生物炭协同Fenton氧化技术对污泥脱水及资源化性能影响研究

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1、国内图书分类号：X705密级：公开国际图书分类号：628西南交通大学研究生学位论文生物炭协同Fenton氧化技术对污泥脱水及资源化性能影响研究年级2015级姓名李菲申请学位级别工学硕士专业市政工程指导老师杨顺生教授二O一八年五月ClassifiedIndex:X705U.D.C:628SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisStudyonsludgedewaterabilityandutilizationbycombinationofbiocharandFentonoxidationGrade:2015Ca

2、ndidate:LiFeiAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MunicipalEngineeringSupervisor:Prof.YangShunshengMay.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要污水处理量日益增长，导致大量污泥产生。脱水性能是限制污泥处理效率的主要因素，而污泥中大量的有害物质也影响了其资源化性能。因此，需寻求一种有效改善污泥脱水效率并降低污染物毒害的处理技术。本课题研究将生物炭作为Fenton调理补充骨架以提高污泥脱水性和资源化性能的可行性。通过正交试验选定最

3、优Fenton氧化调理试剂配比，在此基础上添入不同浓度的生物炭，考察联合调理对污泥的影响，并探索作用机理，最后对调理后的污泥进行短期生物干化小试研究。主要研究内容和结果如下：（1）正交试验结果表明，Fenton氧化处理污泥能提高污泥的脱水性能，污泥的滤饼含水率从81.28%降到74.67%，降低了6.61%；污泥比阻从3.57×1012m/kg降至3.96×1011m/kg，降低了87.28%；滤液中TOC浓度达到210.35mg/L，是原污泥的1.86倍。Fenton调理后的污泥中的重金属Cd、Cr、Ni、Pb、Zn、Cu含量均减少，Cr和Ni去除效果最

4、为明显，去除率分别达到38.89%和33.63%。最优Fenton试剂配比为Fe2+浓度90mg/gDS（污泥干重），H2O2浓度30mg/gDS，CaO浓度90mg/gDS。（2）在Fenton调理基础上添入生物炭可以提高污泥的沉降性能和脱水性能，联合调理后的污泥泥饼含水率、污泥比阻大幅下降，滤液TOC浓度增加，且变化幅度与生物炭添加量相关。添加500mg/gDS生物炭与Fenton试剂调理后，污泥的含水率从81.28%降至68.05%，降低了13.23%；污泥比阻由3.57×1012m/kg降低到2.87×1011m/kg，降低了93.28%；滤液中T

5、OC浓度由112.95mg/L升高到220.35mg/L，是原污泥滤液中TOC浓度的1.95倍；联合调理污泥中Cd、Cr、Ni、Pb、Zn、Cu含量降低至3.65mg/kg、106.24mg/kg、38.61mg/kg、153.47mg/kg、207.60mg/kg、96.49mg/kg，去除率分别达到50.49%、57.57%、51.86%、31.62%、35.29%、42.40%。此时，污泥中各重金属含量均满足污泥农用标准。重金属形态分析结果表明：联合调理或单独调理方式并不能实现污泥中重金属的共同稳定化；Fenton调理污泥可以增加污泥中残渣态的Cu和

6、Ni比例，增加其相对稳定性，但会导致残渣态Pb比例降低，相对稳定性变差。调理后的污泥中总有机碳含量由226.86g/kg降低至194.51g/kg，减少了14.26%；总氮含量由27.17g/kg降低至25.65g/kg；总磷含量由38.97g/kg降低至22.82g/kg，减少了41.44%；总钾含量由1.87g/kg增加到2.48g/kg。（3）三维荧光测定结果表明：Fenton及联合调理主要通过氧化破解T-EPS，提高污泥脱水性能；联合调理及Fenton单独调理后污泥T-EPS中类蛋白荧光峰强度远低于原污泥、PAM以及生物炭调理污泥，且对应TOC浓度

7、也大幅度降低，由131.75mg/L降低至38.6mg/L；经Fenton调理后的污泥中荧光峰发生了蓝移，且出现了类富里酸荧光峰和类腐殖质酸荧光峰；通过相关性分析发现，T-EPS中类酪氨酸荧光峰与类色氨酸西南交通大学硕士研究生学位论文第II页荧光峰强度有很好的线性相关性，R2为0.9532，且分别于TOC浓度表现出很高的相关性，R2分别为0.8901和0.9814。（4）经生物炭和Fenton联合调理后的污泥生物干化效果优于其他处理的污泥，其中添加浓度为500mg/gDS生物炭的污泥堆体生物干化过程中温度可达到48.9℃，生物干化第6天含水率降至58.51

8、%，可以满足后续污泥处理处置的需求。关键词：污泥；Fenton氧化