Fenton试剂与骨架构建体复合调理剂对污泥脱水性能的影响
摘要：将Fenton试剂与骨架构建体联用作为复合调理剂开展了污泥调理及脱水试验.结果表明,赤泥与水泥作骨架构建体调理后,污泥脱水性能和脱水液pH均优于石灰与水泥调理污泥.以污泥比阻(SRF)为评价指标,开展了Fenton反应时间、初始pH及调理剂投加量对污泥脱水性能影响的单因素试验.当Fenton反应时间为90min,初始pH为5,水泥、赤泥、Fe2+和H2O2的投加量(以污泥干固体质量计)分别为300、300、40和32mg·g-1时,污泥比阻降低率可达94.25%±0.21%.在此基础上,以泥饼含水率为响应指标,利用表面响应法对调理剂投加量进行优化.结果表明,水泥、赤泥、Fe2+和H2O2的投加量分别为287、287、46和37mg·g-1,泥饼含水率可降至47.7%±0.8%.调理后污泥的粒径减小,比表面积增大,粘度减小,Zeta电位由负变正,说明该复合调理剂能有效地破解胞外聚合物(EPS),提高污泥脱水性能.
关键词：市政污泥，脱水性能，Fenton试剂，骨架构建体，赤泥，水泥
市政污泥产量巨大，脱水困难，因而污泥处理与处置的难度较大．污泥的高有机物含量和胞外聚合物（ＥＰＳ）形成的亲水性絮体结构是制约污泥脱水的主要障碍.因此，如何解决有机物的可压缩性问题及如何破坏ＥＰＳ，对污泥脱水效果至关重要.
Ｆｅｎｔｏｎ试剂作为强氧化剂越来越多地被用于氧化有机物，破坏ＥＰＳ，改善污泥的脱水性能，但单独使用时面临投加量大、成本过高、泥饼压缩性强的问题．骨架构建体一般为石灰、粉煤灰、石膏等无机惰性材料，能在泥饼中形成高渗透性的刚性网格结构，降低泥饼的可压缩性，其在污泥脱水方面的应用受到了广泛研究，但单独使用时投加量（以污泥干固体质量计）一般高达１００％～３００％，泥饼增容较大．国内外学者对骨架构建体的研究以石灰居多．石灰除作骨架构建体外，碱化和升温作用也能在一定程度上破坏ＥＰＳ，减少有机物．课题组前期的研究中，将石灰、水泥作骨架构建体与Ｆｅｎｔｏｎ试剂联用，显著地提高了污泥的脱水性能，比阻（ＳＲＦ）降低率达到９５％．然而，石灰用作污泥调理剂存在资源不可再生、成本较高、污泥脱水液ｐＨ过高的问题，近年来越来越难以被污泥处理处置行业所接受．赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的废渣，我国每年赤泥产量高达２０００～３０００万ｔ．赤泥大面积堆存不仅侵占了大片的土地，而且会对环境造成严重的污染，因此，赤泥的综合利用对于我国乃至世界铝工业的可持续性发展具有重要意义．近年来赤泥的环保功能受到了极大的关注，被用于废水、废气治理及土壤修复，然而有关赤泥用于污泥调理的研究鲜见报道．如果能用赤泥代替石灰作为污泥调理剂中的骨架构建体，可较好地克服石灰的上述问题.
本文通过对比赤泥、石灰分别作为骨架构建体与Ｆｅｎｔｏｎ试剂联用的调理效果，研究赤泥代替石灰作为骨架构建体的可行性，在此基础上开展赤泥同水泥一起作骨架构建体与Ｆｅｎｔｏｎ试剂联用的污泥调理单因素试验，并利用表面响应法对调理剂投加量进行优化，最后对比分析污泥调理前后的粒径、比表面积、粘度和Ｚｅｔａ电位，对调理效果和机理进行初步探讨．
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