【摘 要】
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近年来,我国市政污泥产量大幅增加,而污泥须经过脱水处理才能达到最终处置的含水率要求,但污泥中胞外聚合物的存在限制了其脱水性能,使得常用的物理脱水无法达到最终处置的含水率要求。对此,污泥脱水前的调理技术成为研究热点。本文以柠檬酸盐（Ct）螯合Fe2+活化过硫酸盐高级氧化技术改善污泥脱水性能。具体而言,以污泥的毛细吸水时间（CST）与泥饼含水率（WC）为脱水性能的参考指标优化了体系的操作条件;而后,以
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近年来,我国市政污泥产量大幅增加,而污泥须经过脱水处理才能达到最终处置的含水率要求,但污泥中胞外聚合物的存在限制了其脱水性能,使得常用的物理脱水无法达到最终处置的含水率要求。对此,污泥脱水前的调理技术成为研究热点。本文以柠檬酸盐（Ct）螯合Fe2+活化过硫酸盐高级氧化技术改善污泥脱水性能。具体而言,以污泥的毛细吸水时间（CST）与泥饼含水率（WC）为脱水性能的参考指标优化了体系的操作条件;而后,以污泥的Zeta电位、中值粒径(d50)、胞外聚合物（EPS）含量及组分变化探究了污泥脱水性能变化的机制,并结合自由基鉴定实验与MINTEQ离子络合分析结果探究了Ct在氧化体系中的作用机制;同时,探究了在活化过硫酸盐体系调理污泥破解过程中主要物质的释放规律,并以污泥滤液为研究对象,参照滤液的溶解性化学需氧量（SCOD）值,探究活化过硫酸盐体系中各物质投加量对滤液中主要物质的去除特性。研究结果如下:（1）过二硫酸盐（PDS）投加量为1.2 mmol/g VS,[PDS]:[Fe2+]=4:5时,CST由初始值155.8 s降低至29.9 s,泥饼WC（-0.06 MPa）由初始值87.62%降低至68.37%。Ct投加量为[Ct]:[Fe2+]=1:4时,污泥CST降低至24.8 s,泥饼含水率降低至64.11%。此外,将污泥调节至酸性（pH=3）或碱性（pH=10）会对其脱水性能改善起抑制效果。（2）PDS单独调理、PDS-Fe2+体系调理、PDS-Fe2+-Ct体系调理均能改变污泥的基本性质,且效果依次递增。污泥Zeta电位经调理后呈上升趋势（绝对值下降）,d50变化呈下降趋势,但改变较小。污泥表面的破解程度也随氧化体系依次改变而逐渐增加。类似的,EPS破解效果依次呈递增趋势(PDS单独调理、PDS-Fe2+体系调理、PDS-Fe2+-Ct体系调理)。通过化学法测试EPS中主要物质蛋白质（PN）、多糖（PL）变化特征,结果显示,两种结合型EPS经氧化调理后破解。3D-EEMs中显示三类物质,分别为类蛋白、微生物代谢产物以及类腐殖质,经氧化体系调理后各区域峰度值也大幅降低。FT-IR光谱结果显示,经氧化后代表PN、PL物质官能团的吸收峰有明显降低。自由基鉴定实验结果显示:氧化体系对污泥脱水性能改善调理过程中,SO4-·的作用大于·OH,体系中的铁离子也可小幅提高污泥脱水性能。Ct加入后体系中自由基产率有一定提高,主要可归结为以下2个原因:（i）Ct的加入可改变体系中铁离子的存在形式,进而提高PDS的活化效果;（ii）Ct的加入可以加快Fe3+转化回Fe2+,从而提高PDS的活化效果。（3）污泥经活化过硫酸盐体系调理后,LB-EPS和TB-EPS中的物质会释放到滤液中。PN、PL均在PDS投加量为1.2 mmol/g VS,[PDS]:[Fe2+]=4:5,[Ct]:[Fe2+]=1:4时达到最大,对应着污泥脱水性能达到最佳的处理条件;而滤液中溶解性有机碳（DOC）的浓度与PDS、Ct投加量呈正相关,在[PDS]:[Fe2+]=4:5时释放浓度最高。PDS-Fe2+与PDS-Fe2+-Ct体系均能有效降低污泥滤液中的PN与PL。[mPDS]=12[SCOD],[PDS]:[Fe2+]=4:5,[Ct]:[Fe2+]=1:3时,PN、PL降解率达到最高。经SPSS回归曲线估算,本实验中PDS投加量对PN、PL去除率均能较好地拟合成二次、三次函数。Fe2+投加量、Ct投加量与PN、PL去除率均可拟合得到三次函数。经PDS-Fe2+体系调理后污泥滤液的芳香度降低,溶解性有机质相对分子质量降低,滤液中类蛋白与微生物代谢产物峰值大幅降低,Ct的加入能改善体系的氧化效果。
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