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2022年09月08日

造纸污泥深度脱水技术研究进展

50%干度、69%有机物含量的造纸污泥低位发热量为6000kJ/kg,28%干度、69%有机物含量的造纸污泥低位发热量几乎为0kJ/kg。可见造纸污泥干度对热值有巨大影响,污泥中高水分使其能量利用率低,为减少能量损失,必须对污泥进行深度脱水。造纸污泥脱水也是污泥减量化中最为经济的一种方法,也是污泥最终处置如焚烧、堆肥等必不可少的环节。

1 造纸污泥的脱水机理

造纸污泥中的固体颗粒主要为胶体粒子,有复杂的结构,与水的亲和力模具钢很强。按水分在污泥中存在的形式可分为间隙水、毛细水、表面吸附水和内部水四种,污泥水分存在形式如图1所示。

2 造纸污泥的性能计算

污泥灰分测量条件为:525℃、4h,盐酸溶解后再在575℃、保温4h条件下测量硅和硅酸盐含量。

有机物比重一般等于1,无机物比重约为2.5——2.65,以2.5计,干污泥的比重计算式为:

湿污泥的比重计算式为:

污泥的燃烧热值可用下式计算:

3 造纸污泥的调理

调理的目的不仅要减小过滤时的阻力,也要减小污泥的可压缩性。污泥调理主要有生物调理法(好氧、厌氧消化)、化学调理法和物理调理法。

常用的污泥物理调理方法有加药、冷冻和加热调理。加热处理时污泥中的细胞体受热膨胀而破裂,释放出蛋白质和胶质、矿物质和细胞膜碎片机床。胶体结构被破坏,大量释放出内部结合水,从而提高污泥脱水性能;冷冻熔融处理中,污泥絮体结构更加致密,结合水含量减少,因而污泥脱水性能显著改善。加热和冷冻调理虽然优点多,但因其投资大、能耗高,世界各国应用的较少。

化学加药调理因为操作简单、效果好而成为比较常用的方法。常用调理剂分有机和无机调理剂两类。有机混凝剂能极大地提高污泥过滤速度,但不能降低污泥的可压缩性;无机混凝剂对过滤速度的提高作用不大,但可作为骨架使污泥絮体在脱水时保持多孔性,阻止絮体的崩溃,降低泥饼的可压缩性。

超声波-复合絮凝剂可以强化污泥脱水效果,减少有机絮凝剂的用量。超声波处理活性污泥可增加空化泡的数目,从而提高污泥的活性,改变污泥的团聚性能。

4 胞外聚合物及生物絮凝剂

EPS主要含有聚糖、蛋白质、DNA、脂类和其它的生物聚合物,在生物膜和颗粒污泥中起胶粘剂作用。EPS像一个高度水化的胶囊包裹着细菌,作为粘性物质分散在溶液中。EPS可以阻止细胞干燥并且作为“离子交换树脂”因此也决定了采取单臂式的就能够了,控制离子从溶液进入细胞,从而帮助细菌细胞生存。

生物絮凝剂(microbial flocculant,MBF)是有微生物产生的可使水中不易沉降的悬浮颗粒、菌体细胞等凝聚沉淀的特殊高分子物质,主要成分为糖蛋白、胞外多糖、蛋白质、纤维素和核酸。EPS与污泥的脱水性能及絮凝性能滚筒筛均有关,可否抽提作为生物絮凝剂?与传统的人工合成絮凝剂相比,MBF具有高效、无毒和可生物降解等特点。用奇异变形杆菌所产MBF与氯化钙混合对活性污泥进行脱水试验取得了你肯定不想将它们浸在水中或加热它们较好的脱水效果,优于单独投加提供定制化整合材料解决方案——其出色的轻质性、易塑形特性和耐用性PAM或PAC。

5 EOD脱水技术

电渗透脱水技术(electroosmotic dewatering,EOD)属于微能技术,所谓电渗透就是在给物料加上电场后,物料中极化了的水分子及其各种离子会在电场作用下定向运动,从而使物料脱水的现象。电渗透脱水的优点:在整个过程中,物料不升温,调节物块形状可以提高脱水的速率和效率,升高所施加电场的电压,在全部3D打印进程中可有效地提高电渗透脱水速率。电渗透脱水作为新兴的固液分离技术,具有脱水率高、操作灵活方便等特点。

6 结束语

造纸污泥可进行焚烧、堆肥、建材等资源化利用,但前提是必须脱水到一定干度。即便用高压连续脱水机械,对污泥中的结合水和表面吸橡胶模具附水的脱出效果仍较差,基于这方面考虑,可脱出污泥中的EPS,使部分结合水释放出来,再综合机械脱水与EOD脱水技术,以期达到污泥深度脱水的目标。

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