La maggiore disidratabilità dei fanghi da parte di un amido

Apr 28, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 402 (2023) Citare questo articolo

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La coagulazione/flocculazione è uno dei metodi di pretrattamento più utilizzati ed economici per migliorare la disidratabilità dei fanghi. In questo studio, per il condizionamento dei fanghi attivati ​​dai rifiuti è stato utilizzato un flocculante cationico a base di amido modificato (St-CTA) in combinazione con una popolare argilla, l'attapulgite (ATP). Le proprietà di disidratazione, compreso il contenuto di umidità del pannello filtrante, la resistenza specifica alla filtrazione, il tempo di aspirazione capillare, la velocità di filtrazione e il coefficiente di compressibilità, sono state misurate e confrontate variando le dosi di St-CTA e ATP. Combinando le prestazioni di disidratazione apparenti e i cambiamenti nel contenuto e nella distribuzione delle frazioni e dei componenti della sostanza polimerica extracellulare (EPS), dei fiocchi di fango e delle microstrutture dei pannelli di fango, i meccanismi di disidratazione sono stati discussi in dettaglio. Il St-CTA insieme all'ATP può mostrare una maggiore disidratabilità dei fanghi e il contenuto di acqua nel pannello di fango finale può essere ridotto stabilmente al di sotto dell'80% grazie agli effetti sinergici del St-CTA e dell'ATP. Oltre all'efficiente neutralizzazione della carica di St-CTA, l'ATP non solo agisce come costruttore di scheletro nel processo di disidratazione dei fanghi rendendo i fiocchi di fango più compatti e migliorando la filtrabilità e la permeabilità, ma interagisce anche strettamente con le proteine ​​nell'EPS del fanghi che riducono il contenuto proteico e potenziano ulteriormente l'effetto disidratante. Questo studio fornisce un modo economico, ecologico ed efficace per migliorare ulteriormente la disidratabilità dei fanghi.

Negli ultimi anni, con il costante miglioramento dell’economia mondiale, la portata del trattamento delle acque e delle acque reflue è notevolmente aumentata e, di conseguenza, lo scarico di fanghi come sottoprodotto del trattamento delle acque reflue ha registrato una crescita costante1. Tuttavia, i fanghi grezzi contengono solitamente più del 95% di acqua2, il cui volume elevato comporta elevati costi di trasporto e smaltimento3. È quindi di vitale importanza ridurre il volume dei fanghi mediante i processi di disidratazione per un loro trattamento efficiente4.

I fanghi vengono solitamente condizionati mediante alcuni pretrattamenti prima della spremitura meccanica per separare efficacemente l'acqua dai fanghi5. I pretrattamenti dei fanghi, tra cui principalmente coagulazione/flocculazione, ossidazione, acidificazione, costruzione dello scheletro, microonde e condizionamento a ultrasuoni, possono convertire l'acqua adsorbita in superficie e l'acqua idratata interna in acqua libera, in cui la coagulazione/flocculazione è ampiamente utilizzata nelle acque reflue impianti di trattamento per la sua semplicità ed efficacia6. I coagulanti e i flocculanti tradizionali, come il cloruro di polialluminio, il solfato poliferrico e la poliacrilammide cationica (PAM), sono stati ampiamente utilizzati perché possono aggregare efficacemente le particelle di fango e ottenere la separazione solido-liquido6. Tuttavia, gli ioni metallici residui e i monomeri altamente tossici di questi coagulanti e flocculanti tradizionali possono causare potenziali rischi ambientali7. Inoltre, con la coagulazione/flocculazione tradizionale è difficile ottenere una disidratazione completa poiché le sostanze organiche altamente idratate presenti nei fanghi, come la sostanza polimerica extracellulare (EPS), legando grandi quantità di acqua, erano difficili da distruggere per rilasciare completamente la sostanza legata e intracellulare. acqua8,9. Inoltre, i pannelli di fango altamente comprimibili si compatterebbero completamente sotto l'elevata pressione meccanica, causando la distruzione dei canali di drenaggio, la riduzione della filtrabilità e l'impossibilità di drenare completamente l'acqua trattenuta all'interno6,10,11. Pertanto, la coagulazione/flocculazione utilizzata da sola è difficile da soddisfare gli elevati requisiti di disidratazione dei fanghi e un processo di condizionamento combinato efficace ed ecologico con altri pretrattamenti può migliorare notevolmente la disidratabilità dei fanghi1,6,12,13.