Fenton、光Fenton氧化处理剩余污泥研究

论文摘要

在用活性污泥法处理城市污水和工业废水时往往会产生大量的剩余污泥,这些污泥的体积庞大,成分复杂,处理费用也较高,其处理与处置已成为污水处理过程中的难题之一。剩余污泥的含水量高达95%-99.5%,因此,脱水成为了污泥减量中的关键一环。污泥中胞外聚合物（EPS）的大量存在给污泥脱水造成了一定的困难。EPS是细菌细胞壁外膜周围保护细胞并阻止其脱水的水合胶囊或粘液的聚合体,它决定污泥的理化性质及生物特性。EPS的质量（包括其结合水）约占到污泥固体质量的近80%,主要由有亲水性与粘性的多聚糖、蛋白质、核酸、脂质和DNA等高分子物质组成。当今应用最多的减小污泥体积的方法是机械脱水。而化学调理法则广泛应用于改善剩余污泥的机械脱水性能。本研究利用Fenton试剂氧化破解剩余污泥,通过污泥过滤比阻（SRF）和毛细吸水时间（CST）表征污泥脱水性能的变化,重点考察pH、反应时间、H202和Fe2+的投加量等条件对污泥脱水性能的影响,旨在找出Fenton试剂氧化污泥提高其脱水性能的适宜条件,在此基础上回调污泥pH值,考察SRF、CST和污泥沉降体积（SV30）等指标,研究污泥脱水性能的变化。结果表明,Fenton试剂处理污泥改善其脱水性能的效能明显优于酸处理。pH为2.5、反应时间为60min、H2O2和Fe2+投加量分别为6g/L和4g/L为Fenton适宜反应条件。该条件,SRF和CST分别由1.34x1010s2/g和69.6s下降至1.31×109s2/g和20.6s,污泥脱水性能的到明显改善。Fenton反应氧化剩余污泥后,回调pH能明显改善污泥的脱水性能,但是对污泥沉降性能的改善不明显。利用紫外光-Fenton（光Fenton）氧化处理剩余污泥,通过上清液的SCOD、多聚糖以及蛋白质浓度表征胞外聚合物（EPS）的破解情况,SRF和滤饼含水率表征污泥脱水性能的变化。结果表明,光Fenton反应破解污泥EPS和改善污泥脱水性能的效能明显优于Fenton反应和单独紫外光照射处理。pH为3,反应时间为2 h,H202投加量为4 g/L和Fe2+投加量为0.6 mg/L是处理试验污泥的适宜条件。在适宜反应条件下,污泥上清液中的SCOD、多聚糖和蛋白质浓度分别由67.46 mg/L、12.53 mg/L和8.62 mg/L增加到568.12 mg/L、448.62 mg/L和292.94 mg/L; SRF和滤饼含水率分别由2.4x109 s2/g和88.52%下降至5.26×108 s2/g和76.36%。光Fenton反应在有效破解污泥的同时,提高了污泥的脱水性能,有利于污泥的减量化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 城市污泥的产生、处理与处置
• 1.1.1 城市污泥的产生
• 1.1.2 污泥来源、分类与性质
• 1.1.3 污泥的处理与处置
• 1.2 污泥脱水
• 1.2.1 影响污泥脱水性能的因素
• 1.2.2 污泥调理
• 1.3 胞外聚合物的组成、性质及其影响
• 1.3.1 胞外聚合物的组成和性质
• 1.3.2 胞外聚合物对污泥性质的影响
• 1.3.3 胞外聚合物对污泥脱水性能的影响
• 1.3.4 胞外聚合物对膜生物反应器的影响
• 1.4 Fenton体系的发展及其应用
• 1.4.1 Fenton体系分类
• 1.4.2 Fenton调理稳定剩余污泥的机制
• 1.4.3 Fenton氧化处理剩余污泥的主要影响因素
• 1.4.4 Fenton体系在剩余污泥处理中的研究现状
• 1.5 选题背景、研究目的和内容
• 1.5.1 选题背景
• 1.5.2 研究目的
• 1.5.3 研究内容
• 第2章 Fenton氧化改善污泥脱水性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验仪器和试剂
• 2.2.1 主要实验仪器
• 2.2.2 实验药品
• 2.3 实验主要参数测定方法
• 2.3.1 pH的测定
• 2.3.2 污泥过滤比阻的测定
• 2.3.3 CST的测定
• 2.3.4 污泥SV测定
• 2.3.5 显微镜照片
• 2.4 供试污泥
• 2.5 实验内容
• 2.6 结果与讨论
• 2.6.1 酸处理与Fenton反应处理污泥比较
• 2.6.2 初始pH对污泥脱水性能的影响
• 2.6.3 反应时间对污泥脱水性能的影响
• 2O₂和Fe²⁺投加量对污泥脱水性能的影响'>2.6.4 H₂O₂和Fe²⁺投加量对污泥脱水性能的影响
• 2.6.5 回调pH对污泥脱水性能的影响
• 2.6.6 回调pH对污泥沉降性能的影响
• 2.7 小结
• 第3章 光Fenton氧化破解剩余污泥和改善污泥脱水性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验仪器和试剂
• 3.2.1 实验仪器与设备
• 3.2.2 实验药品
• 3.3 实验主要参数测定方法
• 3.3.1 pH的测定
• 3.3.2 SCOD的测定
• 3.3.3 蛋白质浓度的测定
• 3.3.4 多聚糖浓度的测定
• 3.3.5 污泥过滤比阻的测定
• 3.3.6 含水（固）率的测定
• 3.4 供试污泥
• 3.5 实验内容
• 3.6 结果与讨论
• 3.6.1 光Fenton反应与紫外光照射、Fenton反应处理污泥比较
• 3.6.2 初始pH值对污泥性质的影响
• 3.6.3 反应时间对污泥性质的影响
• 2O₂和Fe²⁺投加量对污泥性质的影响'>3.6.4 H₂O₂和Fe²⁺投加量对污泥性质的影响
• 3.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文 目录