北京建筑大学刘建伟教授团队BITE|以脱水污泥制新型SBF,探究其特性、絮凝机理及在生活污水的应用

文摘   2024-11-21 08:12   北京  

文章信息

第一作者葛静芸

通讯作者:刘建伟 教授
通讯单位:北京建筑大学
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.131747

亮点

• 制备的SBF是复合高分子聚合物,包括铁、铝和EPS。

• pH是影响SBF制备和絮凝反应的主要因素。

• 化学反应和表面吸附是主要絮凝机理。

• SBF对生活污水中TP具有高效去除性能。

• SBF能够实现污水处理厂生产和利用循环。

研究进展

污水处理厂采用的活性污泥法在污水处理过程会产生大量剩余污泥。污泥中的微生物及其生长过程中分泌的代谢产物中含有许多糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素等物质,这些物质与生物絮凝剂的组成基本相同,具有絮凝作用的物质可以通过物理化学改性等方法制备成生物絮凝剂应用于污水絮凝处理。直接从脱水污泥中提取絮凝物质制备的生物絮凝剂与传统通过培养产絮菌制备的生物絮凝剂相比,减少了制备工艺流程,有利于大规模工业化生产,还能够实现污泥资源化利用。

本论文利用脱水污泥通过化学水解制备出了一种绿色污泥生物絮凝剂(SBF)。首先,通过正交实验和单因素实验探究SBF的制备工艺参数和絮凝反应条件。其次,利用扫描电子显微镜(SEM)、凝胶渗透色谱(GPC)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、三维激发发射矩阵(3D-EEM)、Zeta电位仪和电感耦合等离子体光发射光谱(ICP-OES)对SBF的絮凝机理进行了表征。此外,还研究了SBF对实际城市生活污水中污染物COD、TN、NH4+-N和TP的絮凝性能。本研究结果可为SBF的后续工程应用提供科学依据和技术支持。 

1 图文摘要
研究结果表明,制备SBF的工艺参数为:盐酸浓度1.80%、萃取时间60分钟、离心速度4000 r/min。SBF是一种由有机和无机化合物复合而成的高分子絮凝剂。在最佳絮凝条件下,絮凝效率达到97.31±0.26%。电荷中和促进了SBF中Fe(OH)3、Al(OH)3以及活性官能团O-H/N-H和C=O的表面吸附、架桥和网捕卷扫作用,共同实现了高效絮凝反应。SBF对城市生活污水中的磷具有高效稳定的絮凝性能,出水TP的浓度低于0.30 mg/L。因此,利用脱水污泥制备的SBF具有高效的絮凝性能,适用于去除污染物磷,在污水处理领域具有良好的应用前景。

作者介绍

葛静芸,2021级硕士研究生,北京建筑大学环境与能源工程学院,主要研究领域为水污染控制。

通讯邮箱g18237537094@163.com

刘建伟,博士,教授。研究领域为城市源固体废物综合处理与资源化、高盐废水处理与再生利用、村镇污水处理、生物除臭新技术及微生物气溶胶污染控制等。以第一作者或者通讯作者国内外主流学术期刊发表论文80余篇,主持国家自然科学基金、国家科技重大专项、国家重点研发计划、北京市科技计划以及地方政府和企事业单位委托课题40余项,授权发明专利42项,获多项环境技术进步奖、产学研合作创新与促进奖等科技奖励。

通讯邮箱liujianwei@bucea.edu.cn
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