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随着中国城市污水处理厂的快速发展,污泥的高含水量阻碍了污泥的处置。污泥调理工程中添加混凝剂是最常用的一种方法,其中国内外使用最多的就是无机絮凝剂铝盐和铁盐类。基于无机絮凝剂的大量使用,铝盐和铁盐类逐渐暴露出弊端。而钛系絮凝剂相比较铁盐类和铝盐类絮凝剂具有优良的性能,在处理污水的同时,还使污泥减量化,减少了环境污染,具有广阔应用前景。利用溶胶凝胶法制备出的新型钛干凝胶(TXC)克服了四氯化钛自身为酸性,出水pH值过低,不可控制性的水解方式,以及聚合氯化钛水解速度快,液态材料不易长时间保留,容易沉淀失效等缺点。但也存在利用TXC处理污泥,投加量过高的问题。为了能提高脱水效率和降低处理成本,本文探究了 TXC分别与阳离子聚丙烯酰胺(CPAM),壳聚糖(CTS)的复配以及TXC与羧甲基壳聚糖(CMC)络合对污泥脱水性能的影响。通过以傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子谱法(XPS)和X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)为分析工具,以污泥比阻(SRF),含水率,毛细吸水时间(CST),胞外聚合物(EPS)和Zeta电位为污泥脱水性能的主要评价指标,来明确钛系盐对剩余污泥脱水性能的影响。主要研究结论如下:(1)TXC对污泥脱水性能的影响。通过表征发现,制备的TXC絮凝剂含有C=C、C=O、Ti-OH等键,可与污泥颗粒发生相互作用,聚集更紧密。TXC作为污泥调理剂的最佳投加量为75 mg/g,调理后含水率为73.8%,污泥比阻为2.9×1012 m/kg,毛细吸水时间为12.1 s,分别降低了 2.5%,65.3%,34.2%。EPS 由 83.1 mg/L 降至 51.7 mg/L,降低了 37.8%。通过红外光谱表征,说明污泥中存在酚羟基或醇羟基-OH或C=O,属于亲水基团,TXC调理后污泥在这几个范围内的吸收峰明显减弱。XRD表明调理后的污泥主要含有CxHyClzNhOiTi化合物,而TXC的水解形成较大的网状结构,利于污泥聚集沉淀。(2)TXC分别复配CPAM和CTS对污泥脱水性能的影响。结果表明:TXC与CPAM复配,得到最优条件为:每克干泥中先加入1.2mg/g CPAM再加入45 mg/g TXC,含水率降至最低值68.8%。复配CPAM后,TXC投加量减少,CPAM所带的正离子增大了离子强度,由于电中和作用使得电位值进一步减小,污泥污泥颗粒碰撞聚结,污泥含水率进一步降低;而壳聚糖与TXC的复配,得到最优条件为:先投加壳聚糖21.3 mg/g,再投加TXC 75mg/g,其含水率可降至68.1%。复配CTS后,CTS分子链上游离-NH2与H+结合,质子化后形成阳离子NH3+,增大了离子强度,形成带有正电荷的聚电解质,通过电中和及吸附作用使得电位值进一步减小。通过SEM观察,调理后的污泥表面能较为密集,凹凸不平,并且具有多个孔隙。(3)TXC/CMC絮凝剂对污泥脱水性能的影响。羧甲基后的壳聚糖(CMC)为增加活性基团,增强其水溶性,TXC与CMC发生交联性反应,通过红外光谱图和XRD分析,成功得到新型絮凝剂TXC/CMC复合絮凝剂。在对调理后的污泥进行污泥初始pH值、反应温度、复合絮凝剂投加量等因素的实验,得出TXC与CMC按体积比为5:1制备的絮凝剂效果最好,在pH为7,反应温度为35℃,复合絮凝剂投加量为30 mg/g的最优条件下,TXC/CMC新型复合絮凝剂调理后CST达到最低值,降幅为54%,明显高于TXC和CMC 2种单一絮凝剂。