);氧化還原電位:HI98120 筆式氧化還原電位測定儀(意大利HANAN);粘度: NDJ-1型旋轉式粘度儀;平均粒徑:LS130激光衍射 粒徑分析儀(美國Coulter)。
    自然沉淀試驗:混合均勻的污泥倒人1〇〇 mL 量筒內靜止重力沉淀24 h,記錄量筒中的上清液高 度,上清液與污泥總體積之比表示自然沉淀百分數。
    污泥比阻試驗:采用文獻[15]測定方法,主要使 用儀器為NDJ-1型旋轉式粘度儀。
    離心沉淀試驗:離心速度3 000 r/inin,離心時 間3 min,記錄上清液與污泥總體積之比表示離心沉 淀百分數,
    Zeta電位試驗:采用Zeta電位儀測定。
    2結果與討論
    2.1不同厭氧消化條件下污泥的性質
    從表2可以看出,3種溫度下厭氧消化的污泥 pH均在正常厭氧范圍內(6?8),在同一溫度下,隨 著PAM添加量的增加,pH平均值總體呈下降 趨勢。
    表1材料性質
    Table 1 Characteristics of materials
    污泥酒精槽液種子污泥
    麥奴平均值范圍平均值范闈平均值范圍
    pH6. 626. 32 ?6. 824.043. 82 ?4. 187.867. 63 ?7. 93
    COD/(g * L1)28, 6026,21?29.8340.7035. 31?41,4630.6728. 42?31. 75
    TS/(g- L-1)22. 3421.77?23.0938. 4035. 75?43.1160.6354.33?66.86
    揮發性固體(vs) /(g- L-')14. 7513. 03 ?17. 8430.6427. 36?31. 7530. 3724.37?35. 21
    TN/(g* L l)1.421.32 ?1.831.751.64 ?1.901.521.36 ?1.78
    TP,' (g • I,丨)0. 150. 12 ?0. 180. 220. 19 ?0.260. 460.34 ?0.57
    • 80 •
    隨著PAM添加量的增加,3種溫度下產氣率和 電導率平均值總體也呈下降趨勢,55 'C下的電導率 和產氣率總體要大于35、45 X:下的電導率和產氣 率。當PAM添加量>10 g/kg時,厭氧消化的產氣率
    表2不同厭氧消化條件下污泥的性質
    Table 2 Properties of digested sludge under different aerobic digestion conditions
    厭氧溫度
    /'CPAM
    /(g • kg_l)PH產氣率u/* d_1)氧化還原電位/mV電導率/(mS • cm_ 1 >粘度/( mPa •
    平均值范圍平均值m平均值hm平均值范圍平均值范圍
    07. 177. 10?7. 210.3000. 281 ?0. 325290286?30410,39,7 ?10,5195188?199
    3S107. 107. 02?7.190. 1210• 119 ?0.127244241?2496.46.1 ?6-7155145?162
    206. 966. 86 ?7. 070.0860,083 ?0.089246241?2485.65.2 ?5.87563 ?69
    07. 267. 20?7. 310.3380.330 ?0.341302297?30611.211.0 ?11. 7140132?147
    45107.347_ 31 ?7. 390. 1300• 124 ?0. 139284280?2897.37.0 ?7.913S143?158
    207.217. 18?7. 320.0890.083 ?0.092282276?2866.76. 1 ?6. 910582 ?91
    07.397.24-7.470.4160. 410?0. 422301294?30710.810,4 ?11.6150144?158
    55107,367. 30?7, 510.1400• 132 ?0■ 144297287?3057.57.4?7.7235220?245
    207.297. 11 ?7. 360. 1060. 102 ?0. 108294290-3067.67.4 ?7.9255186?215
    注以每克vs計,
    明顯下降,這與其他文獻報道不同。文獻[5]報道, 當PAM添加童超過15 g/kg時,厭氧消化受到影 響,產氣率明顯下降。
    在每個溫度條件下,對產氣率和PAM添加量 進行線性回歸。結果表明,產氣率的下降與PAM 添加量增加呈線性關系,相關系數(尺)分別為 — 0.932(35 •〇、_0.933(45 •(:)、一 0.912(55 ‘C)。
    隨著PAM添加量的增加,3種溫度下的氧化還 原電位下降都不太明顯。隨著PAM添加量的增 加,35 ‘C下的污泥粘度有明顯的下降趨勢,而55 ’C 下的污泥粘度有明顯上升趨勢。高溫比低溫厭氧消 化效率高^"7],粘度的下降可以表明PAM被降解 的程度[|8’19]。一般而言,高溫對PAM的降解程度 比低溫要大一些,而研究結果卻表明高溫下污泥的 粘度反而增加。因此,可以認為污泥粘度的變化不 僅與PAM濃度有關,而且可能與PAM的分子重排 有關。
    2.2 污泥的脫水性能
    2.2.1污泥的自然沉淀百分數
    自然沉淀百分數增大表明沉淀性能變好,也意 味著污泥脫水性能變好。圖1顯示了沒有添加和添
    加不同量PAM的污泥在3種溫度下共厭氧消化后 24 h的自然沉淀百分數。
    由圖1可見,當PAM添加量為0 g/kg時,55 ’C厭氧消化后污泥的自然沉淀百分數最大,為 42.1%;35 ’C厭氧消化后污泥的自然沉淀百分數最 小,為17.4%。隨著PAM添加量的增加,不同溫度 厭氧消化后污泥的自然沉淀百分數的變化趨勢不 同。35 ‘C厭氧消化后污泥的自然沉淀百分數隨著 PAM添加量的增加逐漸增大,當PAM添加量為20 g/kg時,污泥的自然沉淀百分數增大到48. 6%。55 ‘C厭氧消化后污泥的自然沉淀百分數隨著PAM添 加量的增加逐漸減小,當PAM添加量增加到20 g/kg時,污泥的自然沉淀百分數減小至27. 4%。而 45 ‘C厭氧消化后污泥的自然沉淀百分數隨著PAM 添加量的增加而緩慢增大。
    2.2.2污泥的比阻
    污泥比阻越小,則其脫水性能越好。圖2顯示 了沒有添加和添加不同量PAM的污泥在3種溫度 下共厭氧消化后的污泥比阻。
    X:厭氧消化后污泥的比阻最小,為0.5X1012 m/kg, 35 'C厭氧消化后污泥的比阻最大,為16. 7X1012 m/kg,45 X:厭氧消化后污泥的比阻為5. 8X1012 m/kg。隨著PAM添加量增加,不同溫度厭氧消化 后污泥比阻的變化趨勢不同。35 ‘C厭氧消化后污 泥的比阻隨著PAM添加量增加逐漸減小,當PAM 添加量為20 g/kg時,污泥的比阻減小到0.1 X1012 m/kg,表明污泥的脫水性能變好;55 _C厭氧消化后 污泥的比阻隨著PAM添加量增加逐漸增大,當 PAM添加量增加到20 g/kg時,污泥的比阻增大到 14.7X1012 m/kg,表明污泥的脫水性能變差;45 C 厭氧消化后污泥比阻隨著PAM添加量增加逐漸減 小,污泥的脫水性能逐漸變好。
    2.2.3污泥的離心沉淀百分數
    離心沉淀百分數增大表明沉淀性能變好,意味 著污泥脫水性能變好。圖3顯示了沒有添加和添加 不同量PAM的污泥在3種溫度下共厭氧消化后的 離心沉淀百分數。
    由圖3可見,當PAM添加量為0 g/kg時,55 •C厭氧消化后污泥的離心沉淀百分數最大,為 69%,35 X:厭氧消化后污泥的離心沉淀百分數最 小,為52%,45 •(:厭氧消化后污泥的離心沉淀百分 數為64%。隨著PAM添加量增加,不同溫度厭氧 消化后污泥的離心沉淀百分數變化趨勢不同。35 •C厭氧消化后污泥的離心沉淀百分數隨著PAM添 加量增加逐漸增大,當PAM添加量增加到20 g/kg 時,污泥的離心沉淀百分數增大到77%,表明污泥 脫水性能變好;55 ’C厭氧消化后污泥的離心沉淀百 分數隨著PAM添加量增加逐漸減小,污泥的離心 沉淀百分數減小到54%,表明污泥脫水性能變差; 45 C厭氧消化后污泥的離心沉淀百分數隨著PAM 添加量增加稍有增大。
    2.2.4污泥的Zeta電位
    圖4顯示了沒有添加和添加不同量PAM的污 • 82 •
    泥在3種溫度下共厭氧消化后的Zeta電位。當 PAM添加量為〇g/kg時,55 'C厭氧消化后污泥的 Zeta電位最大,為一12. 4 mV,35 •(:厭氧消化后污 泥的Zeta電位最小,為一24. 6 mV,45 X:厭氧消化 后污泥的Zeta電位為一17. 5 mV。
    丨〇 ^ —■一 35—A- 45 t—參一55
    0 10 20
    PAM 添加置/(g-k^)
    圖4 PAM添加置對污泥Zeta電位的彩響
    Fig. 4 Effect of PAM dosage on Zeta potential of anaerobic sludge
    隨著PAM添加量的增加,不同溫度厭氧消化 后污泥的Zeta電位變化趨勢不同。35 C厭氧消化 后污泥的Zeta電位隨著PAM添加量的增加逐漸 增大,當PAM添加量增加到20 g/kg時,污泥的Ze¬ta 電位增大到 6. 7 mV。 55 C 厭氧消化后污泥的 Zeta電位隨著PAM添加量的增加先減小,然后再 緩慢增大。45 ’C厭氧消化后污泥的Zeta電位隨著 PAM添加量的增加緩慢增大。文獻[5]研究表明, 含有絮凝劑的污泥厭氧消化后的Zeta電位在一18 ?一22 mV。本研究含絮凝劑的污泥厭氧消化后污 泥的Zeta電位在一24. 6?6. 7 mV,與他們的研究 結果有一定偏離,可能是由于研究對象和添加的 PAM的量及反應條件不一樣所致。
    2.2.5污泥的平均粒徑
    圖5顯示了沒有添加和添加不同量PAM的污 泥在3種溫度下共厭氧消化后的平均粒徑。當 PAM添加量為Og/kg時,55 X:厭氧消化后污泥平 均粒徑最大,為498.2 ^1^35 X:厭氧消化后污泥平 均粒徑最小,為36. 7^〇1。隨著PAM添加量增加, 35 ‘C下厭氧消化后污泥平均粒徑逐漸增大,當 PAM添加量增加到20 g/kg時,污泥平均粒徑增大 到208.6 fxm;而55 C厭氧消化后污泥平均粒徑逐 漸減小,當PAM添加量增加到20 g/kg時,污泥平 均粒徑減小為106. 8 Mm;45 C厭氧消化后污泥平 均粒徑逐漸減小。
    °0to20
    PAM添加i:/(g. kg—1)
    00 5 PAM添加最對污泥平均粒徑的彩響
    Fig, 5 Effect of PAM dosage on mean particle size of anaerobic sludge
    以上說明添加PAM后對污泥顆粒尺寸大小有 明顯影響,主要是PAM降解中間產物及殘留PAM 性質的影響。研究表明,污泥呈現松散的結構是由 于絲狀菌造成的,經過30 d的厭氧消化,污泥的部 分絮狀結構被破壞,當PAM添加量為15 g/kg時, 污泥厭氧消化后不但顆粒尺寸增大,而且結構更 緊密。
    2.3 污泥脫水機制分析
    文獻[3,4,20]報道,污泥厭氧消化后脫水性能 變差,而當污泥與酒精糟液共厭氧體積比為3 * 1, 總體積為400 mL,在55 I:厭氧消化后污泥的脫水 性能得到明顯改善,但在35、45 ‘C厭氧消化后污泥 的脫水性能并不理想,可能是髙溫條件下對污泥與 酒精糟液混合底質降解程度大,對污泥的胞外聚合 物的降解和破壞程度也大,從而使其脫水性能改善。
    當絮凝劑PAM添加到厭氧體系中后,正常的 厭氧消化反應必然要受到PAM及PAM降解中間 產物和最終產物性質的影響。PAM作為高分子聚 合材料,有著極強的生物抗性,即使是已經被降解為 小分子的PAM依然有這一特性。在厭氧條件下, PAM的部分降解會伴隨著整個厭氧過程,在限氮 (氮質量濃度為〇. 2 g/L)條件下,降解PAM的生物 酶相對產量較高,使PAM的降解率最大;在氮濃度 相對較髙(氮質量濃度為〇. 3 g/L)時,氮已經對菌 體不構成限制或構成不完全限制,催化降解PAM 的生物酶產量已經相對下降,表現為PAM降解率 的下降本研究中厭氧底物的氮質最濃度遠大 于0. 3 g/L(污泥總氮為1. 42 g/L,酒精糟液總氮為 1.75 g/L,再加上添加的PAM水解產生的氮,使底 物中氮的含量更高),導致PAM降解率下降。
    當PAM添加量增大到20 g/kg時,PAM部分 被降解現象更為明顯,尤其是在35 ‘C條件下的厭氧 消化,沒有降解的PAM仍然具有PAM的原有特 性,比如增粘作用。從粘度數據(見表2)可以看出, 當PAM添加量為20 g/kg時,厭氧消化后污泥在3 種溫度下粘度不同,35 _(:下的粘度最小,55 ’C下的 粘度最大,此時脫水性能最好的是35 ’C下厭氧消化 的污泥,脫水性能最差的是55 'C下厭氧消化的污 泥。這說明PAM的厭氧降解十分復雜,污泥粘度 與PAM的厭氧降解產物沒有明顯的相關性。
    由于影響污泥脫水性能的因素較多,污泥的脫 水性能指標有許多,如污泥的含水率、污泥胞外聚合 酶含量、污泥顆粒大小等都會影響污泥的脫水性能, 因此對特定的污泥來說可能評價脫水性能的指標有 所不同。例如有人研究了酶處理后厭氧污泥的脫水 性能評價時認為,用毛細吸水時間比污泥比阻更為 準確,同時認為并不是所有的脫水指標都能準確評 價特定污泥的脫水性能。表3列出了污泥自然沉淀 百分數與其他參數的相關系數。
    表3污泥自然沉淀百分數與其他參數在 不同溫度下的相關系數
    Table 3 Correlation between settling percent and other parameters
    參數35 C45 C55 'C
    離心沉淀0分數0.930,990. 98
    污泥比阻0.950. 550. 97
    Zeta電位0.990.970. 15
    粘度-0. 82-0.950. 20
    平均粒徑0.970,900. 93
    •由表3可以看出,污泥自然沉淀百分數與其他 參數在不同溫度下有不同的相關系數。自然沉淀百 分數是表示污泥脫水性能最直觀的指標,因此可以 污泥自然沉淀百分數為基礎去衡量其他脫水性能指 標來評價污泥的脫水性能。
    自然沉淀百分數在3種溫度下與離心沉淀百分 數相關系數均不小于〇. 93,相關性很好;而其在45 下與污泥比阻的相關系數(0.55)、在55 X:下與 Zeta電位的相關系數(0. 15)、在55 ‘C下與粘度的 相關系數(0. 20)均較小,相關性很差;3種溫度下, 自然沉淀百分數與平均粒徑的相關系數分別為 0.97、0. 90、0. 93,具有很好的相關性。這種相關系 數的差別可能是由于PAM在厭氧消化的不同階段 所具有不同的作用引起的。
    因此,3種溫度下添加PAM厭氧消化后的污泥 脫水性能用自然沉淀百分數和離心沉淀百分數去評 價較為合適r污泥脫水性能的變化主要是由于污泥
    顆粒尺寸變化所致,這與文獻[22,23]的研究結果基 本一致。
    3結論
    (1)高分子PAM添加在污泥與酒精糟液共厭 氧消化體系中,在3種溫度下厭氧消化后用不同的 脫水性能參數表達時并不一致,3種溫度下添加 PAM厭氧消化后的污泥脫水性能用自然沉淀百分 數和離心沉淀百分數去評價較為合適。
    (2)污泥脫水性能的變化主要是由于污泥顆粒 尺寸變化所致。
    (3)當PAM添加量為0?20 g/kg時,隨著 PAM添加量的增加,55 ‘C下厭氧消化后污泥的脫 水性能逐漸變差,35 X:下厭氧消化后污泥的脫水性 能逐漸變好。
    ⑷當PAM添加量為20 g/kg時,35 •(:下厭氧 消化的污泥脫水性能最好,55 'C下厭氧消化的污泥 脫水性能最差。
    轉載請注明:山東東達聚合物有限公司(http://www.fragrancekitten.com/)
     
    国产在线无码一区二区三区视频
      <strong id="m2d2y"></strong>

      <strong id="m2d2y"></strong>
    1. <optgroup id="m2d2y"><li id="m2d2y"></li></optgroup>