芬顿试剂对活性污泥脱水.docx

键入文字芬顿试剂对活性污泥脱水吕明春*，建荣林，志襄辽，瑞元黄，王平亭环境工程卫生部门 嘉南药理科技大学，台南717，台湾，中华人民共和国摘要：污泥比阻,水分和元素的分析被用来评估过滤和脱水效率的增加。当应用芬顿系统时，Fe2+、Fe3+和H2O2 将用来处理剩余污泥，添加物Fe2+, Fe3+与H2O2也被选定为处理过程作为对比。从台南，台湾安平工业园区污水处理厂得到了本研究中所用的剩余污泥。结果表明，Fe2+, Fe3+能催化过氧化氢促进污泥的过滤性能。二价铁和过氧化氢用于研究铁离子浓度对污泥比阻减少的影响。当6000mg/l二价铁和3000mg/l过氧化氢加入污泥中，处理后的污泥中污泥比阻仅仅占原污泥的10%。铁离子与亚铁离子一样也有很高的催化能力。然而，芬顿试剂,Fe2+/H2O2比其他进程具有较高的脱水效率。芬顿试剂处理产生的泥饼含水率为75.2%，相同条件下其他工艺产水率约为85% 通过芬顿试剂可以有效破解污泥絮体表面的胞外聚合物，改善污泥的脱水性能。关键词：污泥；过氧化氢；亚铁离子；脱水；过滤1、简介所有传统的污水处理工艺中形成了大量的稀释的固体混合废物被称作污泥。污泥中含有负责进攻和有害的未经处理的污水，因此必须进行处理或加工，最终释放到环境中可以没有有害的影响（贝尼菲尔德和兰达尔，1980）。传统上，剩余污泥条件将改善其脱水性能，然后再物理脱水。芬顿技术是一种先进的氧化过程（AOP）可以有效地氧化有机化合物。应用这项技术，在活性污泥中的有机物被破坏，这可能导致污泥的过滤性增加。Mustranta和Viikari（1993）曾经报道芬顿试剂可用于提高造纸污泥高效脱水。芬顿系统使用铁离子和过氧化氢反应，产生具有强大的氧化能力的羟基自由基来减少某些有毒污染物（Spacke et ai,1995;LipczynskaKochany et al , 1995；Lu, etal ,1997）.该催化反应的主氧化剂被认为是羟基自由基，通过过氧化氢转化产生。此外，H2O2与Fe3+反应被称为芬顿式的过程。Pignatello（1992）报道，Fe2+/H2O2高效氧化2,4-D and 2,4,5-T研究的目的是为了探讨应用芬顿和芬顿工艺来提高从台南，台湾安平工业园区取得的剩余污泥的脱水效率的可能性。污泥比阻，水分和元素分析被选定为探讨污泥脱水和过滤特点的指标。表1原来的活性污泥特性2、材料和方法2.1、污泥特性从台南，台湾安平工业园区污水处理厂得到了本研究中的污泥。有关污泥信息介绍在表1. 2.2、污泥处理芬顿获取通过准备100ml含有Fe2+或Fe3+溶液并调节它的最初PH得到HClO4。 然后再调节PH，将溶液倒入500毫升烧杯，然后用搅拌器在30下搅拌。加入H2O2后芬顿开始反应。芬顿溶液，Fe2+/ H2O2或,Fe3+/H2O2、被倒入污泥样品中开始处理30 min。用100毫升的污泥样品在500毫升烧杯进行氧化处理。此外，Fe2+ Fe3+和H2O也将被用来作为测定芬顿系统污泥过滤脱水效率条件。2.3、分析程序利用毕希纳漏斗法测定比电阻测定过滤。以上是不同过程的污泥比阻比较（实验条件：Fe2+=6000mg/l; Fe3+=6000mg/l; H2O2=3000mg/l; 原始PH=3）污泥的过滤能力的定义如下，SR : 污泥比阻（m/kg）;P：过滤压力（N/m2）；A：过滤面积（m2）；u：滤液粘度；（N.S/m2）;W：单位体积的固体泥饼重量(kg/m3);b:滤液放电曲线的斜率（s/m6）来自毕希纳工艺所产生的泥饼分别在105用烤箱烘干确定泥饼的含水率来评价用本工艺处理污泥脱水性能。由于SR不是一个定值，当污泥样品不是从处理厂同一时间获得的，SR(%)指标用来比较在不同的实验条件下的过滤效率。在SR：没有任何处理的原始污泥比阻。SRteatment:：加化学物质处理原始污泥的比阻。通过元素分析测定泥饼含水率（Vario EL，德国）。滤液中有机碳的TOC分析 通过TOC分析仪（shimadz4000，日本）。3、结果与讨论3.1。过滤和脱水污泥的不同处理方法的比较为了证实泥饼含水或,Fe3+/H2O2、对污泥过滤性能的贡献，实验分别添加Fe2+/ H2O2和,Fe3+/H2O2进行比较。在添加污泥样品之前芬顿溶液初始pH值为3，Fe2+，Fe3+,H2O2浓度分别6000，6000和3000mg/l，图1所示。以上是不同过程的污泥比阻比较（实验条件：Fe2+=6000mg/l; Fe3+=6000mg/l; H2O2=3000mg/l; 原始PH=3）添加过氧化氢不能提高过滤性甚至降低过滤性。然而，当铁、铁离子存在时，比阻力分别增加到55.4和85.5%。虽然芬顿系统其他工艺具有更高的效率，但是芬顿系处理后污泥的过滤性能没有明显优于三价铁。因为Fecl3也是一种混凝剂。因此通过Fe2+/ H2O2和,Fe3+/H2O2处理污泥降低过滤效率超过80%。根据图的观察，泥饼含水率进行进一步的选择，作为来评价污泥脱水能力指标。如图2所示，除Fe2+/ H2O2外泥饼含水率约85%。显然，芬顿试剂具有最高的脱水效率。在这项研究中，芬顿的反应是开始一段时间后倒入污泥样品。基于以上的讨论，时间的长短能影响氧化的结果，由于芬顿反应可以从第一阶段转向第二阶段。因此，这项研究还调查了芬顿的反应时间对过滤性能的影响污泥。如图3所示通过使用不同的芬顿溶液产生无显著影响，这意味着在2min后或者120min后添加污泥样品到污泥过滤性芬顿溶液中。因为比阻的降低是相似的。然而，建议在2分钟增加芬顿溶液可以有最好的效果如图所示4，总之芬顿溶液配好后尽快的被添加到污泥样品中。图3芬顿反应对比阻降低的影响。（实验条件：Fe2+=6000mg/l; Fe3+=6000mg/l; H2O2=3000mg/l; 原始PH=3）。3.2 Fe/H2O2对污泥过滤性的比率影响由于添加的铁离子Fe2+ Fe3+的。数量直接影响对羟基自由基的生产量，对过滤性和污泥脱水性能的影响也很大。在这个实验中，3000 mg/l过氧化氢用于构建芬顿反应和观察当添加不同量的Fe2+ Fe3+时比阻降低的变化，。如图所示5，添加Fe2+ Fe3+量越大过滤效率越高。当Fe2+和H2O2浓度分别为1500和3000 mg/l时，比阻分别减少87.6%。比阻的减少可以达到95%，如果增加到添加9000mg/l亚铁离子。然而比电阻的减少并没有随增加而增加。图4芬顿反应对污泥脱水的影响（实验条件：Fe2+=6000mg/l; Fe3+=6000mg/l; H2O2=3000mg/l; 原始PH=3）图5芬顿反应对比阻降低的影响。（实验条件：Fe2+=6000mg/l; Fe3+=6000mg/l; H2O2=3000mg/l; 原始PH=3）在反应混合物中加入铁离子的量。当三价铁离子的浓度为1500mg/l或者高于1500mg/l时，具体的比阻别为82.3%和85%左右，分别可以从这一结果知道除了铁离子的氧化速率在添加二价铁离子后较小，是因为在不同比例的Fe2+/H2O2中添加加Fe2+导致.3.3、芬顿试剂改善污泥的脱水机理根据以上讨论，提高污泥的过滤和脱水的主要作用机制尚不明确。本部分进一步讨论了使用有限元分析为工具，探讨在泥饼滤液有机物的氧化反应。由于活性污泥中主要微生物细胞中含有大量水。氧化处理可使细胞破坏；细胞间的物质具有较高的水含量，如图所示，在原来泥饼及其滤液有机含量分别为0.303和3.7毫克，在污泥样品中泥饼的有机物含量减少0.074毫克，而在滤液中增加至4.1毫克。因此，它被假定为提高过滤性能和脱水污泥的原因是由于细胞的破坏。细胞破坏导致细胞间的物质被释放出来导致滤液有机含量的增加。4、结论在这项用Fe2+/ H2O2和,Fe3+/H2O2处理剩余脱水污泥研究中调查中。铁离子与亚铁离子能催化过氧化氢促进污泥的过滤性能。铁离子也有很高的催化能力。然而芬顿试剂，Fe2+/ H2O2比其他进程具有较高的脱水效率。过滤性能和脱水性能的促进是由于细胞的破坏导致细胞间的物质释放。此外，研究是需要经济作用的推动。致谢这项研究是由美国国家科学委员会支持，中华人民共和国 （GrantNSC89-2211-e-041-025）工具书类Benefield, L.D., Randall, C.W.，1980。生物过程设计来污水处理Prentice-Hall，Inc, NJ.Lipczynska- Kochany，E，Sprah，G， Harms, S.,1995。地下水的影响和通芬顿反应对表面水域4-氯酚的降解30，920。Lu, M.C., Chen, J.N., Chang, C.P., 1997.。敌敌畏杀虫剂与芬顿试剂化学氧化剂。臭氧层35，22852293。Mustranta，A.，Viikari，