【摘 要】
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随着城市化进程的加快和工业化的发展,我国城市污泥的产量日益增多。污泥的高含水率和其中富集的大量污染物质一直阻碍着污泥的后续处理处置,污泥脱水和污染物去除技术也一直是国内外污泥处理领域的研究热点。由于抗生素的长期滥用,大量残余抗生素通过污水管网汇集在污水处理厂中,诱导了微生物体内抗生素抗性基因（ARGs）的形成,使得污泥成为了 ARGs的重要富集区。因此,在有效提高污泥脱水性能的同时实现对ARGs的
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随着城市化进程的加快和工业化的发展,我国城市污泥的产量日益增多。污泥的高含水率和其中富集的大量污染物质一直阻碍着污泥的后续处理处置,污泥脱水和污染物去除技术也一直是国内外污泥处理领域的研究热点。由于抗生素的长期滥用,大量残余抗生素通过污水管网汇集在污水处理厂中,诱导了微生物体内抗生素抗性基因（ARGs）的形成,使得污泥成为了 ARGs的重要富集区。因此,在有效提高污泥脱水性能的同时实现对ARGs的去除对于污泥减量化和无害化的重要意义。近年来,基于硫酸根自由基（·SO4-）的过硫酸盐氧化法由于其反应条件温和,性质相对稳定等特点,得到了越来越多的关注。借鉴前人的研究成果,本课题尝试利用ZVI/S2O82-体系配合化学酸化,利用·SO4-产生氧化效果对经过酸化释放的污泥EPS进行降解,同时利用铁离子对破碎的污泥絮体进行重新絮凝,使得污泥在保持较高脱水程度的基础上同时提高污泥的脱水速率。在提高污泥脱水性能的同时对因细胞裂解而释放至外部环境中的ARGs进行降解,从而实现同时促进污泥脱水和去除污泥中ARGs污染的目的。本文以城市污泥为研究对象,探索零价铁活化过硫酸盐促进污泥脱水性能改善的最佳条件;研究不同pH条件下零价铁活化过硫酸盐促进污泥脱水性能改善的机制;研究零价铁或二价铁活化过硫酸盐削减污泥中ARGs的效果;对零价铁或二价铁活化过硫酸盐削减污泥中的ARGs的机制进行探究。经过研究发现:（1）在污泥 pH2.52,ZVI 添加量 0.080 g/g DS,Na2S2O8 添加量 0.273 g/g DS 时（摩尔比1.25:1）,ZVI/S2O82-调理能够在保持酸化污泥高脱水程度（泥饼含水率69.80%）的情况下,最大程度提高污泥的脱水速率（CST降低70.94%,SRF降低40.75%）,从而从整体上提升污泥的脱水性能。经过经济成本核算,ZVI/S2O82-体系调理污泥相对其他调理方法也具有更大的成本优势。（2）化学酸化是污泥微生物细胞破解和污泥絮体破解的主要原因,污泥微生物的破解导致了污泥EPS的释放,使得污泥脱水程度提高的同时降低了污泥的脱水速率,而在酸化基础ZVI/S2O82-体系对污泥EPS的降解作用和反应中铁离子导致的重新絮凝作用使污泥在维持较低泥饼含水率的同时重新降低了 CST和SRF。pH在ZVI/S2O82-体系调理污泥过程中有着重要的作用,随着污泥pH的不断降低,ZVI/S2O82-体系对大粒径的破解效果和大分子有机物的氧化降解效果逐渐减弱,而对小粒径和污泥絮体的重新絮凝作用逐渐显现,在污泥pH为2.5时,氧化和絮凝效果逐渐达到平衡,达到了最好的污泥脱水效果。（3）研究发现,在pH2.49-7.03的初始条件下对污泥进行ZVI/S2O82-或Fe2+/S2082-体系调理能够有效地降低总ARGs,胞内和胞外的intI1含量,在pH为2.49的条件下利用ZVI/S2O82-体系调理酸化污泥得到了 ARGs和intI1的最好削减效果（总ARGs:1.31个数量级;intI1:2.85个数量级）。但是,上述调理也造成了胞外ARGs总量的升高（0.45-0.82 个数量级,p<0.05）。（4）pH2.49-7.03的初始条件下对污泥进行ZVI/S2O82-或Fe2+/S2O82-系调理过程中,胞外ARGs总量的升高主要是由于部分抗生素抗性基因（aadA-01,aadA-02,aadA1,aadA2-03,strB）在胞外的积累所造成的。通过对不同ARGs进行微生物群落分析得知,部分难降解ARGs的潜在微生物宿主对外部调理的抗性造成了其在胞内的低降解程度。而通过对纯净的污泥滤液进行酶和.S04-的调理对比发现,污泥中胞外ARGs和intI1的降解主要是由·SO4-造成的,aadA-01,aadA-02,aadA1,aadA2-03和strB相比于其他ARGs和intI1在·SO4-的降解过程中的抵抗能力更强,其中的原因可能和不同的基因序列结构有关。研究发现,零价铁活化过硫酸盐配合酸化的方法调理污泥能够有效地提高污泥脱水效果,解决了单纯化学酸化提高了污泥脱水程度而恶化了脱水速率的问题。同时,利用零价铁或二价铁活化过硫酸盐配合酸化调理污泥,对污泥中的大部分抗生素抗性基因都有明显的削减效果。
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