Fenton試劑與骨架構建體復合調理劑對污泥脫水性能的影響
摘要：將Fenton試劑與骨架構建體聯用作為復合調理劑開展了污泥調理及脫水試驗.結果表明,赤泥與水泥作骨架構建體調理后,污泥脫水性能和脫水液pH均優于石灰與水泥調理污泥.以污泥比阻(SRF)為評價指標,開展了Fenton反應時間、初始pH及調理劑投加量對污泥脫水性能影響的單因素試驗.當Fenton反應時間為90min,初始pH為5,水泥、赤泥、Fe2+和H2O2的投加量(以污泥干固體質量計)分別為300、300、40和32mg·g-1時,污泥比阻降低率可達94.25%±0.21%.在此基礎上,以泥餅含水率為響應指標,利用表面響應法對調理劑投加量進行優化.結果表明,水泥、赤泥、Fe2+和H2O2的投加量分別為287、287、46和37mg·g-1,泥餅含水率可降至47.7%±0.8%.調理后污泥的粒徑減小,比表面積增大,粘度減小,Zeta電位由負變正,說明該復合調理劑能有效地破解胞外聚合物(EPS),提高污泥脫水性能.
關鍵詞：市政污泥，脫水性能，Fenton試劑，骨架構建體，赤泥，水泥
市政污泥產量巨大，脫水困難，因而污泥處理與處置的難度較大．污泥的高有機物含量和胞外聚合物（ＥＰＳ）形成的親水性絮體結構是制約污泥脫水的主要障礙.因此，如何解決有機物的可壓縮性問題及如何破壞ＥＰＳ，對污泥脫水效果至關重要.
Ｆｅｎｔｏｎ試劑作為強氧化劑越來越多地被用于氧化有機物，破壞ＥＰＳ，改善污泥的脫水性能，但單獨使用時面臨投加量大、成本過高、泥餅壓縮性強的問題．骨架構建體一般為石灰、粉煤灰、石膏等無機惰性材料，能在泥餅中形成高滲透性的剛性網格結構，降低泥餅的可壓縮性，其在污泥脫水方面的應用受到了廣泛研究，但單獨使用時投加量（以污泥干固體質量計）一般高達１００％～３００％，泥餅增容較大．國內外學者對骨架構建體的研究以石灰居多．石灰除作骨架構建體外，堿化和升溫作用也能在一定程度上破壞ＥＰＳ，減少有機物．課題組前期的研究中，將石灰、水泥作骨架構建體與Ｆｅｎｔｏｎ試劑聯用，顯著地提高了污泥的脫水性能，比阻（ＳＲＦ）降低率達到９５％．然而，石灰用作污泥調理劑存在資源不可再生、成本較高、污泥脫水液ｐＨ過高的問題，近年來越來越難以被污泥處理處置行業所接受．赤泥是制鋁工業提取氧化鋁時排出的廢渣，我國每年赤泥產量高達２０００～３０００萬ｔ．赤泥大面積堆存不僅侵占了大片的土地，而且會對環境造成嚴重的污染，因此，赤泥的綜合利用對于我國乃至世界鋁工業的可持續性發展具有重要意義．近年來赤泥的環保功能受到了極大的關注，被用于廢水、廢氣治理及土壤修復，然而有關赤泥用于污泥調理的研究鮮見報道．如果能用赤泥代替石灰作為污泥調理劑中的骨架構建體，可較好地克服石灰的上述問題.
本文通過對比赤泥、石灰分別作為骨架構建體與Ｆｅｎｔｏｎ試劑聯用的調理效果，研究赤泥代替石灰作為骨架構建體的可行性，在此基礎上開展赤泥同水泥一起作骨架構建體與Ｆｅｎｔｏｎ試劑聯用的污泥調理單因素試驗，并利用表面響應法對調理劑投加量進行優化，最后對比分析污泥調理前后的粒徑、比表面積、粘度和Ｚｅｔａ電位，對調理效果和機理進行初步探討．
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