高鐵酸鹽氧化污泥的效能研究松改

20152015PAGEPAGE1 2%～4%0.5%～0.8%污泥處理與處置原則及處理現(xiàn)穩(wěn)定化污泥中有機(jī)物含量高易并產(chǎn)生惡臭為了便于利用和，泥處理和處置方法和發(fā)達(dá)國(guó)家有一定差距現(xiàn)有污水處理設(shè)施中有污泥穩(wěn)定處理費(fèi)用約占工程投資和運(yùn)行費(fèi)的24%~45%,而及歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家污泥處理投資已50%~70%[5]污泥減量化及研究現(xiàn)2090限制微生物增殖：污泥量的增加主要是由于微生物增殖引起的，而微生物TP0/（的質(zhì)量濃度）條件，解偶聯(lián)劑等。90%質(zhì)存在于微生物細(xì)胞內(nèi)，微生物細(xì)胞壁是穩(wěn)定的半剛性結(jié)構(gòu)，起保護(hù)細(xì)胞的作用[4]。質(zhì)減少因而研究的較多早在1990年前后就開(kāi)始了臭氧污泥減量技術(shù)的研究。1994年，的Yasui等[6]在常規(guī)的活性污泥法中用臭氧處理部分回流污泥，促使細(xì)胞的裂解，從而使剩余污泥量減少或者零排放。王海燕等[6]人采用在SBR段進(jìn)行原位臭氧投加，構(gòu)建了原位臭氧ASBR/SBR污泥減量工藝，連續(xù)運(yùn)行40d，實(shí)現(xiàn)污泥43.9%。臭氧氧化不僅可以減小污泥產(chǎn)率，還可以增強(qiáng)系統(tǒng)的反硝化能力，對(duì)內(nèi)沉降性能很差[6]COD大幅度增加，而且有三氯甲烷（THMs）等氯代有高鐵酸鹽研究及應(yīng)用如Zhang等人研究發(fā)現(xiàn)高鐵酸鉀能使細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和多糖類物質(zhì)溶出，改善污泥Fe(OH)3本研究的目的和意本研究擬將高鐵酸鹽用于污泥減量方面的研究其對(duì)污泥氧化的影響因素和2015PAGEPAGE6高鐵酸鹽的及其分析方高鐵酸鹽的實(shí)驗(yàn)中高鐵酸鹽的采用濕法氧化技術(shù)原理為用次氯酸鹽作為氧化劑e（Ⅲ）e（Ⅵ），為：

2FeO23Cl5H422-142

高鐵酸鹽溶高鐵溶液粗堿性反 過(guò)高鐵酸鹽溶高鐵溶液粗堿性圖2-1高鐵酸鹽溶液工藝流程2-1表2- 實(shí)驗(yàn)中用到的主要化學(xué)藥試劑名 規(guī) 生產(chǎn)廠次氯酸 分析 市福晨化學(xué)試劑2-2表2- 實(shí)驗(yàn)中用到的主要實(shí)驗(yàn)儀儀器名 型 生產(chǎn)廠 直流電動(dòng)攪拌 華儀器有限 抽濾 快速攪拌至溶解，然后在65℃水浴條件下并用直流電動(dòng)攪拌器不斷攪拌，緩慢加入60min10minG4砂芯漏斗過(guò)濾后得高鐵酸鹽的分析方高鐵酸鹽溶液濃度（μgFe/mL計(jì)）實(shí)驗(yàn)中用亞鐵離子—鄰二氮菲分光光度法[8]測(cè)定高鐵酸鹽濃度4FeO2在酸性條件下會(huì)分解產(chǎn)生Fe3+，鹽酸羥胺可以將Fe3+還原為Fe2+，F(xiàn)e2+4鄰二氮菲在一定條件下生成鄰二氮菲—Fe（Ⅱ）λ5508nmε51.1×104L/(molcm））。在508nm處測(cè)定吸光度值，用標(biāo)準(zhǔn)曲可求得Fe2+含量，4而得到FeO24儀器：721可見(jiàn)光分光光度計(jì)，50mL液，緩沖溶液（pH54.6），1+1鹽酸。(30.00（空白試驗(yàn)），2.00，4.00,6.00,8.0010.00mL的鐵標(biāo)準(zhǔn)溶（Fe2+=10μg/mL）放入50mL比色管中各加入1mL10%鹽酸羥胺溶液混勻。2min2.00mL5.0mL緩沖溶液，用水稀釋至刻度，混10min。721508nm10mm比色皿，以空白試驗(yàn)調(diào)零，測(cè)定y=0.1986xy=0.1986x-0-0.05R2=12鐵含量吸光度圖2- Fe標(biāo)準(zhǔn)曲（4）取2mL高鐵酸鹽溶液置于100mL容量瓶中用蒸餾水定容至刻度各取2mL稀釋后的高鐵酸鹽溶液置于兩支50mL比色管中，并做空白試驗(yàn)。加入1+1鹽酸至溶液1mL10%2min后各加入2.00mL鄰二氮菲溶液和5.0mL緩沖溶液，用水稀釋至刻度，混勻，放置10min。在721分光508nm10mm比色皿，以空白試驗(yàn)調(diào)零，測(cè)定各溶液的吸光度值，做記錄，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2-3。由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算溶液的質(zhì)量濃度。20152015PAGEPAGE9表2- 鐵含量數(shù)12鐵含量平均值高鐵酸鹽溶液中ClO實(shí)驗(yàn)中用碘量法測(cè)定高鐵酸鹽溶液中的ClO濃度[9]KII2Na2S2O3 和的濃度，然后根據(jù)分光光度法測(cè)出的

含量可以計(jì)算出溶液中

儀器：25mL滴定管，250mL試劑：①Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1000mol/L）：稱取Na2S2O3·5H2O25g，用新煮沸并冷卻的蒸餾水溶解，并稀釋至1L，然后加入0.2gNa2CO3和數(shù)粒碘化，于棕1~2周后使用;③1+110mL10mL④1%1g5mL取5mL高鐵酸鹽溶液于500mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度。取V1mL稀釋后的高鐵酸鹽溶液置于250mL碘量瓶中，加入5mLKI后震蕩至紫色褪去，加入1+1Na2S2O3V2mL。則CNa2S2O3.V24CFeO2

mol/L ×稀釋倍數(shù)。1 2120152015112-42-4

5.45×10- 9.1×10 HClHCl

和

HCl

FeO2Cl2O244

2Fe3

4242

2Fe3

10H222

44

Fe31

1

儀器：250mL試劑：0.1mol/LHCl，0.1mol/LNaOH，20%三乙醇胺，1g/L取V3mL250ml0.1mol/LHCl25mL，Cl2O21mL20%三乙醇胺（Fe3+），10min51g/L0.1mol/LNaOH標(biāo)液進(jìn)行滴定至淡紅色（30s不褪）NaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體V4mLNaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積計(jì)為V0mL。OH-濃度計(jì)算為：4OH-mol/L5CNaOHV0V4CFeO2V36CClOV324=[CNaOH(V0V4)C

44

6

2]×稀釋倍2-52-5OH-實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方化學(xué)藥3-13-1試劑名 規(guī) 生產(chǎn)廠葡萄 分析 市風(fēng)帆化學(xué)試劑科技有 硫酸 分析 市科技發(fā)硫酸亞 分析 市科技發(fā)硫酸 分析 市科技發(fā)結(jié)晶氯化 分析 市科技發(fā)硫酸 分析 市科技發(fā)實(shí)驗(yàn)儀 儀器名 型 生產(chǎn)廠 節(jié)能箱式電 市實(shí)驗(yàn)電 精密pH 市盛邦科學(xué)儀器技術(shù)開(kāi)發(fā)有 智能消解器（V8版實(shí)驗(yàn)材驗(yàn)中采用葡萄糖作為碳源合成污泥營(yíng)養(yǎng)液根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料1g葡萄糖對(duì)應(yīng)1.067gCOD，1g0.53gBOD5BOD5：N：P100：5：1。營(yíng)養(yǎng)液貯備液3-310mL/L，BOD5200mg/L。表3- 營(yíng)養(yǎng)液貯備液各物質(zhì)含葡萄 ZnSO4MnSO4 3-4表3- 供試污泥基本性f污泥試樣的基本指標(biāo)及測(cè)定方①SV即30min沉降率，指混合液在量筒內(nèi)靜置30min后形成的沉淀的體積占原V2（mL），V2SV值。①混合液懸浮固體濃度（mixedliquorsuspendedsolids）指單位混合液內(nèi)含有的MLSS的測(cè)定采用重量法（g）100mL污泥混合液倒入布氏漏斗進(jìn)行過(guò)濾。105℃的烘箱中烘干至恒重，取出稱量甁，放入干燥器中冷卻30min，在電子天平中稱重，記下稱量瓶編號(hào)和質(zhì)量MLSS(mg/L)＝(m2①混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（mixedliquorvolatilesuspendedsolids）表示混合MLVSSm3（g）；m260060m4（g）。MLVSS(mg/L)5[(m3+m2-m1)-m4]×104①污泥容積指數(shù)（sludgevolumeindex）簡(jiǎn)稱污泥指數(shù)（SVI）,是指曝氣池混合30minmL/g)。②SVISVISV(%)250.45μm濾膜過(guò)濾[11]即為表3- 常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目測(cè)定原理及儀檢測(cè)項(xiàng)單原儀5B-1COD快速測(cè)定儀智能消解器（V8版）智能消解器（V8版）高鐵酸鹽污泥最佳操作參數(shù)的確概活性污泥法處理污水的實(shí)質(zhì)是污水中的有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥中的微生物攝取、代謝和利用的過(guò)程。最終結(jié)果是污水中有機(jī)物得以去除，污水得到凈化，C22OCODCOD進(jìn)入污水處理系統(tǒng)MLSS4000—4500mg/L（代表傳統(tǒng)活性污泥曝氣池中的污泥濃度）。高鐵酸鹽藥劑投加量對(duì)污泥效果的影為研究高鐵酸鹽藥劑投加量對(duì)污泥效果的影響首先應(yīng)明確高鐵酸鹽投藥劑每克干污泥加入的Fe的質(zhì)量即(ugFe/mgSS)表示單位質(zhì)量干污泥中投加的高鐵酸鹽高鐵酸鹽投加量為0.2,0.4,0.60.8,1.0,1.2(ugFe/mgSS)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)污泥濃度取COD4-1。2015201511001001高鐵投加量COD的變化0增加到1.0μgFe/mgss時(shí)，SCOD不斷上升，SCOD濃度的增速幾乎與高鐵投加量成正比。這可能是因?yàn)槲跜OD隨著高鐵酸鹽藥劑投加量的增加污泥的程度不斷增加SCOD不斷升高。1.0μgFe/mgss時(shí)，SCODSCOD化SCOD而消耗參與污泥微生物細(xì)胞的高鐵酸鹽的量卻有所降低導(dǎo)致污泥破解效率降低。因此從SCOD濃度隨高鐵投加量的變化曲線可以得出在污泥濃度為4000mg/L1.0μgFe/mgss左右?；旌弦簯腋」腆w濃度（MLSS）包括活性污泥上的微生物群體Ma與難降解有機(jī)MiMe以及活性污泥的無(wú)機(jī)組成Mii。MLSS雖然不能精確的表示具有活性的活性污泥量，但能表示活性污泥量的相對(duì)值?；旌弦簱]發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSSMa，MeMiMe和MiMLVSS在數(shù)量上可MLVSS與MLSS的比值用f即fMLVSSfMLVSSf001高鐵投加量001高鐵投加量01高鐵投加量圖01高鐵投加量圖4- f隨高鐵酸鹽投加量的變化曲201511MLSS3900mg/L,MLVSS2600mg/L，f約為0.67MLVSSf都隨高鐵酸鹽投加量升高而降低。在高鐵酸鹽投加量為1.0μgFe/mgss時(shí)MLVSS相對(duì)于氧化前約下降30%。f可以表示污泥中活性有機(jī)物的相對(duì)含量，隨著高鐵酸鹽投加量的不斷增加，f幾乎直線下降，活性有機(jī)物的含量明顯降低。從而可以充分表鐵酸鹽對(duì)污泥減量有很好的效果。氧化時(shí)間對(duì)污泥效果的影00氧化時(shí)間為了確定高鐵酸鹽污泥的最佳氧化時(shí)間實(shí)驗(yàn)中改變高鐵酸鹽對(duì)污泥的氧化10、20、30、45、60、00氧化時(shí)間4-4SCOD由圖4-4可以看出，加入高鐵酸鹽溶液后前30min，污泥混合液中的SCOD迅速增加，30min后增速緩慢，隨著氧化時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，SCOD反而有所下降。向污泥胞膜的有機(jī)物發(fā)生了氧化還原反應(yīng),使污泥中細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物溶出，進(jìn)入液SCOD18倍（SCOD030.1mg/L），約為最大201522高鐵酸鹽或ClO-繼續(xù)氧化SCOD使其降低。因此，30min可以作為高鐵酸鹽污初始pH值對(duì)污泥效果的影初始pH下對(duì)污泥的效果的影響，確定最佳pH值。實(shí)驗(yàn)中改變污泥混合液初始pHpHSCOD及MLVSS得到了SCOD隨污泥混合液初始pH值的變化曲（見(jiàn)圖4-污泥MLVSS化曲線（4-7）。04-5SCODpH4-5pH值的升高，SCODpH較低時(shí)，SCOD上升較快，pH較高時(shí)，SCODpH212時(shí)，SCOD873mg/L1309mg/L，從而說(shuō)明了堿性條件有利于高鐵酸鹽0246802468024684-7fpH，由MLVSS和f的變化曲線可知，pH較低時(shí)污泥程度較低，pH在中性附近時(shí)，程度比較穩(wěn)定，MLVSS相對(duì)于氧化前（氧化前MLVSS約為2800mg/L）約變化程度并不大。fMLVSS類似。，pHpH鹽大部分發(fā)生自解反應(yīng)不能充分發(fā)揮高鐵酸鹽的氧化作用污泥而隨著pHpH高，OH-3.247mol/LpH較低時(shí)，當(dāng)逐滴加入高鐵全部加入到污泥混合液中以后，混合液pH相差并不大，因此隨pH升高污泥效pH值得變化，高鐵酸鹽對(duì)污泥氧化效果的具體變化規(guī)律。污泥濃度對(duì)污泥效果的影00初始污泥濃度為了確定污泥濃度對(duì)污泥效果的影響將污泥經(jīng)過(guò)重力濃縮或稀釋得到混合液污泥濃度分別為、、、、022、11782mg/L，對(duì)應(yīng)的揮發(fā)性懸浮固體濃度分別為、、、、15、7894mg/L.并進(jìn)行了氧化實(shí)驗(yàn)，測(cè)定反應(yīng)后的MLSSMLVSS,得到MLVSSf隨初00初始污泥濃度4-8MLVSS00初始污泥濃度0初始污泥濃度百分比4-8可以看出隨初始污泥濃度的增加，MLVSS呈上升趨勢(shì)，可以計(jì)算出氧化后的MLVSS相對(duì)于氧化前下降的百分比曲線如圖4-10所示。污泥濃度從0初始污泥濃度百分比2015201522圖4- 本章?。?）30min可以作為高鐵酸鹽污泥的最適反應(yīng)時(shí)間混合液pH值對(duì)高鐵酸鹽污泥的效果有一定影響，隨pH值升高，氧6000mg/L。高鐵酸鹽氧化污泥的效能研概（代表傳統(tǒng)活性污泥法曝氣池污泥濃度）12000mg/L（代表傳統(tǒng)活性污泥通過(guò)測(cè)定混合液液相SCOD，TN,TP,NH3-N等變化規(guī)律以及污泥沉降性能和揮混合液溶解性COD(SCOD)SCOD5-120152200 1 高鐵投加量由圖5-1可以看出，在初始污泥濃度為4000mg/L12000mg/L時(shí)，SCOD都是SCODSCOD溶出量較低。相同高鐵投SCOD3倍以上，說(shuō)明氧化效果隨著污泥濃度增大有所提高。這有可能是因可溶性氮的變式存在，總氮(TotalNitrogenTN)可以認(rèn)為是這四種氮存在形式的總和，有機(jī)氮在中氮的含量也將發(fā)生變化，本節(jié)主要了污泥氧化過(guò)程中總氮和氨氮的變化。TN在不同污泥濃度下，TN5-20 高鐵投加量由上圖可以看出隨著高鐵投加量的不斷增加時(shí)，TN的變化呈先迅速增加然后趨TN的增加速度加快。DN加速度加快也說(shuō)明污泥氧化效果隨著污泥濃度增大有所提高。NH3-N在不同污泥濃度下，NH3-N5-3NH3NH3-00 1高鐵投加量NH3-N5-3可溶性總磷的變磷是微生物重要的組成元一，是合成白，卵磷脂及其他磷化合物的重要元素是磷脂雙分子層的重要組成元素在細(xì)胞質(zhì)中也的含磷元素的內(nèi)含物質(zhì)，如ATP,ADP等。高鐵酸鹽污泥過(guò)程中，細(xì)胞壁破裂以及細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)溶出都會(huì)TP的變化，TP的變化過(guò)程與細(xì)胞的溶胞過(guò)程是一致的，其變化規(guī)律如5-4所示。001高鐵投加量由圖5-4可以看出，TP的變化與TN類似，也是先升高后趨于穩(wěn)定，污泥濃度越高，TP含量越高，而且在增加階段變化越快。由混合液液相可溶性TP和TN的變化規(guī)律可以得出在高鐵酸鹽污泥過(guò)程中污泥微生物細(xì)胞內(nèi)的氮磷等元素都能得到混合液中揮發(fā)性懸浮固體濃度的變001高鐵投加量圖5- 20153305-601.2μg/mgss，初始污泥濃度為12000mg/L時(shí)，經(jīng)高鐵酸鹽氧化后，污泥MLVSS由氧MLVSS68.7%47.6%,f0.6330.mg/L時(shí)，MLVSS由氧化前MLVSS81.5%變?yōu)?1.4%，f0.634下降到0.553。從而說(shuō)明污泥濃度為12000mg/L時(shí)高鐵酸鹽的氧化效果要比污泥濃度為4000mg/L時(shí)要好。高污泥沉降性能的變污泥沉降比SV在一定程度上反映了活性污泥量和質(zhì)量污泥指數(shù)SVI能很好的SVI表示高鐵酸鹽對(duì)污泥絮體大小及污泥無(wú)機(jī)物含量高低的影響。不同初始污泥濃度下，SVSVI5-75-8所示。0001高鐵投加量01高鐵投加量5-8SVISVI可以反應(yīng)混合液中的活性污泥量和污泥的沉降性能，SVI越低，污泥的沉降性越好,由圖5-7和圖5-8可知，隨高鐵酸鹽投加量的增加，混合液沉降性能增強(qiáng)，可能原[19]，而且高鐵酸鹽還原產(chǎn)物Fe（OH）3絮凝效果較好，有利于污泥絮體的絮凝沉降。污泥沉降性能的改善,有利于泥水分離,縮短沉淀時(shí)間,有利于污泥的，處理?；钚晕勰嘈躞w的顯微鏡檢在顯微鏡下觀察污泥絮體結(jié)構(gòu)的變化能夠更直觀的說(shuō)鐵酸鹽對(duì)污泥的氧化物鏡放大倍數(shù)都為10倍，因此用顯微鏡拍到的污泥絮體放大倍數(shù)為100倍。經(jīng)高鐵酸鹽氧化前與氧化后污泥絮體結(jié)構(gòu)的鏡檢如圖5-9所示。5-9（a）5-9（b）1.1μFe/mgss本章小SCOD、TP、TN、NH3-N的變化規(guī)律對(duì)比了高鐵酸4000mg/L12000mg/L 確定了最佳操作參數(shù)。然后代表性的選取污泥濃度為4000mg/L和12000mg/L的污高鐵酸鹽對(duì)污泥具有良好的作用，最適的高鐵酸鹽投加量約為1.0μgFe/mgss；最佳反應(yīng)時(shí)間為30min，降低初始pH并不會(huì)增強(qiáng)高鐵酸鹽氧化污泥的隨初始污泥濃度的增大，效果先提高，后趨于平穩(wěn)，最適污泥濃度可6000mg/L。通過(guò)對(duì)污泥濃度4000mg/L和12000mg/L的效果對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在TP,TN都會(huì)增加，污泥的沉降性能有所增強(qiáng)。經(jīng)2015201533李圭白，張杰.水質(zhì)工程學(xué)[M].中國(guó)建筑工業(yè),酈匯源．Fenton、UV-Fenton氧化處理城市污泥的機(jī)理和效能研究[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)碩 ,2014.張光明張信芳張盼月.城市污泥資源化技術(shù)進(jìn)展[M].化學(xué)工業(yè),.高鐵酸鹽污泥減量實(shí)驗(yàn)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),徐強(qiáng).污泥處理處置新技術(shù)新工藝新設(shè)備[M].化學(xué)工業(yè),2011.06張健．市污泥處理、處置方案選擇研究[D].,城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策（試行）2009228日由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、環(huán)境保護(hù)部、科學(xué)技術(shù)部以建城200923號(hào)。泥技術(shù)的研究與進(jìn)展霍貞,王芬,季民-《工業(yè)水處理》-2005-09-[8]H.Yasui,M.Shibata.AnInnovativeApproachtoReduceExcessSludgeProductionintheActivatedSludgeProcesses[J].WaterScienceandTechnology.1994,30(9):163~170.[9]原位臭氧氧化污泥減量工藝的運(yùn)行效能;魯智禮;龐朝輝;周岳溪;柳棟升;張娜;-《環(huán)境堿和超聲波促進(jìn)污泥厭氧水解酸化—好