湖南大学博士论文答辩PPT

壳聚糖-改性粉煤灰联合调理改善污泥脱水性能及机理初探博士学位论文答辩学位申请人：培养单位导师姓名及职称学科专业研究方向答辩日期目录1.绪论2.城市污泥性质的季节性变化3.污泥样品保存条件对脱水性能的影响4.壳聚糖调理城市污泥的作用及机理5.改性粉煤灰对城市污泥的调理作用6.壳聚糖和改性粉煤灰联合调理污泥7.污泥调理过程中的重金属释放问题8.结论9.攻读学位期间发表的论文及专利1.绪论污泥是污水处理后产生的固形物，也是污水处理厂不可避免的副产品。由于产量大，体积大，性质复杂且对环境和人类健康存在危害，因此必须对其进行处理处置。污泥调理是污泥处理处置和资源化利用的前提。然而现有污泥调理技术存在效率低、成本高，易造成二次污染等缺点。污泥调理是指采用各种方法改变污泥的理化性质，破坏污泥的胶态结构，减少泥水之间的亲和力，通过调整固体粒子群性质及其排列状态，使凝聚力增强，颗粒变大，脱水性能改善。1.绪论现有污泥调理技术存在缺陷1.绪论本研究针对已有污泥调理技术效率低、成本高、易造成二次污染等问题，将安全无毒易降解的天然高分子絮凝剂壳聚糖与经改性活化后的电厂废物粉煤灰联合应用于污泥调理以改善污泥的脱水性能，期望能提供一种无污染、效果好、成本低、且能有效利用废弃资源的城市污泥调理方法。壳聚糖：安全无毒、易降解粉煤灰：低成本，以废治废污泥调理过程中的重金属问题城市污泥性质研究城市污泥性质的季节性变化研究污泥样品保存条件的确定壳聚糖-改性粉煤灰联合调理污泥壳聚糖调理改善污泥脱水性能改性粉煤灰调理改善污泥脱水性能壳聚糖-改性粉煤灰联合调理改善污泥脱水性能研究框架Researchingdiagram2.城市污泥性质的季节性变化2.城市污泥性质的季节性变化由于污泥的理化性质对污泥的处理处置过程有明显的影响，只有了解污泥的性质才能正确有效地选择合适的污泥调理工艺和脱水设备。对研究所采用的污泥样品进行了为期一年的考察，主要考察内容包括污泥一般的理化性质和脱水性能，以期全面掌握污泥性质，为后续实验奠定基础。2.城市污泥性质的季节性变化样品采集与参数选定污泥样品均采自长沙某污水处理厂的污泥浓缩池，采样频次为每月采样一次，要求采样前一周无降水，样品采回后置于聚乙烯塑料桶中在4℃的冰箱中保存。各参数的测定在3日内完成。所选参数包括：含水率、固体浓度、有机质含量、pH值、Zeta电位、污泥沉降比、比阻、压缩系数。长沙市某污水处理厂剩余污泥性质2.城市污泥性质的季节性变化该厂剩余活性污泥呈中性，属于有机污泥，有机质含量高易腐化发臭，含水率高且不易脱水，具有较强电负性，是一个稳定的胶体体系。月份pHMC(%)SS(g/L)VSS(g/L)VSS/SS(%)Zeta(mV)SV30(%)SRF(m/kg)S1月6.899.27.595.1969.1–15.991.04.72×10131.502月7.099.19.346.8372.7–14.585.06.82×10131.464月6.699.09.625.7660.1–16.891.37.0×10121.045月7.099.09.245.0854.5–16.793.51.19×10131.456月7.199.54.512.5055.0–14.567.85.7×10121.317月6.999.36.854.0159.2–15.087.81.54×10131.278月7.399.18.874.7553.9–14.091.06.6×10121.199月7.199.63.481.9356.4–16.774.76.2×10121.1211月7.199.18.685.7966.3–17.193.79.2×10121.2812月7.299.18.946.4071.8–15.996.09.1×10121.07月份pHMC(%)SS(g/L)VSS(g/L)VSS/SS(%)Zeta(mV)SV30(%)SRF(m/kg)S1月6.899.27.595.1969.1–15.991.04.72×10131.502月7.099.19.346.8372.7–14.585.06.82×10131.464月6.699.09.625.7660.1–16.891.37.0×10121.045月7.099.09.245.0854.5–16.793.51.19×10131.456月7.199.54.512.5055.0–14.567.85.7×10121.317月6.999.36.854.0159.2–15.087.81.54×10131.278月7.399.18.874.7553.9–14.091.06.6×10121.199月7.199.63.481.9356.4–16.774.76.2×10121.1211月7.199.18.685.7966.3–17.193.79.2×10121.2812月7.299.18.946.4071.8–15.996.09.1×10121.072.城市污泥性质的季节性变化污泥中胞外聚合物的提取与测定胞外聚合物（EPS）普遍存在于活性污泥絮体内部及表面，是污泥絮体的重要组成物质，其组成和含量对污泥的性质有较大影响。采用离心法和加热法两种方法对污泥中的EPS进行提取。胞外聚合物含量≈蛋白质含量+多糖含量蛋白质含量采用Filon-酚法测定；多糖含量采用硫酸-蒽铜法。不同方法提取的胞外聚合物总量（单位：mg/L）2.城市污泥性质的季节性变化离心法提取疏松附着的胞外聚合物（LB-EPS），加热法不但能提取疏松结合的胞外聚合物（LB-EPS），还能有效提取与细胞壁结合紧密的胞外聚合物（TB-EPS）。月份加热提取法离心提取法蛋白质多糖EPS蛋白质多糖EPS1月576.891.1667.919.85.325.12月459.267.7526.970.820.090.84月254.825.3280.135.73.339.05月373.041.3414.332.19.141.26月312.529.3341.813.92.416.37月148.620.9169.513.64.818.48月448.470.7519.136.511.447.99月415.083.5498.551.115.967.011月468.989.9558.8152.629.1181.712月447.884.2532.0117.221.1138.3月份加热提取法离心提取法蛋白质多糖EPS蛋白质多糖EPS1月576.891.1667.919.85.325.12月459.267.7526.970.820.090.84月254.825.3280.135.73.339.05月373.041.3414.332.19.141.26月312.529.3341.813.92.416.37月148.620.9169.513.64.818.48月448.470.7519.136.511.447.99月415.083.5498.551.115.967.011月468.989.9558.8152.629.1181.712月447.884.2532.0117.221.1138.3污泥性质与胞外聚合物之间的相关性分析2.城市污泥性质的季节性变化污泥含水率、固体浓度、有机质含量与加热法提取的胞外聚合物之间存在较强的线性相关性；污泥比阻与离心法提取的LB-EPS之间线性关系密切；而污泥pH、Zeta电位、沉降比、压缩系数与两种方法提取的胞外聚合物组成与含量之间均不存在明显的线性相关性。污泥性质加热提取法离心提取法蛋白质多糖EPS蛋白质多糖EPSpH−0.65−0.58−0.65−0.29−0.28−0.30MC−0.85−0.73−0.84−0.24−0.37−0.27SS0.850.740.840.260.380.28VSS0.850.890.870.470.580.49Zeta−0.26−0.33−0.280.19−0.030.16SV300.730.670.730.200.430.24SRF0.330.510.370.940.830.93s0.150.170.160.760.670.76污泥性质加热提取法离心提取法蛋白质多糖EPS蛋白质多糖EPSpH−0.65−0.58−0.65−0.29−0.28−0.30MC−0.85−0.73−0.84−0.24−0.37−0.27SS0.850.740.840.260.380.28VSS0.850.890.870.470.580.49Zeta−0.26−0.33−0.280.19−0.030.16SV300.730.670.730.200.430.24SRF0.330.510.370.940.830.93s0.150.170.160.760.670.762.城市污泥性质的季节性变化小结：所用剩余污泥呈中性，有机质含量高，易腐化发臭，含水率高，极易被压缩且不易脱水，是一个电负性较强的稳定胶体体系。污泥pH值、含水率受季节变化影响不大；污泥的Zeta电位值、比阻值、污泥沉降比以及压缩性系数随季节的变化无明显规律；而固体浓度、有机物含量随季节的变化呈现夏低冬高的趋势。采用加热提取法和离心提取法两种不同的方法对污泥中的胞外聚合物进行提取。结果表明，加热法提取法提取效率高，能较完全地提取污泥中的胞外聚合物；离心法提取效率相对较低，只能提取疏松附着的胞外聚合物。由污泥各性质与胞外聚合物及其各组分含量之间的线性相关性分析可知，污泥pH值、Zeta电位值、污泥沉降比SV30以及压缩性系数s值与两种方法提取的胞外聚合物及其各组分含量之间均不存在明显的线性相关；污泥含水率、固体浓度以及有机质含量与加热法所提取的胞外聚合物（总胞外聚合物）含量之间存在明显的线性相关；衡量污泥脱水性的指标比阻值与离心法所提取的胞外聚合物（松散附着的胞外聚合物LB-EPS）含量之间具有很强的线性相关性。2.城市污泥性质的季节性变化3.污泥样品保存条件对其脱水性能的影响3.污泥样品保存条件对其脱水性能的影响污泥样品在储存过程中由于物理的、化学的、和生物的作用会使某些性状发生不同程度的变化，尽可能减小污泥样品性质的变化，是保证研究结果准确可靠的前提。本研究主要考察污泥样品的保存时间和保存温度对其脱水性能的影响。通过对保存过程中污泥脱水性能分析，确定了实验室污泥样品的保存条件，为后续的实验奠定基础。3.污泥样品保存条件对其脱水性能的影响污泥混匀后分装于A和B两个聚乙烯塑料桶中，A桶于4℃的冰箱中保存，B桶直接置于实验室无阳光直射处（环境温度为25(±3)℃）保存。每5天分别从A桶和B桶中取适量污泥样品进行脱水性质分析。样品编号保存条件A4℃的冰箱B实验室无阳光直射处（环境温度为25(±3)℃）实验内容不同温度下保存时间对污泥比阻的影响不同温度下保存时间对污泥沉降比的影响不同温度下保存时间对污泥LB-EPS的影响3.污泥样品保存条件对其脱水性能的影响污泥比阻是污泥过滤脱水性能的评价指标。5天内4℃下保存的污泥几乎无变化；室温下保存的污泥比阻大大升高。这可能是由于不同温度下保存的污泥，其微生物的活跃程度不同，低温下，微生物的活性受到抑制。污泥沉降比用于评价污泥的沉降性能。污泥于不同温度下保存，沉降比的变化趋势不同：4℃下保存的污泥其沉降比几乎无变化；室温下保存的污泥沉降比随时间延长而降低。出现这一差异的原因在于存储于室温下密闭容器中的污泥会经历类似于厌氧消化的过程。0510152020304050607080901004℃25℃SV30(%)保存时间(d)0510152060801001201404℃25℃LB-EPS(mg/L)保存时间(d)0510152002468101214SRF(1012m/kg)保存时间(d)4℃25℃3.污泥样品保存条件对其脱水性能的影响小结：污泥于4℃下保存，能有效抑制微生物的活性，保持污泥沉降脱水性能稳定，减缓污泥脱水性能恶化。污泥比阻、沉降比以及污泥中松散附着胞外聚合物含量的变化情况说明，污泥样品于4℃下保存5天，其过滤和