氢氧化镁对剩余污泥碱性发酵及脱水性能的影响研究

剩余污泥处理是污水处理厂面临的一项重大挑战。传统的污泥处理方法存在能耗高、处理效率低等问题。碱性发酵作为一种新兴的污泥处理技术，可以提高污泥的生物降解率，同时促进污泥的脱水性能。氢氧化镁（Mg(OH)₂）作为一种碱性物质，被用于改善污泥的碱性发酵过程，并增强其脱水性能。本文旨在探讨氢氧化镁对剩余污泥碱性发酵及脱水性能的影响。

实验材料与方法

实验材料

• 剩余污泥：取自污水处理厂的剩余污泥。
• 氢氧化镁：作为碱性调节剂，用于提高污泥的pH值。
• 其他试剂：包括用于检测的化学试剂、营养盐等。

实验方法

1. 污泥预处理：将收集的剩余污泥进行初步处理，去除大颗粒物质，调节至适宜的固体浓度。
2. 氢氧化镁添加：向污泥中添加不同浓度的氢氧化镁，通过搅拌使其均匀分布。
3. 发酵实验：将处理后的污泥置于发酵罐中，在控制条件下进行碱性发酵实验。监测发酵过程中pH值、挥发性脂肪酸（VFA）含量、产气量等指标的变化。
4. 脱水实验：发酵结束后，对污泥进行脱水实验，测定脱水前后的含水率、比阻（SVI）等参数，评估脱水性能。

结果与讨论

1. 碱性发酵效果
• pH值变化：随着氢氧化镁添加量的增加，污泥的pH值升高，为碱性发酵提供了有利的环境。
• VFA含量：氢氧化镁的存在促进了有机物的水解和酸化过程，提高了挥发性脂肪酸的含量，有利于后续的厌氧消化。
• 产气量：适当的氢氧化镁添加量可以提高产气量，表明氢氧化镁有助于增强污泥的生物降解能力。
2. 脱水性能
• 含水率：氢氧化镁处理后的污泥比未处理的污泥具有更低的含水率，表明氢氧化镁有助于改善污泥的脱水性能。
• 比阻（SVI）：氢氧化镁处理后污泥的比阻显著降低，意味着污泥的脱水性能得到改善。这是因为氢氧化镁的加入破坏了污泥颗粒间的胶体结构，使得污泥更容易脱水。
• 滤饼质量：处理后的污泥形成的滤饼更加紧实，易于处理和运输。

机理分析

• pH值调节：氢氧化镁可以提高污泥的pH值，创造有利于碱性发酵的条件。
• 胶体结构破坏：氢氧化镁能够破坏污泥中的胶体结构，降低污泥的粘度，从而改善其脱水性能。
• 促进生物降解：氢氧化镁的存在有助于促进有机物的水解和酸化，提高VFA含量，进而提高生物降解效率。

氢氧化镁的添加可以显著改善剩余污泥的碱性发酵效果和脱水性能。适当的氢氧化镁添加量能够提高污泥的pH值，促进有机物的水解和酸化，增加VFA含量，并改善污泥的脱水性能。这一研究为污水处理厂提供了提高剩余污泥处理效率的新途径。