Fenton催化氧化在污泥减量化中的应用研究

叶资源节约与环保曳2019年第6期摘要：为了解决城市污泥难于脱水的问题袁本实验采用Fenton和阳离子PAM联用试剂对污水处理厂的浓缩污泥进行脱水性能研究遥对分别单独采用Fenton试剂尧阳离子PAM以及Fenton和阳离子PAM联用试剂对污泥的脱水性能进行了对比遥探讨了污泥最佳脱水效果的工艺条件遥实验结果表明院针对广州某污水处理厂的浓缩污泥袁单独投加Fenton试剂对污泥的减量化效果在pH=3尧反应时间为120min尧30%双氧水投加量为4g/kg污泥尧Fe2+/H2O2越1:10渊摩尔比冤的条件下袁达到取佳袁可减量20.12%曰而单独添加阳离子PAM的减量效果为23.64%曰Fenton试剂与PAM联用时袁在PAM的投加量为30mg/L时袁双氧水投量为4g/kg袁减量效果将达到29.63%袁且经Fenton试剂处理后的污泥脱水时间为仅经PAM试剂处理后脱水时间的四分之一左右袁大大提高了污泥在单位时间里的脱水效率遥关键词：Fenton曰PAM曰污泥减量化1概述我国污水处理厂普遍采用活性污泥法，然而活性污泥法处理污水过程中会产生大量的剩余污泥，剩余污泥含水率一般为95%耀99.5%[1]，污泥含水率越高污泥产生量越大。泥处理处置费用约占整个污水厂总运行费用的30%~40%，有的甚至高达60%[2]。污泥减量化是当前污水处理厂面临的重要问题。污泥中大量胞外聚合物(extracellularpolymericsubstances，EPS)的存在是污泥难以脱水的重要原因。EPS主要成分是具有亲水性和黏性的多聚糖、蛋白质、核酸、脂质等高分子物质[1]。EPS和水分子存在着氢键和静电两种作用机制[1]，难以通过简单机械方法去除。因此，EPS的降解和污泥中微生物的裂解能很好促进污泥絮体中结合态水的释放。目前国内污水处理厂普遍使用聚丙烯酰胺对浓缩污泥进行预处理，再采用机械脱水设备对经过PAM预处理的污泥进行机械脱水，但含水率仍高达75%耀80%[3]，主要原因是EPS的存在影响了脱水效果。高级氧化技术中的Fenton反应因其高效、对环境友好等特点，被认为是较有前景的调理技术。Fenton高级氧化技术可有效氧化EPS和杀灭污泥中的微生物[2]。目前还鲜见将Fenton试剂和阳离子PAM联用用于污泥调理的文献。因此将Fenton试剂与阳离子PAM联用用于使污泥脱水，并和传统的PAM调理污泥法作比较，具有较为重要的现实意义。2材料尧分析方法2.1材料H2O2（30%，密度约为1.11g/ml）、FeSO4·7H2O溶液（0.25g/ml，质量体积浓度）、H2SO4（5mol/L）、NaOH（3mol/L），均为分析纯。阳离子型PAM絮凝剂（含固量为0.1%）。循环水真空泵（2800r/min）、pHS-3C精密酸度计（上海虹益仪器仪表有限公司）、ZR4-6混凝试验搅拌机（深圳市中润水工业技术发展有限公司）、电热恒温鼓风干燥箱（上海跃进医疗器械厂）、JA5003型电子天平（上海良平仪器仪表有限公司）、秒表。2.2分析方法采用抽滤的方式进行试验。对一定量经过处理的污泥进行抽滤，以污泥表面刚开始出现裂纹为判断抽滤时间终点的标准，可以得到在该抽滤程度下的脱水率和抽滤时间；再把经过抽滤的湿泥放入烘箱内烘干至恒重，经计算得到该湿泥的含水率。以污泥脱水率以及湿泥含水率作为判断特定条件下Fenton试剂对提高污泥脱水性能的标准。一般情况下，污泥脱水率高而湿泥含水率低，则说明该条件下Fenton试剂对污泥有良好的脱水效果。以抽滤时间作为判断污泥脱水效率的指标，抽滤时间越短越有利于缩短污泥在脱水设备里的停留时间，可以提高工厂的运行效率和延长设备的使用寿命。3结果与讨论3.1最佳反应时间的确定不同文献资料对污泥脱水中Fenton试剂的最佳用量有不同的表述。除了实验条件和实验方法不同导致实验数据有较大出入之外，污泥性质的差别也是Fenton试剂用量不同的重要原因。因此有必要进行一系列前期实验，探讨Fenton试剂处理浓缩污泥的最佳条件。虽然不同文献资料中对于污泥脱水中Fenton试剂的最佳用量有不同的表述，但是对于反应时间的看法是一致的：Fenton试剂的最佳反应时间为60-120min时[4-6]。因而在本实验中，为了达到最佳处理效果反应时间统一为120min。3.2Fe2+与H2O2的摩尔比Fe2+与H2O2的摩尔比是影响Fenton试剂氧化效果最直接的Fenton催化氧化在污泥减量化中的应用研究曾凡银1刘海豪2李善得3（1广州市环境保护科研究院广东广州5100002广东智环创新环境科技有限公司广东广州5100003广州市环境保护技术设备公司广东广州510000）73叶资源节约与环保曳2019年第6期因素，铁盐催化H2O2分解主要是通过Fe2+与Fe3+相互转化进行