【摘要】：污泥調(diào)理作為污泥脫水的前處理步驟,近年來越來越受研究學(xué)者們的關(guān)注;目前,常見的污泥調(diào)理技術(shù)主要包括超聲、微波、芬頓及高級(jí)氧化技術(shù)等。其中,活化過硫酸鹽氧化技術(shù)作為高級(jí)氧化技術(shù)之一,由過硫酸鹽在活化條件下分解產(chǎn)生的硫酸根自由基(SO_4~-·)對(duì)污泥EPS有很好的破壞與分解作用,因而國內(nèi)外一些研究學(xué)者開始利用該項(xiàng)技術(shù)對(duì)污泥進(jìn)行優(yōu)化調(diào)理以提升污泥脫水性能,并證實(shí)SO_4~-·可以對(duì)污泥EPS結(jié)構(gòu)和其中部分化學(xué)物質(zhì)起到有效的破壞作用,促進(jìn)污泥絮體中部分束縛水的釋放,從而改善污泥脫水性能。為此,本文將活化過硫酸鹽氧化技術(shù)用于污泥優(yōu)化調(diào)理,旨在了解活化過硫酸鹽氧化體系對(duì)污泥脫水性能的改善效能,并闡明在此過程中污泥EPS組成及親/疏水特性對(duì)其脫水性能的影響。論文以污泥毛細(xì)吸水時(shí)間(CST)和濾餅含水率(W_c)作為評(píng)價(jià)污泥脫水性能的主要指標(biāo),主要考察污泥初始pH條件、過硫酸鹽投加濃度(n(S_2O_8~(2-)))以及過硫酸鹽/亞鐵鹽摩爾比(n(S_2O_8~(2-))/n(Fe~(2+)))對(duì)污泥脫水性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:Fe(Ⅱ)-過硫酸鹽氧化體系能有效破解EPS結(jié)構(gòu)并改善污泥脫水性能;在原污泥pH、n(S_2O_8~(2-))=1.2 mmol/gVSS,n(S_2O_8~(2-))/n(Fe~(2+))=0.9條件下,剩余污泥有最高CST降低率56.15%和Wc降低率40.19%。對(duì)實(shí)驗(yàn)再培養(yǎng)污泥進(jìn)行系列Fe(Ⅱ)-過硫酸鹽優(yōu)化調(diào)理發(fā)現(xiàn),Fe(Ⅱ)-過硫酸鹽對(duì)實(shí)驗(yàn)再培養(yǎng)污泥脫水性能具有良好的改善效果。以乙酸鈉為碳源的污泥樣品經(jīng)Fe(Ⅱ)-過硫酸鹽氧化調(diào)理后CST可分別從347.4 s、208.3 s和158.3 s降低至125.3 s、59 s、45.5 s,其降低率高達(dá)70%左右,明顯高于以葡萄糖為碳源的污泥樣品。污泥EPS親/疏水特性與污泥脫水性能密不可分;以乙酸鈉為碳源的污泥樣品(類疏水性污泥)具有更高濃度的EPS含量,而以葡萄糖為碳源的污泥樣品(類親水性污泥)EPS含量則較低。調(diào)理過程發(fā)現(xiàn)污泥EPS疏水性組分占比與濾餅含水率Wc之間呈現(xiàn)顯著的線性正相關(guān)關(guān)系,表明污泥EPS中疏水性物質(zhì)占比的增加將直接降低污泥脫水性能。此外,碳源種類與污泥停留時(shí)間的不同也將對(duì)污泥EPS組成及性質(zhì)產(chǎn)生影響。隨著污泥停留時(shí)間的延長,分別以乙酸鈉和葡萄糖為碳源的實(shí)驗(yàn)再培養(yǎng)污泥松散結(jié)合型EPS(LB-EPS)及緊密結(jié)合型EPS(TB-EPS)蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì),而LB-EPS與TB-EPS中多糖含量則呈無規(guī)則變化,表明污泥EPS中蛋白質(zhì)含量的分布與濃度將直接影響污泥脫水性能,主要表現(xiàn)為污泥TB-EPS中蛋白質(zhì)含量的增加將降低污泥脫水性能。通過一系列指標(biāo)測(cè)定及表征實(shí)驗(yàn),對(duì)Fe(Ⅱ)-過硫酸鹽氧化體系作用前后污泥EPS各組分中蛋白質(zhì)含量、多糖濃度、UV-254及TOC含量等進(jìn)行測(cè)定,再輔助以Zeta電位、紅外光譜與三維熒光光譜等分析。結(jié)果表明,活化過硫酸鹽在調(diào)理污泥過程中產(chǎn)生的SO_4~-·能優(yōu)先作用于EPS中帶苯環(huán)或共軛體系的疏水性化合物,即疏水性色氨酸類蛋白質(zhì)、腐殖酸和多聚糖類等大分子骨架結(jié)構(gòu)化合物,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,SO_4~-·將與EPS中溶出的疏水性化合物發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng),使其逐漸降解為小分子單體物質(zhì)并釋放其中束縛水,最終實(shí)現(xiàn)污泥脫水性能的有效提升。
【圖文】：

組成、結(jié)構(gòu)及物化性質(zhì)處理手段，即利用污泥中的微生物聚集體對(duì)廢水中部分有而這些微生物在利用和降解有機(jī)物的同時(shí)，自身也會(huì)進(jìn)行繁物（Extracellular polymeric substance, EPS）。一般來說，污的粘性，能和水中存在的懸浮物、原生動(dòng)物、病菌和有機(jī)及從而形成含水率極高的菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)[18]。污泥絮體主要由胞外聚合物、微生物細(xì)胞和水分子物質(zhì)等組則主要體現(xiàn)在胞外聚合物上。污泥胞外聚合物主要由微生物及附著在粘液層上的有機(jī)及無機(jī)物質(zhì)等構(gòu)成。有研究表明狀結(jié)構(gòu)，許多研究學(xué)者則根據(jù) EPS 是否與微生物細(xì)胞結(jié)合PS 與結(jié)合型 EPS，后者一般呈現(xiàn)雙層結(jié)構(gòu)；根據(jù) EPS 與微度，又可將結(jié)合型 EPS 分為緊密結(jié)合型 EPS（Tightly bou松散結(jié)合型 EPS（Loosely bound EPS, LB-EPS）[19]。污泥 E圖 1-1 所示：可溶性 EPS

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文從文獻(xiàn)可以看出，目前對(duì)于污泥內(nèi)部自由水分的劃分一般比較同一，即通過機(jī)即可去除的水分，但對(duì)結(jié)合水的劃分則各異。因此，現(xiàn)階段對(duì)于使用不同的技段或設(shè)備對(duì)污泥中的水分進(jìn)行定性與定量化分析也成為污泥研究領(lǐng)域的一大問題。有研究表明：經(jīng)常規(guī)脫水技術(shù)處理后的污泥一般不能達(dá)到污泥部分后續(xù)工藝對(duì)含水率 60%及以下的要求[30]。因此，采用經(jīng)濟(jì)有效的調(diào)理手段及技術(shù)泥進(jìn)行優(yōu)化調(diào)理，并進(jìn)一步降低污泥絮體中結(jié)合水的含量，，對(duì)提升污泥脫水性低污泥含水率有著重要意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703

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