汚泥処理は下水処理システムの重要な部分であり、そのコストは下水処理の総コストの半分以上を占めています。したがって、汚泥の処分と管理は、世界の水産業における主要な課題です。
汚泥脱水は、汚泥処理に欠かせない工程であり、最終処理コストを効果的に削減するために重要です。凝集/凝集は、比較的成熟した、費用対効果が高く、使いやすい汚泥脱水技術であり、最も一般的に使用される汚泥調整アプローチの 1 つです。その効果は、さまざまな環境要因の影響を受けています。さらに、凝固/凝集の脱水特性を改善するには、他の前処理との組み合わせが重要です。
汚泥および汚泥脱水とは
汚泥は下水処理の産物であり、汚泥中の全固形分は処理前で一般的に8％以下です。汚泥の成分は非常に複雑で、水とさまざまな種類の固形物に分けることができます。汚泥中の存在水については、一般に除去のしにくさによって自由水、間質水、表面水、水和（または内部）水を含む明確な分類が、脱水の研究に不可欠です。 P>
異なる汚泥源には異なる固体成分が含まれており、生物学的方法を使用した下水処理で生成された廃棄活性汚泥は、上澄み、スライム、緩く結合した細胞外高分子物質 (EPS)、固く結合した EPS、およびペレットの 5 つの画分に分けることができます。廃活性汚泥中の EPS の存在は、効率的な汚泥脱水が困難な主な原因と考えられています。汚泥中の水と固形物の両方について、認定基準を統一し、標準化する必要があります。
汚泥脱水のプロセスは、サイズ、コンパクトさ、および表面特性が異なるフロックの凝集によって形成される汚泥ケーキの形成と密接に関連しています。排水と撥水による汚泥脱水には、汚泥ケーキの形成とそれに続く汚泥ケーキの圧縮という 2 つの手順があります。したがって、透過性と圧縮率は脱水性能にとって重要であり、多くの研究が実験的評価を通じて圧縮率と発現特性を特徴付けています.
凝集/凝集と汚泥脱水への応用
凝集/凝集は、水処理において効率的な固液分離を達成するために最も一般的に適用される技術の 1 つです。凝固プロセスでは、水中の小さな懸濁コロイドは、反対の電荷を持つ凝固剤の添加によって表面電荷が減少した後、不安定化されます。次に、不安定化した粒子が凝集して沈降します。粒子の凝集をさらに促進し、沈降効率を向上させるために、柔軟な長鎖コンフォメーションを持つ高分子凝集剤が凝固助剤として凝固後に供給されることがあります。これらの高分子凝集剤は、水中のさまざまなコロイド粒子を吸着して結合し、沈降によって効果的に除去できる大きなフロックを形成するブリッジとして機能します。後者のプロセスは凝集と呼ばれます。凝集・凝集技術は、水処理以外にも、鉱業、石油採掘、製紙など多くの産業分野で広く利用されています。
凝集剤・凝集剤は凝集・凝集の要であり、無機塩凝集剤、有機合成高分子凝集剤、天然高分子凝集剤、生物凝集剤などがあります。無機凝集剤と合成高分子凝集剤は、最も頻繁に使用される脱水調整剤であり、主にそれぞれアルミニウム塩と第二鉄塩とポリアクリルアミド (PAM) 誘導体が含まれます。ただし、その用途は欠点によって制限されます。無機凝固剤は通常、高用量であり、システムの pH に敏感であり、金属イオンが残留していますが、主に PAM 誘導体である合成高分子凝集剤は高価であり、二次汚染や健康リスクにつながる可能性があります。バイオ凝集剤は、比較的長い保持時間を必要とします。最後に、天然ポリマーは、環境への優しさ、広範な入手可能性、生分解性、顕著な構造的特徴など、多くの利点によりますます注目を集めていますが、その実用的な用途はまだ不足しており、さらなる調査が必要です.
汚泥脱水における凝集/凝集によるその他の前処理
骨格ビルダーの追加、マイクロ波処理、超音波処理、酸/アルカリ処理、酸化処理、酵素処理などの一般的に使用されるその他の前処理は、物理的および化学的コンディショニング方法に分けられます。これらの方法による前処理の後、結合水の放出と EPS 構造の分解が同時に起こります。そして、凝集剤・凝集剤は、電荷の中和と架橋効果により、その機能を最大限に活用することができます。したがって、これらの前処理と凝集/凝集を組み合わせることで、脱水特性を効率的に高めることができます。
見通し
しかし、実際の運用では、現在の廃活性汚泥の脱水性能は依然として比較的低いことが示されています。大量の EPS、結合水の排水に必要なエネルギーの高さ、およびスラッジ ケーキの強い圧縮性は、脱水プロセスにおける困難と見なされます。その他の理由には、上記のパラメータをテストするための一致基準が不十分であることが含まれます。しかし、主な理由は、汚泥の非常に複雑で多層的な構造的特徴による、確立された構造活性相関の欠如です。汚泥をよりよく理解するには、含水率、固形成分、フロックの性質に加えて、汚泥ケーキの特性を十分に研究する必要があります。
汚泥脱水性能をさらに向上させるためには、脱水効率が高く、低コストで、環境にやさしいという特徴を有する新規凝集剤・凝集剤の開発が急務である。したがって、汚泥の構造特性だけでなく、凝集剤・凝集剤の構造特性に基づいて、脱水メカニズムを詳細に検討する必要があります。さらに、凝固剤と凝集剤の組み合わせ、および凝固/凝集と他の前処理との組み合わせを調査できます。
これらの調査結果は、「汚泥の脱水における凝集/凝集:レビュー」というタイトルの記事で説明されています。このレビューは、最近、ジャーナル Water Research に掲載されました。 この作業は、南京大学の Hua Wei、 Boqiang Gao、 Jie Ren、 Aimin Li、および Hu Yang によって実施されました。
