氧化剂-亚铁复合调理厌氧消化污泥的性能和机理

作     者：莫华涛 

作者单位：桂林理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘锐平;李海翔

授予年度：2019年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：高锰酸钾 次氯酸钠 亚铁 厌氧消化污泥 脱水性能 

摘      要：随着我国城市化发展的速度不断地加快,污水量也不断地增多,倒逼着污水处理厂的建设加速,使得污水处理厂的数量日益增加,污泥量也开始快速增长。如果不对这些污泥进行合适的有效的处理,容易对环境造成破坏,并危害到人类的健康。但是,经过厌氧消化后的污泥含水率普遍在95%以上,由于污泥含水率过高,会导致污泥体积过大,对后续处理费用和处理场地都提出了较高的要求。所以提高厌氧消化污泥的脱水性能成了这个问题的唯一解决方式和缓解污泥处理处置增长过快的一种重要手段,但是经过厌氧消化后的污泥脱水性能恶化,所以如何提升厌氧消化污泥的脱水性能是当前环境研究领域的一个热点和难点。当前,国内外强化厌氧消化污泥的方法有很多,主要集中在用热处理、脉冲电场、超声、微波、Fenton法、生物絮凝剂等方式调理污泥。本文从工程应用的角度出发,采用高锰酸钾/次氯酸钠-亚铁复合调理厌氧消化污泥这一方式,并深入研究以该方式破解污泥时,污泥的脱水性能和其胞外聚合物的组成和分布特征,解析了污泥絮体形态特征的变化情况。采用高锰酸钾-亚铁复合调理厌氧消化污泥可以有效地提高其脱水性能,并且确定高锰酸钾投量为50mg/g TSS,高锰酸钾:亚铁化学计量比为1:5时,可以获得最佳的脱水性能;高锰酸钾-亚铁复合调理厌氧消化污泥的机理为:经过高锰酸钾的氧化作用,污泥被破解,对胞外聚合物中多糖的去除效果好于对蛋白质的去除效果,大分子物质有趋向于小分子物质转化的趋势,部分微生物被杀死,释放出胞内物质和结合水,同时絮体结构变得疏松;投入的亚铁和氧气及高锰酸钾的中间还原产物——Mn反应,原位生成10%的新生态三价铁,亚铁和三价铁共同对污泥进行絮凝,强化了混凝效果,改善了厌氧消化污泥的脱水性能。采用次氯酸钠-亚铁复合调理厌氧消化污泥可以有效地提高其脱水性能,单独投加次氯酸钠时,最佳投量为75mg/g TSS;复合调理中确定最佳的脱水性能对应的条件为:次氯酸钠投量为125 mg/g TSS,次氯酸钠:亚铁化学计量比为1:5;次氯酸钠-亚铁复合调理污泥,使得各层的胞外聚合物的溶解性有机碳、多糖、和蛋白质基本呈现下降的趋势;次氯酸钠-亚铁复合调理污泥的机理为:先次氯酸钠的破解作用,使得污泥中约有30%的微生物被杀死,这部分微生物释放出胞内物质,投入亚铁后,约7%的亚铁通过搅拌作用和空气中的氧发生反应生成新生态的三价铁,强化了混凝作用,污泥颗粒和二价铁/新生态的三价铁发生絮凝,提升了厌氧消化污泥的脱水能力。