矿物型类Fenton高级氧化污泥脱水剂脱水效果及其机制研究

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1、工程硕士学位论文矿物型类Fenton高级氧化污泥脱水剂脱水效果及其机制研究作者姓名尹富华工程领域环境工程校内指导教师邹定辉教授校外指导教师虢清伟研究员所在学院环境与能源学院论文提交日期2018年3月StudyonthedewateringeffectandmechanismofmineralFenton-likeadvancedoxidizingsludgedewateringagentADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YinFuhuaSupervisor：Prof.ZouDinghuiProf.GuoQingweiS

2、outhChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：X506学校代号：10561学号：201521033373华南理工大学硕士学位论文矿物型类Fenton高级氧化污泥脱水剂脱水效果及机制研究作者姓名：尹富华指导教师姓名、职称：邹定辉教授、虢清伟研究员申请学位级别：工学硕士学科专业名称：环境工程研究方向：水污染控制方向论文提交日期：2018年3月12日论文答辩日期：2018年3月15日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：2018年4月15日答辩委员会成员：主席：尹华委员：谢丹平，陈兵，卢桂宁，易筱筠摘要污水处理厂中传统的“污泥浓缩—化学调

3、理—机械脱水”污泥处理工艺只能将污泥含水率降到80%左右，已不能满足日益严格污泥处置中泥饼含水率的要求，必须要对污泥深度脱水使泥饼含水率降到60%以下或者更低。然而传统污泥脱水药剂或多或少存在一些问题，使得研究新型高效污泥脱水药剂成为当下的研究热点之一。蒙脱石作为环境多功能材料，在环境领域应用广泛。本研究以蒙脱石(MMT)作为污泥絮体骨架，通过对蒙脱石进行改性研究，研制出了两种矿物型污泥脱水药剂：MMT-nanoZnO2和H2O2/MMT-CTAB2。通过材料表征分析及污泥脱水实验验证，得到以下结果：（1）通过锌离子改性钙基蒙脱石后，加入H2O2合成MMT-nanoZnO2，通过表征分析

4、证明了材料合成成功，同时通过羟基自由基检测试验证明了MMT-nanoZnO2在弱酸性条件下不需要铁盐即可发生类Fenton反应产生羟基自由基，经过污泥脱水实验研究表明，当pH=4时，MMT-nanoZnO2具有最强的类Fenton反应活性，同时投加量为0.2g/gDS时，具有最佳的污泥脱水性能，污泥SRF、CST以及泥饼含水率分别由原泥的7.19×1012cm/g、65s和88.53%下降到8.31×1011cm/g、17s和76.35%，污泥的胞外聚合物（EPS）降解作用明显，在投加量为0.2g/gDS时，紧密结合型EPS（LB-EPS）中蛋白（PN）和糖类（PS）含量由原污泥的709

5、.5mg/L和108mg/L降到295mg/L和25mg/L，在MMT的絮体骨架作用和MMT-nanoZnO2在弱酸环境下发生类Fenton高级氧化作用下，污泥脱水性能改善明显。因此，MMT-nanoZnO2能作为环保高效的新型污泥脱水剂使用。（2）2倍阳离子交换量（CEC）的CTAB改性后的MMT材料MMT-CTAB2具有最好的污泥Zeta改善效果、污泥絮体粒径增大效果以及SRF降低效果，在添加量为0.3g/gDS时，污泥Zeta电位和絮体粒径分别由原泥的-15.9mv和3.6μm增大到-3.5mv和79.5μm，在添加量为0.1g/gDS时污泥SRF能由6.40×1012cm/g下降

6、到2.98×1012cm/g。同时经过羟基自由基检测试验，MMT-CTAB2依然具有催化H2O2发生类Fenton反应的作用。当pH=4时，添加0.1g/gDSMMT-CTAB2同时加入2mmol/gDSH2O2时污泥的脱水性能达到最佳，SRF、CST以及泥饼含水率分别由6.40×1012cm/g、64s和87.88%下降到7.32×1011cm/g、15s和74.19%。污泥TB-EPS中PN和PS含量由原泥的679.3mg/L和102mg/L降到291.4mg/L和23mg/L。H2O2/MMT-CTAB2改善污泥脱水性能机制主要是通过改善污泥结构并降解污泥EPS来实现的。同时H2O

7、2/MMT-CTAB2处理后的污泥具有良好减重作用，50ml污泥干重由原泥的1.85g降低到处理后的1.71g。因此，H2O2/MMT-CTAB2能作为环保高效的新型污泥脱水剂使用。I（3）通过选取其他两种不同性质污泥进行验证并测试泥饼含水率，结果表明，对于有机质含量35%左右的污泥，原泥的泥饼含水率为81.5%左右，经过PAM调理后为78.5%左右，MMT-nanoZnO2添加量为0.05g/gDS时，定量MMT-CTAB2（0.