隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市污水處理廠的建設(shè)規(guī)模和服務(wù)范圍不斷擴(kuò)大,污水處理量也隨之不斷增長。然而,在污水的生物處理過程中,不可避免地形成副產(chǎn)物—活性污泥。隨著污泥產(chǎn)量的不斷提升,如果這些污泥得不到有效的處置,將不僅增加污水處理廠的運(yùn)營成本,更會對我國的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。因此,必須通過脫水技術(shù)降低活性污泥體積量,進(jìn)而削減污泥處理運(yùn)輸成本,控制相關(guān)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。胞外聚合物(EPS)是造成污泥脫水困難的關(guān)鍵組分。過硫酸鹽作為一種易于貯存、水溶性好以及價(jià)格廉價(jià)的強(qiáng)氧化劑,可以有效的破壞污泥絮體結(jié)構(gòu),溶解污泥EPS組分。本研究制備了具有高反應(yīng)活性的腐植酸負(fù)載納米零價(jià)鐵(nZVI/HA)材料,通過腐植酸負(fù)載納米零價(jià)鐵活化過硫酸鹽體系(nZVI/HA-PS)進(jìn)行調(diào)理污泥深度脫水實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用內(nèi)蒙古呼和浩特市公主府污水處理廠濃縮池的污泥作為研究對象,以污泥比阻(SRF)和泥餅含水率(Wc)作為污泥過濾脫水性能指標(biāo),考察了材料的投加量、質(zhì)量負(fù)載比、以及污泥溶液的初始pH值等因素對污泥脫水性能的影響變化規(guī)律。本文結(jié)合污泥的最佳調(diào)理?xiàng)l件,分析了nZVI/HA-PS體系對污泥的反應(yīng)機(jī)理,為推動實(shí)際污水處理工程中污泥脫水技術(shù)的發(fā)展提供理論支持。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1)利用經(jīng)典的液相還原法制備了nZVI/HA納米材料,并通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、能譜儀(EDS)、傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)和全自動比表面積分析儀等對其表征,以探究納米材料的微觀特性、表面結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)以及元素組成。結(jié)果顯示,nZVI顆粒均勻的分散在HA表面上,有效地解決了nZVI易聚集和不穩(wěn)定等問題,為研究活化過硫酸鹽效果和調(diào)理污泥脫水的機(jī)理分析提供理論基礎(chǔ)。2)基于單因素實(shí)驗(yàn)法得到nZVI/HA-PS調(diào)理污泥的最佳條件:在常溫、不調(diào)節(jié)pH的條件下,nZVI/HA(m_(nZVI):m_(HA)=1:3)的投加量為300 mg/L,過硫酸鹽的投加量為1.2 mmol/g VSS,污泥的脫水性能得到了明顯的改善,SRF降低率為86.47%,Wc降至79.87%。3)通過分析調(diào)理過程中污泥EPS中蛋白質(zhì)和多糖含量分布以及污泥顆粒微觀特征的變化對污泥脫水進(jìn)行了機(jī)理探討。結(jié)果表明:過硫酸鹽由nZVI/HA活化產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基(SO_4~-·),有效地破壞了污泥絮體穩(wěn)定性結(jié)構(gòu),使EPS釋放出大量的蛋白質(zhì)和多糖。污泥中TB-EPS的分解是污泥脫水的主要機(jī)制,TB-EPS中的蛋白質(zhì)樣有機(jī)成分部分轉(zhuǎn)化為S-EPS。在污泥脫水調(diào)理體系中,HA的引入不僅可以很好的防止nZVI顆粒的聚集,而且作為骨架助劑起到了降低污泥壓縮性的作用,支撐了疏水通道的形成,有利于污泥內(nèi)部結(jié)合水的排出,從而提升污泥的脫水性能。實(shí)際工程應(yīng)用分析表明該技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上可行。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

圖 2-1 腐植酸負(fù)載納米零價(jià)鐵的制備過程示意圖Fig. 2-1 Diagram of nZVI/HA preparation2.2 材料的表征方法按照上述步驟制備的 HA、nZVI 及 nZVI/HA 如圖 2-2 所示。通過肉眼觀察，nZVI/HA顆粒聚集成團(tuán)，且在同等儲存條件下易被氧化。

圖 2-1 腐植酸負(fù)載納米零價(jià)鐵的制備過程示意圖Fig. 2-1 Diagram of nZVI/HA preparation 材料的表征方法按照上述步驟制備的 HA、nZVI 及 nZVI/HA 如圖 2-2 所示。通過肉眼觀察，nZVI/HA聚集成團(tuán)，且在同等儲存條件下易被氧化。

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文EDS 能譜圖可以觀察到 HA 中 C、O、Si、Al、Mg、Fe、K 和 Ca 等化學(xué)元素的峰，其中 Fe 的峰值相對較弱，質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為 1.49%，這與大多數(shù)種類 HA 的元素分布一致。nZVI 的 EDS 能譜圖中檢測出 Fe 峰值較大，質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá) 61.60%。nZVI/HA 的能譜圖顯示 Fe 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 38.86%，明顯大于 HA，這也間接證明 nZVI 被成功負(fù)載到 HA 的表面上。
【參考文獻(xiàn)】

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1 宋海燕;尹友誼;宋建中;;不同來源腐殖酸的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)研究[J];華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年01期

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1 劉榮榮;硫酸根自由基聯(lián)合調(diào)理法改善污泥脫水性能的實(shí)驗(yàn)研究[D];西安理工大學(xué);2018年

2 黎一夫;電解/電絮凝聯(lián)合零價(jià)鐵活化過硫酸鈉提高污泥脫水性能研究[D];湖南大學(xué);2017年

3 張經(jīng)禎;無機(jī)調(diào)理劑復(fù)配硅酸鈉用于市政污泥二次脫水的研究[D];山東大學(xué);2017年

4 王凌云;SDS及酶對熱壓力處理后脫水污泥EPS分布特性的影響[D];沈陽航空航天大學(xué);2017年

5 陳湛;預(yù)裂解及重絮凝聯(lián)合調(diào)理強(qiáng)化剩余污泥的脫水效能及其作用機(jī)制研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2016年

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7 林寧波;微波聯(lián)合過硫酸鈉協(xié)同調(diào)理改善污泥脫水性能研究[D];湖南大學(xué);2014年

本文編號：2889271