超声耦合Fenton氧化技术破解污泥效果及其机理研究

发布时间：2020-07-13 06:33

【摘要】：污泥破解是提高污泥脱水性能、回收利用污泥中营养元素和物质的重要预处理技术,该类技术是污泥处理处置领域的研究热点之一。本论文首次提出超声耦合Fenton氧化破解污泥技术,证明了应用该技术能使污泥菌胶团和絮状体结构得以破坏,显著提高污泥脱水性能、强化污泥破解和减少恶臭物质释放,在此基础上,论文系统阐释了耦合技术破解污泥的作用机理。主要研究结果如下:超声耦合Fenton氧化破解污泥技术显著降低单独Fenton氧化所需要的Fe2+和H2O2的用量,降低处理时间。在相同脱水性能下,耦合破解技术比单独Fenton氧化时Fe2+和H2O2用量分别降低了66.7%和75.0%、反应时间缩短75.0%。耦合破解技术能够显著提高污泥中溶解性化学需氧量(SCOD)、总有机碳(TOC)、TN、TP、蛋白质、PO43-和胞外聚合物(EPS)的溶出量。在最优破解条件下,污泥释放的SCOD和TOC分别是单独超声破解时的2.1倍和2.4倍、是单独Fenton氧化时的1.4倍和1.5倍;污泥释放的TN和TP分别是单独超声破解时的2.2倍和1.1倍、是单独Fenton氧化破解时的2.1倍和1.8倍;污泥释放的蛋白质分别是超声破解和Fenton氧化时的2.0倍和2.4倍;释放的PO43-分别是超声破解和Fenton氧化时的1.7倍和2.6倍。耦合破解技术和单独Fenton氧化均能显著降低污泥中硫化氢、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫的释放量,而单独的超声破解则会增加污泥恶臭物质的释放。耦合破解技术能显著降低污泥上清液中低价态硫化物含量,处理20 min,上清液中低价态硫化物含量仅为8.1 mg/L,分别比单独超声破解和Fenton氧化时减少了50%和34%。同时,耦合技术显著增加污泥溶液中SO42-的含量,分别比单独超声破解和Fenton氧化时增加了98%和5.2%。机理研究证明了耦合破解技术能够使污泥中的低价硫化物向高价硫化物转化,降低了污泥恶臭的释放潜能。采用电子顺磁共振(ESR)和三维荧光光谱分别对污泥体系中羟基自由基的产生情况进行了定性和电量分析。ESR分析表明耦合技术中OH?的最高信号值是Fenton氧化时的1.9倍,三维荧光光谱分析表明耦合技术污泥中OH?的浓度高达0.43 mmol/L,分别是单独Fenton氧化和超声破解时的1.8倍和9倍。证明耦合技术能显著增加污泥中OH?含量,从而揭示了耦合技术高效破解污泥的机理。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

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本文编号：2753102