空化協(xié)同類芬頓及酸化降解污染物和破解污泥及其機(jī)理探究.pdf

1、印染廢水及其處理過程中產(chǎn)的剩余污泥難以用傳統(tǒng)方法降解，許多研究者開始關(guān)注高級氧化技術(shù)。其中空化聯(lián)合其他處理技術(shù)因其高效性，引起人們的廣泛重視?？栈瘏f(xié)同其他技術(shù)可以進(jìn)一步提高污染物降解與污泥脫水程度。
　　構(gòu)建了水力空化與類芬頓反應(yīng)(ZVI/H2O2)耦合降解橙黃G(OG)染料的系統(tǒng)。結(jié)果表明芬頓法聯(lián)合水力空化可以顯著提高OG的脫色率。并且酸性條件更有利于脫色反應(yīng)進(jìn)行。零價鐵(ZVI)的固定位置有對脫色率也有重要影響，固定于篩板附近

2、更有利于OG脫色。在雙氧水濃度一定的情況下，提高ZVI濃度可增大OG的脫色率，ZVI的最佳濃度為0.7 g/L。此外，實(shí)驗中未觀察到入口流體壓力對OG降解率有顯著影響。雙氧水的加入可以進(jìn)一步提高OG的脫色率，這是由于雙氧水可以帶來更多的羥基自由基使得OG進(jìn)一步氧化，雙當(dāng)氧水濃度為0.02 g/L時降解率可達(dá)到93.7％。此外，通過HPLC-ESI-TOF系統(tǒng)檢測到13種降解產(chǎn)物，在不同降解途徑（偶氮鍵裂解還原，分子間脫水和脫磺酸基反應(yīng)）

3、下產(chǎn)生的多種降解產(chǎn)物毒性可能比OG更大并且更難以礦化。
　　以O(shè)G為降解底物，構(gòu)建了超聲聯(lián)合類芬頓反應(yīng)(ZVI/H2O2)體系。討論了各影響因素包括ZVI、超聲、自由基捕獲劑、超聲產(chǎn)生的雙氧水的作用和US/ZVI體系的協(xié)同機(jī)理。結(jié)果表明超聲聯(lián)合類芬頓反應(yīng)有明顯協(xié)同作用。這是由于超聲作用會促進(jìn)酸性條件下氫離子對ZVI的侵蝕。此外，ZVI是二價鐵離子的良好替代劑，零價鐵在酸性條件和雙氧水的作用生成亞鐵離子（Fe2+），并進(jìn)一步在雙氧水

4、作用下生成三價鐵離子(Fe3+)和羥基自由基，而ZVI又可將三價鐵離子還原成二價鐵離子，以此循環(huán)。加入適量雙氧水可控制羥基自由基的量，避免雙氧水對羥基自由基的捕獲作用，提高脫色率。此外，雙氧水的投加劑量和投加方式對礦化過程也有影響。
　　探究了超聲和酸化結(jié)合對污泥脫水性能的影響和機(jī)理。超聲-酸化處理下污泥脫水效果比單獨(dú)超聲，單獨(dú)酸化明顯提高，含水率從77.6％降到70.6％。超聲可以打碎污泥絮體，200 W下污泥粒徑從101.6μ

5、m下降到79.3μm，同時更多水分釋放。但是超聲增大污泥絮體表面積不利于污泥過濾，200 W時含水率最低達(dá)到70.52％，200 W后CST呈上升趨勢。單一超聲會使得污泥CST從7.9 s上升到54.1 s。超聲和酸化聯(lián)合作用，可減小污泥過濾的CST并進(jìn)一步降低濾餅含水率。酸化通過引入氫離子產(chǎn)生質(zhì)子化作用使得污泥發(fā)生絮凝在pH為3的情況下，污泥絮體粒徑從29.6μm增大到149.3μm。同時通過對污泥中有機(jī)物的分析可以看出酸性條件下可以

6、污泥絮體也會發(fā)生溶解。此外，向系統(tǒng)中引入自由基可進(jìn)一步提高污泥的脫水性能，在最優(yōu)條件下污泥含水率達(dá)到67.46％。
　　討論了水力空化-酸化聯(lián)合處理對污泥脫水效果的影響，并討論了水力空化時間，pH等對污泥脫水的影響和機(jī)理。水力空化可以破壞污泥絮體，使得胞外聚合物釋放。pH值為3的條件下污泥Zeta電位從-56.6 mV上升-6.9 mV，靜電排斥減弱，產(chǎn)生污泥壓縮粒徑從38.1μm增大到207.5μm，同時水分從絮體中釋放。同時通