CN111024925A

CN111024925A - 一种预测污泥脱水性能的方法

Info

Publication number: CN111024925A
Application number: CN201911302100.9A
Authority: CN
Inventors: 曾建雄; 王厚锋; 张放; 周顺桂
Original assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Current assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-04-17
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: CN111024925B

Abstract

本发明提供了一种预测污泥脱水性能的方法，包括以下步骤：S1：采集若干份污泥样品，分别进行预处理，测定每个污泥样品的总固体浓度TS和挥发性总固体浓度VS，将所有的污泥样品的TS通过浓缩或稀释的方法调整至相同值，得到目标污泥样品；S2：测定每个步骤S1的目标污泥样品的毛细脱水时间CST和机械脱水后泥饼的含水率Wc；S3：分别将目标污泥样品的CST、Wc和污泥的VS数值进行数学拟合并得到VS&CST以及VS&Wc的数学拟合经验公式；S4：采集待测污泥样品，采用步骤S1相同的预处理方法处理所述待测样品污泥并测定其挥发性总固体浓度VS，将VS代入步骤S3得到的数学拟合经验公式，得到拟合的毛细脱水时间CST和含水率Wc。该方法简单，有效。

Description

一种预测污泥脱水性能的方法

技术领域

本发明涉及一种预测污泥脱水性能的方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

目前，污水处理厂每天产生大量的高含水率的剩余污泥，因其特殊的生化及毒理属性，它们的处理状况已经成为影响污水处理效果的关键，并且处理成本占到了污水处理厂总运营成本的40-50％。为了最大程度节省处理污泥所需的空间和能量，对污泥进行脱水，减少污泥的体积是必要的。

在污泥处理过程中，污泥的脱水性能受到众多理化因素的影响很大，使得不同来源或性质的污泥样品的脱水性能差别迥异。然而，由于缺乏对不同性质污泥脱水性能差异的理解，导致实际操作中，在污泥调理剂的类型、剂量以及脱水泥饼含水率的设定等方面都缺乏科学的指导。这些，都是影响现阶段我国剩余污泥的精准、有效处理效率低下的原因。为了实现针对不同品质污泥的精准、科学和高效的处理效果，需要我们建立一种简单有效的预测污泥脱水性能的技术或方法。目前，胞外多聚物被广泛的认为是影响污泥脱水性能的关键因素。因此，以胞外多聚物为关键指标来建立预测污泥脱水性能的技术或方法引起了大家广泛的关注。然而，胞外多聚物的定性、定量分析依然缺乏统一的标准，使得相关结果差别迥异，适用性局限很大。由于胞外多聚物占到污泥有机质含量的50％-80％，污泥有机质的检测方法、过程等具有统一的标准，且污泥有机质的检测过程简单、快速。若以污泥有机质含量作为预测不同泥质剩余污泥脱水性能，将会极大地简化对污泥脱水性能的预测方法。但是现有技术中，还没有成熟的污泥有机质含量作为预测不同泥质剩余污泥脱水性能的方法。

发明内容

本发明提供了一种预测污泥脱水性能的方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种预测污泥脱水性能的方法，包括以下步骤：

S1：采集若干份污泥样品，分别进行预处理，测定每个污泥样品的总固体浓度TS和挥发性总固体浓度VS，将所有的污泥样品的TS通过浓缩或稀释的方法调整至相同值，得到目标污泥样品；

S2：测定步骤S1的每个目标污泥样品的毛细脱水时间CST和机械脱水后泥饼的含水率Wc；

S3：分别将目标污泥样品的CST、Wc和污泥的VS数值进行数学拟合并得到VS&CST以及VS&Wc的数学拟合经验公式；

S4：采集待测污泥样品，采用步骤S1相同的预处理方法处理所述待测样品污泥并测定其挥发性总固体浓度VS，将待测污泥的TS调整至与步骤S1中的相同值，将VS代入步骤S3得到的数学拟合经验公式，得到拟合的毛细脱水时间CST和含水率Wc，作为待测污泥样品的毛细脱水时间CST和含水率Wc的预测值，即待测污泥的脱水性能。

作为进一步改进的，步骤S1中的预处理为室温下自然静置10～14h后，去上清液，将初步浓缩后的污泥样品通过20～40目网筛去除杂物。

作为进一步改进的，所述污泥样品至少为6份。

作为进一步改进的，污泥样品的总固体浓度TS和挥发性总固体浓度VS的测定方法包括以下步骤：(1)将洗净的坩埚580～650℃灼烧至恒重，其质量计为W1；(2)取一定体积V的污泥样品放入步骤(1)灼烧过的坩埚中，放入100～110℃烘箱中烘烤22～26小时后取出并置于干燥器中冷却至室温称量，其质量计为W2；(3)将步骤(2)中装有污泥样品的坩埚580～650℃灼烧3.5～4.5小时后干燥冷却至室温后称重，其质量计为W3，所述污泥样品的总固体浓度TS和挥发性总固体浓度VS按照以下方程计算：TS＝(W2-W1)/V×1000，VS＝(W2-W3)/V×1000。

作为进一步改进的，步骤S1中，所述相同的值为20～24g/L。

作为进一步改进的，所述机械脱水后泥饼的含水率Wc的测定方法如下：将污泥样品8000～12000rpm离心28～35min后，去上清，称重，其质量计为M1；再将污泥样品在100～110℃条件下干燥5.5～6.5h后的称重，计为M2；含水率Wc＝(M1·M2)/Ml×100％。

作为进一步改进的，所述数学拟合经验公式为：CST＝2.80·VS(％)-69.34,Wc＝0.38·VS(％)+61.61。

作为进一步改进的，所有的所述污泥样品的测试在取样后2天内完成，所述污泥样品在不测试时置于4℃以下冷藏。

作为进一步改进的，在步骤S2中，在测定目标污泥样品的毛细脱水时间CST和机械脱水后泥饼的含水率Wc之前，还需对每一份目标污泥样品分别进行20～30℃水浴0.5～1.5小时，并混合均匀。

本发明的有益效果是：

本发明的预测污泥脱水性能的方法将挥发性总固体浓度VS，即污泥有机质和污泥脱水性能的参数进行拟合，在只需测定剩余污泥有机质含量的情况下，即可简单、有效的预测和评估污泥的脱水性能，解决了长期以来预测和评估污泥脱水性能的表征手段复杂、表征结果差异大的关键问题，为后续污泥调理过程提供科学依据。

本发明的预测污泥脱水性能的方法中，挥发性总固体浓度VS，即污泥有机质的检测过程及方法，在环境领域具有统一的标准和规范，所有关于有机质的结果数据都具有可比性；有机质的检测过程简单，不需要使用额外的生化试剂，检测时间短；所需的监测设施非常简单，几乎所有的污水厂或实验室都具备，使得该方法无论是从现场分析还是实验室分析都具有非常好的普适性。

本发明的方法能够实现利用污泥有机质含量作为预测和评估污泥脱水性能的简单有效指标，并且能够为后续的污泥调理过程提供科学指导，对该技术的研究和应用具有重要促进作用。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1

选取合肥王小郢污水厂(A)、合肥清溪污水处理厂(B)、南京仙林污水厂(C)、巢湖城北污水处理厂(D)、宿州市污水处理厂(E)、福州榕北污水处理厂(F)6家不同的污水厂浓缩池的污泥作为样品污泥源，室温下自然静置12h后，撇去上清液，将初步浓缩后过30目(600μm)筛子去除大体积杂质(预处理)。将洗干净的坩埚灼烧至恒重(600℃条件下大约60min)(质量W1)，取一定体积(V)的污泥放入到该坩埚中，将坩埚放入105℃烘箱中烘烤24小时后取出并置于干燥器中冷却至室温称量(质量W2)。将上述坩埚放入600℃的马弗炉灼烧4小时后干燥冷却至室温后称重(质量W3)。上述污泥样品的总固体浓度(TS)和挥发性总固体浓度(VS)按照以下方程计算：TS＝(W2-W1)/V×1000,VS＝(W2-W3)/V×1000，污泥样品预处理前后的VS值相等。并将所有的污泥样品的TS通过浓缩或稀释的方法调整至22g/L，得到目标污泥样品。

取2L目标污泥样品，置于25℃水浴环境下1h，然后将样品200rpm搅拌2min混合均匀。随后测试污泥样品的毛细脱水时间(CST)和在10000rpm离心30min后泥饼的含水率(Wc)。离心后泥饼的含水率是按照以下方程计算的：含水率(Wc)＝(M1·M2)/Ml×100％，其中Ml是离心后去除上清液后湿泥块的质量；M2是将上述湿泥块在105℃条件下干燥6h后的干重。所有的测试在取样后2天内完成，期间，污泥样品置于4℃冰箱冷藏。未经预处理的原始污泥的基本特征如表1所示，经预处理后，所测的污泥的性能实验数据如表2所示。

表1原始污泥的基本特征

^a A/A/O:厌氧/缺氧/好氧；DBDF:深床反硝化滤池；CASS:循环活性污泥系统；SBR:序批式活性污泥系统。^b污泥日产量是指污泥含水量为80wt的产量。

表2污泥样品的CST和Wc

分别将污泥样品的CST、Wc和污泥的VS数值进行数学拟合并得到VS&CST以及VS&Wc的数学拟合经验公式：CST＝2.80·VS(％)-69.34,Wc＝0.38·VS(％)+61.61。VS和CST以及VS和Wc的拟合均呈线性递增关系，拟合R2分别为0.967和0.924。

然后随机选取1个其他市政污水处的浓缩池污泥(光大水务济南污水二厂)作为实验污泥样品，采用与上述目标污泥样品相同的条件预处理并将污泥TS调整至22g/L。按照上述方法测定实验污泥样品的VS值(VS(％)＝42.98％)，将实验污泥样品的VS值带入上述数学拟合经验公式，得到拟合的CST和Wc值分别为51.0s和77.94％。同时，采用与上述目标污泥样品相同的操作，测试实验污泥实际的CST和Wc值分别为54.8s和79.24％。最后比较实验污泥样品CST和Wc的拟合值和实际值之间的差距，发现CST、Wc的拟合值和实际值的误差分别为+6.93％和+1.6％。

实施例2

选择福州金山污水处理厂的污泥样为实验样品，它的VS(％)＝55.052％,采用与实例1相同的条件，测得其实际CST值为92.3±1.2s,10000rpm离心30min后泥饼的含水率(Wc)为84.40±1.62％。将该样品的VS(％)带入实施例1的数学拟合经验公式，得出CST和Wc的拟合值，比较实验污泥样品CST和Wc的拟合值和实际值之间的差距，发现CST、Wc的拟合值和实际值的误差分别为+8.12％和+2.22％。

实施例3

选择福州祥坂污水处理厂的污泥样为实验样品，它的VS(％)＝51.76％,采用与实例1相同的条件，测得其实际CST值为65.15±1.5s,10000rpm离心30min后泥饼的含水率(Wc)为82.75±0.29％。将该样品的VS(％)带入实施例1的数学拟合经验公式，得出CST和Wc的拟合值，比较实验污泥样品CST和Wc的拟合值和实际值之间的差距，发现CST、Wc的拟合值和实际值的误差分别为-16.02％和+1.78％。

实施例4

选择福州闽侯县污水处理厂的污泥样为实验样品，它的VS(％)＝44.52％,采用与实例1相同的条件，测得其实际CST值为49.55±3.89s,10000rpm离心30min后泥饼的含水率(Wc)为79.39±0.12％。将该样品的VS(％)带入案例1的数学拟合经验公式，得出CST和Wc的拟合值，比较实验污泥样品CST和Wc的拟合值和实际值之间的差距，发现CST、Wc的拟合值和实际值的误差分别为-11.64％和+2.31％。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种预测污泥脱水性能的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的预测污泥脱水性能的方法，其特征在于：步骤S1中的预处理为室温下自然静置10～14h后，去上清液，将初步浓缩后的污泥样品通过20～40目网筛去除杂物。

3.根据权利要求1所述的预测污泥脱水性能的方法，其特征在于：所述污泥样品至少为6份。

4.根据权利要求1所述的预测污泥脱水性能的方法，其特征在于：污泥样品的总固体浓度TS和挥发性总固体浓度VS的测定方法包括以下步骤：(1)将洗净的坩埚580～650℃灼烧至恒重，其质量计为W1；(2)取一定体积V的污泥样品放入步骤(1)灼烧过的坩埚中，放入100～110℃烘箱中烘烤22～26小时后取出并置于干燥器中冷却至室温称量，其质量计为W2；(3)将步骤(2)中装有污泥样品的坩埚580～650℃灼烧3.5～4.5小时后干燥冷却至室温后称重，其质量计为W3，所述污泥样品的总固体浓度TS和挥发性总固体浓度VS按照以下方程计算：TS＝(W2-W1)/V×1000，VS＝(W2-W3)/V×1000。

5.根据权利要求1所述的预测污泥脱水性能的方法，其特征在于：步骤S1中，所述相同的值为20～24g/L。

6.根据权利要求1所述的预测污泥脱水性能的方法，其特征在于：所述机械脱水后泥饼的含水率Wc的测定方法如下：将污泥样品8000～12000rpm离心28～35min后，去上清，称重，其质量计为M1；再将污泥样品在100～110℃条件下干燥5.5～6.5h后的称重，计为M2；含水率Wc＝(M1·M2)/Ml×100％。

7.根据权利要求1所述的预测污泥脱水性能的方法，其特征在于：所述数学拟合经验公式为：CST＝2.80·VS(％)-69.34,Wc＝0.38·VS(％)+61.61。

8.根据权利要求1所述的预测污泥脱水性能的方法，其特征在于：所有的所述污泥样品的测试在取样后2天内完成，所述污泥样品在不测试时置于4℃以下冷藏。

9.根据权利要求1所述的预测污泥脱水性能的方法，其特征在于：在步骤S2中，在测定目标污泥样品的毛细脱水时间CST和机械脱水后泥饼的含水率Wc之前，还需对每一份目标污泥样品分别进行20～30℃水浴0.5～1.5小时，并混合均匀。