【摘 要】
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截止2019年我国剩余污泥量已经超过6000万吨（80%含水率）,并预计2025年超过9000万吨。剩余污泥不断增多导致污泥处置形式十分严峻,污泥脱水作为污泥处理必要手段,可以最大限度减少污泥体积,从而方便运输和资源利用等。本研究利用热活化过硫酸盐—炭骨架对剩余污泥进行预处理,以实现污泥的深度脱水。通过单因素实验确定了炭骨架颗粒大小、反应时间、过硫酸钠投加浓度以及反应温度的适宜条件。在单因素的相互
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截止2019年我国剩余污泥量已经超过6000万吨（80%含水率）,并预计2025年超过9000万吨。剩余污泥不断增多导致污泥处置形式十分严峻,污泥脱水作为污泥处理必要手段,可以最大限度减少污泥体积,从而方便运输和资源利用等。本研究利用热活化过硫酸盐—炭骨架对剩余污泥进行预处理,以实现污泥的深度脱水。通过单因素实验确定了炭骨架颗粒大小、反应时间、过硫酸钠投加浓度以及反应温度的适宜条件。在单因素的相互交叉实验组中通过对污泥Zeta电位、絮体微观结构、EPS有机组分分析探究了污泥脱水性能改善的机制。本研究得到结论如下:（1）热活化过硫酸盐—炭骨架改善污泥脱水性能适宜的条件为:对污泥加热到80℃下投加2mmol/gTS的过硫酸钠反应50min,并投加0.3g/gTS及颗粒大小为0.15-0.3mm的炭骨架、此时污泥含水率从原泥的89.7%降到61.3%,过滤比阻（Specific resistance to filtration,SRF）及毛细吸水时间（Capillary suction time,CST）分别由原泥的 30.55X 1012m/kg及108.9s降到18.2×1012m/kg及25.3s,表明了污泥脱水性能显著改善。（2）在机制探究实验组发现,原泥中单独添加炭骨架或者过硫酸钠不会改善污泥的过滤性能,但会降低一定含水率;生物炭与过硫酸钠的共同加入会使泥饼含水率降到80%左右。80℃热水解会显著恶化脱水性能,且生物炭加入后也不会改善脱水效果。而热活化过硫酸钠会使污泥含水率降到65%,生物炭联合热活化过硫酸钠处理后达到最优效果。（3）热活化过硫酸钠—炭骨架预处理使得污泥Zeta电位升至-2.98mV,平均孔径增大到106.90nm,BET减小到0.78m2/g,很大程度降低了颗粒对水的束缚能力。从污泥胞外聚合物（EPS）有机组分分析来看,S-EPS中有机物大量溶出以及LB-EPS中蛋白组分的增多往往对应较差的脱水性能,而通过对有机物进一步的氧化使之减少造成污泥脱水性能最终改善。另外在各指标间相关性分析中发现,LB-EPS中类蛋白组分及富里酸等有机物的减小往往对应着絮体孔径的增大以及BET的减小,这些都表现出对脱水性能的改善有利。
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