Повышенная обезвоживаемость осадка крахмалом

Научные отчеты, том 13, номер статьи: 402 (2023) Цитировать эту статью

658 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Коагуляция/флокуляция является одним из наиболее широко используемых и экономически эффективных методов предварительной обработки для улучшения обезвоживаемости осадка. В этом исследовании для кондиционирования активированного ила отходов использовался катионный флокулянт на основе модифицированного крахмала (St-CTA) в сочетании с популярной глиной аттапульгитом (АТФ). Путем варьирования доз St-CTA и АТФ измеряли и сравнивали обезвоживающие свойства, включая влажность фильтрационной корки, удельное сопротивление фильтрации, время капиллярного всасывания, скорость фильтрации и коэффициент сжимаемости. Механизмы обезвоживания были подробно обсуждены на основе сочетания кажущейся эффективности обезвоживания и изменений в содержании и распределении фракций и компонентов внеклеточного полимерного вещества (ЭПС), хлопьев ила и микроструктуры кеков ила. St-CTA в сочетании с ATP может проявлять повышенную обезвоживаемость осадка, а содержание воды в конечном осадке может стабильно снижаться до уровня ниже 80% благодаря синергетическому эффекту St-CTA и ATP. Помимо эффективной нейтрализации заряда St-CTA, АТФ не только действует как строитель скелета в процессе обезвоживания осадка, что делает хлопья осадка более компактными и улучшает фильтруемость и проницаемость, но также тесно взаимодействует с белками в EPS осадка. осадка, который снижает содержание белка и дополнительно усиливает обезвоживающий эффект. Это исследование предлагает экономичный, экологичный и эффективный способ дальнейшего улучшения обезвоживаемости осадка.

В последние годы, на фоне устойчивого развития мировой экономики, масштабы очистки воды и сточных вод заметно возросли, и, соответственно, сброс ила как побочного продукта очистки сточных вод имеет устойчивый рост1. Однако сырой ил обычно содержит более 95% воды2, большой объем которой приводит к высоким затратам на транспортировку и утилизацию3. Поэтому жизненно важно уменьшить объем осадка с помощью процессов обезвоживания для его эффективной обработки4.

Осадок обычно кондиционируется путем предварительной обработки перед механическим отжимом для эффективного отделения воды от осадка5. Предварительная обработка осадка, в основном включающая коагуляцию/флокуляцию, окисление, подкисление, построение скелета, микроволновое и ультразвуковое кондиционирование, может преобразовать поверхностную адсорбированную воду и внутреннюю гидратированную воду в свободную воду, в которой коагуляция/флокуляция широко используется в сточных водах. очистные сооружения из-за своей простоты и эффективности6. Традиционные коагулянты и флокулянты, такие как хлорид полиалюминия, сульфат полижелеза и катионный полиакриламид (ПАМ), широко использовались, поскольку они могут эффективно агрегировать частицы ила и обеспечивать разделение твердой и жидкой фаз6. Однако остаточные ионы металлов и высокотоксичные мономеры этих традиционных коагулянтов и флокулянтов могут создавать потенциальные экологические риски7. Более того, при традиционной коагуляции/флокуляции трудно добиться полного обезвоживания, поскольку высокогидратированные органические вещества в иле, такие как внеклеточное полимерное вещество (ЭПС), связывающее большое количество воды, трудно разрушить для полного высвобождения связанной и внутриклеточной воды. вода8,9. Кроме того, сильно сжимаемые осадки полностью уплотняются под высоким механическим давлением, что приводит к разрушению дренажных каналов, снижению фильтруемости и предотвращению полного слива внутренней связанной воды6,10,11. Таким образом, коагуляция/флокуляция, используемая отдельно, трудно удовлетворить высоким требованиям обезвоживания осадка, а экологически чистые и эффективные комбинированные процессы кондиционирования с другими предварительными обработками могут заметно улучшить обезвоживаемость осадка1,6,12,13.