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Mar 12, 2024

デンプンによる汚泥の脱水性向上

Scientific Reports volume 13、記事番号: 402 (2023) この記事を引用 776 アクセス 1 Altmetric Metrics の詳細 凝集/凝集は、最も広く使用されており、コスト効率の高い手法の 1 つです。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 402 (2023) この記事を引用

776 アクセス

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

凝集/凝集は、汚泥の脱水性を改善するために最も広く使用され、費用対効果の高い前処理方法の 1 つです。 この研究では、カチオン性変性デンプンベースの凝集剤 (St-CTA) と一般的な粘土であるアタパルジャイト (ATP) を組み合わせて、廃棄物活性汚泥の調整に使用しました。 St-CTA と ATP の用量を変化させて、ろ過ケーキの含水率、ろ過比抵抗、毛細管吸引時間、ろ過速度、圧縮係数などの脱水特性を測定し、比較しました。 見かけの脱水性能と、細胞外高分子物質(EPS)の画分と成分、汚泥フロック、汚泥ケーキの微細構造の含有量と分布の変化を組み合わせることで、脱水機構を詳細に議論した。 St-CTAとATPを併用すると汚泥の脱水性が向上し、St-CTAとATPの相乗効果により最終汚泥ケーキの含水率を安定して80％以下に低減できます。 St-CTA の効率的な電荷中和に加えて、ATP は汚泥脱水プロセスで骨格ビルダーとして機能し、汚泥の凝集をより緻密にし、ろ過性と透過性を向上させるだけでなく、汚泥の EPS のタンパク質と緊密に相互作用します。汚泥のタンパク質含有量を減らし、脱水効果をさらに高めます。 この研究は、汚泥の脱水性をさらに改善する経済的で環境に優しい効果的な方法を提供します。

近年、世界経済の着実な改善に伴い、上下水処理の規模は顕著に増大しており、これに伴い下水処理の副産物である汚泥の排出量も増加傾向にあります1。 しかし、生汚泥には通常 95% 以上の水分が含まれており 2、その量が多いため輸送コストと処分コストが高くなります 3。 したがって、汚泥を効率的に処理するには、脱水プロセスによって汚泥の体積を減らすことが非常に重要です4。

通常、スラッジは、スラッジから水を効率的に分離するために、機械的に絞る前にいくつかの前処理によって調整されます5。 汚泥の前処理は、主に凝集・凝集、酸化、酸性化、骨格構築、マイクロ波・超音波処理などにより、表面吸着水や内部水和水を自由水に変えることができ、廃水では凝集・凝集が広く使われています。そのシンプルさと有効性により、処理プラントに使用されます6。 ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄、カチオン性ポリアクリルアミド（PAM）などの従来の凝集剤や凝集剤は、スラッジ粒子を効果的に凝集させ、固液分離を達成できるため、広く使用されてきました6。 しかし、これらの従来の凝集剤や凝集剤に含まれる残留金属イオンや毒性の高いモノマーは、潜在的な環境リスクを引き起こす可能性があります7。 また、従来の凝集・凝集では、汚泥中の細胞外高分子物質（EPS）など多量の水分と結合している高含水有機物を破壊して、結合した細胞内有機物を完全に遊離させることが困難であったため、完全な脱水を達成することが困難でした。水8、9。 さらに、圧縮性の高いスラッジケーキは高い機械的圧力下で完全に圧縮され、排水路が破壊され、濾過能力が低下し、内部結合水が完全に排出されなくなります6、10、11。 したがって、単独で使用される凝集/凝集は、汚泥脱水の高度な要件を満たすことが困難であり、環境に優しく効果的な他の前処理と組み合わせた調整プロセスにより、汚泥の脱水性を顕著に向上させることができます1,6,12,13。