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造纸污泥深度脱水技术研究进展

发布日期:2018-12-11   来源:浆纸技术

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。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”,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较好的脱水效果,优于单独投加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,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。

责任编辑:葛


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