废弃黑水虻蛹壳提取的几丁质衍生物：一种新型污泥脱水调理剂的效能、关键因素与作用机制

本文推荐一种从废弃黑水虻蛹壳提取的几丁质衍生物（CD）作为新型污泥脱水调理剂，通过系统研究pH和投加量对脱水性能的影响，发现最佳条件下可使毛细吸水时间（CST）、污泥比阻（SRF）和脱水污泥饼含水率（Wc）分别降低78.0%、88.3%和25.6%。机制分析表明，CD通过降低污泥粘度、胞外聚合物（EPS）和荧光蛋白组分，同时提高Zeta电位、疏水性和颗粒粒径，促进结合水向自由水转化。该研究为"以废治废"的绿色脱水技术提供了理论支撑。

　　

Highlight

本研究首次开发了基于黑水虻蛹壳提取的几丁质衍生物（CD）作为新型污泥调理剂。实验表明，当CD投加量为10?mg/gTS时，脱水污泥饼的毛细吸水时间（CST）、污泥比阻（SRF）和含水率（Wc）分别显著降低78.0%、88.3%和25.6%。机制解析显示，CD能有效中和污泥胶体表面负电荷，并通过减少胞外聚合物（EPS）中亲水性蛋白组分，促进污泥颗粒聚集。低场核磁共振技术证实了结合水向自由水的转化过程。

关键因素分析

pH值和投加量是影响CD调理效果的核心参数。在酸性条件下（pH=3.0），CD分子中的氨基（-NH₂）质子化形成阳离子结构，显著提升电中和能力。投加量实验显示，10?mg/gTS的CD即可实现污泥粘度降低45%，Zeta电位提升至+12.7?mV，颗粒平均粒径增大至150?μm。

作用机制

1. 1.

   电中和效应：质子化的CD通过-NH₃⁺与EPS中带负电的羧基（-COO^-）结合

2. 2.

   疏水改性：CD的甲壳素骨架结构增强了污泥表面疏水性（接触角提升25°）

3. 3.

   结构重组：扫描电镜显示CD处理后污泥形成多孔网状结构，有利于水分逸出

技术经济性

与传统调理剂相比，CD具有以下优势：

• •

  原料成本降低60%（利用废弃昆虫壳体）

• •

  无重金属残留风险

• •

  脱水污泥热值保持率>95%

Conclusion

黑水虻蛹壳衍生的CD通过多重协同机制显著改善污泥脱水性能，其"以废治废"的特性符合循环经济理念，为市政污泥处理提供了绿色解决方案。