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汙泥脫水很難搞？工程師說加點鹽就好了 但曝氣要謹慎…
原標題：汙泥脫水很難搞？工程師說加點鹽就好了 但曝氣要謹慎…
汙泥脫水是汙水廠的重要開支組成。荷蘭的汙水廠在脫水絮凝劑的采購上每年要花費約2300萬歐元。有文獻報道稱添加鐵、鎂和鈣等多價陽離子和曝氣可以改善汙泥的脫水性能。對此，兩位荷蘭人找來了三座汙水廠進行驗證。本期奧氏部落第三眼專欄小編帶讀者看看他們的評估報告結果。
汙泥脫水設備
Leon Korving
添加陽離子和曝氣有助汙泥脫水?
這兩位荷蘭人包括了荷蘭著名水務谘詢公司Royal HaskoningDHV的David Berkhof和Aiforo的Leon Korving(是的，他正是之前国产成人久久Av免费高清色欲奧氏部落介紹過的汙水回收塑料項目PHARIO的帶頭人)。這個研究對添加離子和曝氣兩個變量對消化汙泥的脫水性能的作用進行評估，評估方式包括了實驗室測試以及汙水廠的實測。
大家可能都聽過Airprex的磷回收工藝，這項工藝使用的正是曝氣和離子添加相結合的方法。小編曾有幸聽過Airprex工藝發明者Wolfgang Ewert的親自講解，他當時強調該工藝的真正亮點不在於可以回收鳥糞石，而是後續汙泥脫水性能的提高。他們的研究得到了荷蘭的水研究基金會STOWA的資助，其實結果早在2016年就發布了，報告書題為《陽離子與曝氣對汙泥脫水的影響》，既感興趣又懂荷蘭語的朋友可以下載了解詳情。
De invloed van kationen en beluchting op slibontwatering
研究對象
兩位作者首先對文獻報告進行搜集，結果顯示陽離子，特別是鈣鎂等二價陽離子，通過它們對汙泥絮凝物的電荷作用，確實可以改善脫水性：尤其是與汙泥中的多糖結合。 像鐵(Fe3 +)這種三價陽離子的表現則不太相同，它們可能特別與膠體蛋白結合，從而改善脫水。 所以這篇研究他們集中針對鈣(Ca2 +)、鎂(Mg2 +)和三價鐵(Fe3 +)。目的是證明陽離子添加和曝氣對汙泥脫水性的影響。 此外，對向汙泥中添加陽離子進行了實驗室測試。
這次研究設計的荷蘭汙水廠包括Nieuwgraaf、Beverwijk和Amsterdam West。目的是證明添加陽離子和曝氣對汙泥脫水性的影響。 此外，對於陽離子的作用他們還進行了實驗室測試。
實際測試
三個汙水處理廠的陽離子添加對脫水性能的測試設計如下：
他們在Nieuwgraaf汙水廠的測試中向汙泥中加入三價鐵(Fe3+)。下圖中的兩條線顯示了在兩種不同Fe劑量下的聚電解質(PE)的劑量和脫水結果 (汙泥的DM%)之間的關係。斜線左側的結果表示比現有情況的成本更低。 在一條線的右邊，陽離子添加的成本高於節省(字母表示表中特定的時間段)。
在Nieuwgraaf汙水廠添加鐵離子使得PE用量減幅超過50%。 汙泥的含固率從25%上升到29%，因為鐵離子增加了離心的扭矩。這兩點使得汙水廠每年可以節省高達18萬-20萬歐元的費用，減幅達15%。這些數據包括了化學汙泥的形成(汙泥種的鐵鹽)和鐵鹽本身的成本。
在Beverwijk汙水廠添加的是鎂離子，結果顯示PE用量減少40%。汙泥含固率提高約1%。在換成鈣的情況下，含固率的改善程度相近，但PE用量減少率降至18%。
Beverwijk汙水廠
他們對Amsterdam West汙水廠的Airprex磷回收係統的作用進行了測試。作為鳥糞石回收工藝的一部分，鎂離子和曝氣已經在此使用。所以他們測試內容變成曝氣量高低對比實驗：下圖黃點是時間段C(旁路)的結果。
Amsterdam West汙水廠
結果顯示，在添加鎂離子的前提下，低曝氣量操作的消化汙泥脫水性能更好——PE用量減少28%，而高曝氣量的PE用量減少率為15%，含固率也相對較高一些(0.5 - 1.0 DM%)。但又不能完全停止曝氣，因為Airprex反應器需要曝氣來做混合和調節pH。
而低曝氣運行在 經濟上也是最劃算的。但高曝氣量的一個好處是可以增加鳥糞石產量因為曝氣帶來更高的pH. 。但是另一方麵曝氣也會導致汙泥絮凝物的分解，這降低了添加鎂離子的正麵效果。
他們也對陽離子對胞外聚合物結構(EPS)的影響進行了檢驗。EPS是汙泥中的長有機分子，它們可以“牢固”或“鬆散”地結合到汙泥絮凝物上。“鬆散結合”的EPS脫水性較差，因為它們帶有更多電荷，膠體顆粒需要通過PE結合。三個汙水處理廠的檢驗結果顯示，添加陽離子(Fe，Mg或Ca)後，“鬆散結合”EPS的水平降低。 但作者沒有在此處提供更多解釋，而是叫讀者查閱他們那份STOWA的報告了解更多信息。
實驗室測試
實驗室測試在Royal HaskoningDHV的技術研究中心進行。目的是驗證是否可以通過實驗室的測試來評估陽離子對消化汙泥脫水性能的印象。測試方法如下：
毛細管吸收時間(CST)：汙泥中的水在標準濾紙上流過固定距離所需的時間(以秒為單位)。 CST越值約高，汙泥的脫水性越差;
CST測試的設備 - Triton Electronics Ltd的304B CST
Mareco壓濾機過濾：加入PE後，在兩塊濾布之間壓縮汙泥，然後測定汙泥餅的含固率。 幹物質含量越高，脫水性越好;
MARECO filtratie-expressie cel
遊動電流測試(SC)：在測量汙泥的電荷後，添加PE溶液直至達到等電點(0mV，中性電荷)。 PE解溶液量就是PE消耗的量度。
遊動電流檢測儀
CST是檢測汙泥脫水性能的常見方，但隻能鑒定自由水的部分。Mareco的壓力測試則是對脫水性能的間接指示，這裏的擠壓測試使用的是Royal HaskoningDHV的protocol. SC測試的protocol則由Royal HaskoningDHV 和 Aiforo共同開發。
三種測試的結果都顯示添加陽離子對汙泥脫水性能有正麵作用。同時也說明實驗室的測試可以反映汙水廠的實際情況。其中CST和SC測試的結果比較穩定統一，Mareco的測試數據偏差較大。
小結
這個研究顯示添加多價陽離子的鹽可以改善汙泥的脫水性能，而在很多時候，添加鹽的成本可以通過PE用量的降低而低效掉，而且又是還能增加泥餅的含固率。而在實驗室和實際汙水廠測試的三種陽離子中，鐵鹽帶來的改善效果最佳。
測試結果也有助国产成人久久Av免费高清色欲加深對Airprex等磷回收工藝的認識。兩位作者推測汙泥脫水性能提高的原因是鎂鹽的過量投加改善了汙泥絮凝物的結構。而曝氣試驗的結果則顯示它實際上對脫水性能起著負麵影響。雖然要最大化地回收鳥糞石，需要充分通氣以增加汙泥的pH，但卻因此不能最大程度地改善脫水性。
他們認為實驗室測試雖然對汙泥脫水性能有良好的預測效果，但要對實際效果進行量化鑒定，還是需要對汙水廠進行實際測試。他們也透露不同汙泥的測試結果不盡相同，所以建議要對各種汙泥進行進一步的研究來優化處理方法。
最後他們表示需要進一步的研究來探究汙泥脫水的機理，而對EPS的研究就是邁出的重要一步。最後小編認為對於Airprex這種磷回收工藝，運行團隊也需要在鳥糞石的生產和汙泥脫水性能上進行取舍，而小編認為在目前而言，後者是更有吸引力的優化點。
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