UV/Fe0/PDS调理污泥深度脱水的性能和机理研究

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随着城市污水处理厂大量建立,剩余污泥产量也逐年攀升。由于剩余污泥含水率高且亲水性强,这使得污泥深度脱水已成为当前污泥处理处置中亟待解决的关键问题。本研究采用紫外协同零价铁活化过硫酸盐(Persulfate,缩写PDS)对污泥进行调理脱水,确定了污泥脱水的最佳反应参数并分析了其作用机理,再进一步选用污泥粉、污泥炭等骨架颗粒联合调理,实现了污泥脱水和资源化利用的双重目标。主要的研究内容和结论如下:通过改变药剂投加量,对比了单过硫酸钠(PDS)、紫外活化过硫酸钠(UV/PDS)、二价铁活化过硫酸钠(Fe2+/PDS)、零价铁活化过硫酸钠(Fe0/PDS)和紫外协同零价铁活化过硫酸钠(UV/Fe0/PDS)五种不同体系对污泥脱水效果的影响。结果表明:各体系的脱水性能都随药剂投加量的增加而提高,UV/Fe0/PDS体系脱水效果最佳。对UV/Fe0/PDS体系,首先采用单因素法考察了反应时间、Fe0与PDS摩尔比、药剂投加量和初始p H对污泥脱水性能的影响,并进一步利用响应面法对影响因素进行优化,结果表明:当初始p H为4,PDS的投加量为200 mg/g SS,Fe0与PDS摩尔比为0.6时,反应20 min,污泥毛细吸水时间CST和污泥比阻SRF分别可下降63.8%和77.4%,污泥滤饼含水率Wc可以降低到77.3%;其中Fe0投加量与PDS投加量、初始p H存在交互作用。对UV/Fe0/PDS体系进行脱水机理分析,结果表明:UV/Fe0/PDS体系可以破坏污泥絮体结构,减小污泥粒径,增加污泥空隙和过滤通道;随着反应的进行,体系的p H值降低、ORP值和Zeta电位升高,污泥颗粒快速聚集,含水率降低;反应破坏并降解污泥的胞外聚合物EPS,使污泥中高亲水性的LB-EPS和TB-EPS转化为可溶解的S-EPS,EPS中不利于污泥脱水的蛋白质类物质减少,污泥的脱水性能得以提升。使用污泥粉、污泥炭和粉煤灰三种材料作为骨架颗粒,联合UV/Fe0/PDS分别对污泥进行脱水,考察了三种材料对污泥脱水性能的影响。结果表明:由于污泥粉和污泥炭均具有硬度和多孔性特点,可以替代常规的粉煤灰作为骨架颗粒协同UV/Fe0/PDS进行联合调理降低污泥含水率,Wc最低可达到71.3%。
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