剩余生物污泥资源化—生物污泥絮凝剂的研制、构效关系及絮凝机理研究

目前，我国污水排放量和作为污水处理产物的污泥的产量急剧增加。污泥未经处理进入环境会给生态环境和人类活动构成严重威胁，而且污泥中有益成分未得到利用又会造成资源浪费，因此污染控制与资源化利用有机结合是当今固体废弃物处理领域的大势所趋。基于以上分析，本项目提出将剩余生物污泥资源化制备成生物污泥絮凝剂的一条污泥资源化利用的新途径。这样不仅可以实现污泥的资源化；还拓宽了生物絮凝剂的获得途径。.针对不同来源的剩余生物污泥，通过分析其化学组成，采用合理适宜的方法制备出污泥絮凝剂；通过研究污泥絮凝剂的化学组成与絮凝性能的构效关系，建立构效关系模型。将污泥絮凝剂用于生活污水和工业废水的处理，确立污泥絮凝剂的适宜应用对象及水质范围；通过研究污泥絮凝剂的絮凝特性及絮凝规律，阐明污泥絮凝剂的絮凝过程及机理，为污泥絮凝剂在以后的实际应用中提供理论依据和技术支持。

剩余生物污泥未经处理进入环境不但会给生态环境和人类活动构成威胁，而且又会造成污泥中有益成分的浪费，因此对生物污泥的污染控制与资源化利用是当今生物污泥处理领域的研究热点之一。本项目研究了将剩余生物污泥资源化制备成生物污泥絮凝剂的一条污泥资源化的新途径。首先研究了污泥絮凝剂的提取方法。结果表明采用稀盐酸可以成功的提取污泥中的絮凝活性成分。此絮凝剂一定pH范围内，对高岭土悬浮液的絮凝率达到98.0%。絮凝剂分布实验结果表明该种能被盐酸提取出的絮凝剂主要分布在污泥生物细胞的胞外。对上述粗絮凝剂进行了提纯干燥并对其主要成分进行了分析测定，得出总糖为其中主要成分，含量大于60%。采用调节pH值和加入95%乙醇并纯化的方式将粗絮凝剂分级为四部分纯化絮凝剂PSF-1-PSF-4 。其中PSF-2在絮凝体系pH为4.0-11.0时的絮凝活性较高，对高岭土悬浮液的絮凝率达到98.0%。采用红外光谱和XPS对四部分纯化絮凝剂的分析结果显示，造成这四部分性质差异的主要原因是其中氨基和酰胺基在各絮凝成分分子中所占比例的不同。絮凝前后絮凝剂和高岭土的Zeta电位的变化显示电中和机理在整个絮凝过程中起主要作用；不同pH值的PSF-2的溶液的絮凝活性差异也说明pH值较低的絮凝剂溶液的絮凝率较高，电中和作用强。同时因静电作用吸附在高岭土表面的絮凝剂分子在整个絮凝过程也促进了颗粒间的架桥作用使由碰撞而结合的絮体颗粒更加稳定而不易被打散。污泥絮凝剂对以高岭土为代表的疏水性颗粒和以淀粉为代表的水中溶胀性颗粒都有较好絮凝效率，对淀粉的絮凝效率可达到96.0%；污泥絮凝剂对阴离子类染料有着较好的脱色效果，脱色率可达到98.0%，而对阳离子染料基本没有脱色效果；污泥絮凝剂对水体中分散的油类物质也有一定分离效果。同时该类污泥絮凝剂的热稳定性较好，回收利用率较高。通过本项目的研究，不仅实现了污泥的资源化；还拓宽了生物絮凝剂的获得途径。同时，为污泥絮凝剂在以后的实际应用中提供一定的理论依据和技术支持。