基于污泥基生物质炭的电Fenton体系改善污泥脱水性能研究

摘要

剩余污泥的脱水处理是污水处理中的重要环节和挑战.以铁改性污泥基生物质炭为粒子电极构建了非均相的三维中性电Fenton系统，研究了其对污泥脱水性能的改善和机制.结果表明，以在800℃制备的铁改性污泥基生物质炭（BC@Fe-800）为粒子电极时，三维中性电Fenton系统对污泥脱水性能的改善能力最强，污泥比阻（Specific Resistance To Filtration,SRF）、滤饼含水率和沉降性能SV_{30 min}的下降率分别为81.87%,35.61%和31.12%.其作用机制是，强氧化作用促使结合态胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）转化为溶解态EPS，同时将细胞内结合水释放为自由水.经三维中性电Fenton系统处理后，污泥中疏水性色氨酸蛋白的含量显著升高.同时，细菌群落结构在门与属水平上也发生了较大变化，其中，产酸菌的丰度降低，而降解有机污染物菌、脱氮菌及除磷菌的相对丰度增加，有助于剩余污泥的后续资源化利用.对三维中性电Fenton系统的优化结果表明，5%的粒子电极添加量及20 mA·cm^-2电流密度为最佳处理条件.研究结果为污泥深度脱水和资源化利用提供了理论基础.

关键词

污泥脱水 / 污泥生物质炭 / 三维中性电Fenton (3D-EF) / 胞外聚合物

基金资助

国家自然科学基金(42277199)