【摘要】：污泥破解是提高污泥脫水性能、回收利用污泥中營養(yǎng)元素和物質(zhì)的重要預(yù)處理技術(shù),該類技術(shù)是污泥處理處置領(lǐng)域的研究熱點之一。本論文首次提出超聲耦合Fenton氧化破解污泥技術(shù),證明了應(yīng)用該技術(shù)能使污泥菌膠團(tuán)和絮狀體結(jié)構(gòu)得以破壞,顯著提高污泥脫水性能、強(qiáng)化污泥破解和減少惡臭物質(zhì)釋放,在此基礎(chǔ)上,論文系統(tǒng)闡釋了耦合技術(shù)破解污泥的作用機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:超聲耦合Fenton氧化破解污泥技術(shù)顯著降低單獨Fenton氧化所需要的Fe2+和H2O2的用量,降低處理時間。在相同脫水性能下,耦合破解技術(shù)比單獨Fenton氧化時Fe2+和H2O2用量分別降低了66.7%和75.0%、反應(yīng)時間縮短75.0%。耦合破解技術(shù)能夠顯著提高污泥中溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)、總有機(jī)碳(TOC)、TN、TP、蛋白質(zhì)、PO43-和胞外聚合物(EPS)的溶出量。在最優(yōu)破解條件下,污泥釋放的SCOD和TOC分別是單獨超聲破解時的2.1倍和2.4倍、是單獨Fenton氧化時的1.4倍和1.5倍;污泥釋放的TN和TP分別是單獨超聲破解時的2.2倍和1.1倍、是單獨Fenton氧化破解時的2.1倍和1.8倍;污泥釋放的蛋白質(zhì)分別是超聲破解和Fenton氧化時的2.0倍和2.4倍;釋放的PO43-分別是超聲破解和Fenton氧化時的1.7倍和2.6倍。耦合破解技術(shù)和單獨Fenton氧化均能顯著降低污泥中硫化氫、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫的釋放量,而單獨的超聲破解則會增加污泥惡臭物質(zhì)的釋放。耦合破解技術(shù)能顯著降低污泥上清液中低價態(tài)硫化物含量,處理20 min,上清液中低價態(tài)硫化物含量僅為8.1 mg/L,分別比單獨超聲破解和Fenton氧化時減少了50%和34%。同時,耦合技術(shù)顯著增加污泥溶液中SO42-的含量,分別比單獨超聲破解和Fenton氧化時增加了98%和5.2%。機(jī)理研究證明了耦合破解技術(shù)能夠使污泥中的低價硫化物向高價硫化物轉(zhuǎn)化,降低了污泥惡臭的釋放潛能。采用電子順磁共振(ESR)和三維熒光光譜分別對污泥體系中羥基自由基的產(chǎn)生情況進(jìn)行了定性和電量分析。ESR分析表明耦合技術(shù)中OH?的最高信號值是Fenton氧化時的1.9倍,三維熒光光譜分析表明耦合技術(shù)污泥中OH?的濃度高達(dá)0.43 mmol/L,分別是單獨Fenton氧化和超聲破解時的1.8倍和9倍。證明耦合技術(shù)能顯著增加污泥中OH?含量,從而揭示了耦合技術(shù)高效破解污泥的機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X703

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本文編號：2753102