污泥厌氧消化系统中PAC的迁移转化及其对消化污泥脱水的影响
批准号:
52100165
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
伍艳馨
依托单位:
学科分类:
固废资源转化与安全处置
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
伍艳馨
中文摘要
聚合氯化铝(PAC)在各领域的广泛应用将不可避免进入污水并被累积到污泥中。然而,PAC在污泥厌氧消化系统中的迁移转化及其对消化后污泥脱水的影响并未得到系统解析。因此,本项目拟结合环境微生物、环境化学、生物化学等多个交叉学科的理论方法,采用ICP、27Al-NMR、DSC、HPLC/MS等手段对PAC与污泥消化过程间的相互作用进行基础科学研究,解析PAC在污泥厌氧消化系统“固相”和“液相”中浓度和形态的动态变化,研究PAC在厌氧系统中的动态变化对消化污泥脱水的影响,通过探寻此过程中消化污泥理化特性、微生物学特征、EPS分布与组成等的改变,揭示PAC的迁移转化与消化污泥脱水性能间的偶联规律。项目旨在揭示PAC进入污泥厌氧消化系统后迁移转化规律及其对污泥脱水的作用机制,并为消化污泥脱水提供理论支持和技术指导。
英文摘要
Poly aluminium chloride (PAC) is widely used in various fields and will inevitably enter the sewage then be accumulated in the sludge. However, the transportation and transformation of PAC in sludge anaerobic digestion system and its effect on sludge dewatering after digestion have not been systematically analyzed. Therefore, the project intends to combine environmental microbiology, environmental chemistry, biochemistry, and other interdisciplinary theory method, using ICP, 27Al-NMR, DSC, and HPLC/MS detect the interaction between PAC and sludge digestion process on the basis of scientific research, parsing the dynamic changes of PAC in sludge anaerobic digestion system in the "solid" and "liquid" from the aspect of concentration and formation, studying the effects of these changes on the dewatering of digested sludge, by exploring the changed of physical and chemical properties of digested sludge, microbiology in digested system and EPS distribution and composition, reveals the interactions between PAC migration and digested sludge dewaterability. The purpose of this project is to reveal the rule of PAC transportation and transformation after it entered the sludge anaerobic digestion system and its mechanism for sludge dewatering, and to provide theoretical support and technical guidance for the dewatering of digested sludge.
聚合氯化铝(PAC)的广泛使用导致其大量进入污水处理系统并富集于污泥中,在后续污泥厌氧消化过程中持续影响污泥脱水特性。在含有聚合氯化铝的污泥厌氧消化系统中,系统考察不同浓度PAC存在时,消化过程中污泥脱水性能的动态变化,明确了最佳脱水参数及范围,并研究其机理。首次探索了PAC在污泥消化系统中的迁移转化对消化污泥的影响行为,通过测定厌氧消化过程中不同时间段污泥毛细吸水时间、泥饼含水率以及污泥比阻等指标的变化,分析PAC迁移转化对消化污泥脱水性能的影响。研究结果表明,当系统残留20 mg Al/g TSS时,与空白组(0 mg Al/g TSS)相比,消化污泥泥饼含水率降低了5.5%,毛细吸水时间缩短12.86%,污泥比阻下降43.87%。值得注意的是,相较于传统工艺中在消化后投加PAC进行脱水调理,消化过程中残留PAC的协同作用可使污泥饼含水率、比阻和毛细吸水时间分别降低3.36%、24.20%和37.19%。机理研究表明,含PAC消化污泥zeta电位增加,静电斥力减小,且由于PAC的吸附架桥和络合作用使得腐殖酸等难降解大分子物质被束缚在LB-EPS中,进一步增加污泥颗粒的聚集性,使得污泥结合更加紧密,粒径减小,粘度降低。本研究首次阐明PAC参与厌氧消化的对消化污泥脱水的全过程作用机制,证实残留PAC通过强化生物-化学协同效应显著提升脱水效率,创新性提出"内源PAC循环利用"新策略,有效解决了传统工艺中PAC效能利用不充分与过程管控困难的双重难题。研究成果不仅完善了污泥脱水理论体系,更通过建立PAC残留浓度与脱水性能的量化关系模型,为污水处理厂优化"生物处理-化学调理"协同工艺提供了理论依据,能有效减少消化污泥处置的难度和成本,具有较大的环境效益和工程应用价值。
甲壳素同步强化污泥脱水与厌氧消化效能的界面-代谢耦合机制
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批准号:2026JJ60207
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2026
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负责人:伍艳馨
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依托单位:
国内基金
海外基金