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造纸工业的环境污染主要包括废水、废气、固废等方面。而国家近十几年来已高度重视废水和废气污染,出台了一系列措施并取得了很好成效;但固废污泥以前大部分企业以填埋为主,带来了二次污染,为此,污泥的资源化处理处置受到关注。然而,高含水率特性制约了污泥的资源化利用。污泥脱水难主要基于高的有机质含量和胶体物质的存在,污泥絮体的可压缩性以及胞外聚合物(EPS)高度亲水性。基于影响污泥脱水性能的因素,寻找合适的污泥调理方法,改善脱水性能,降低污泥含水率,是污泥研究的热点。因此,如何提高污泥脱水性能,便于后期处理处置,还需要进行机理性研究,以期为开发调理新方法及工业化提供理论指导。论文以造纸污泥为研究对象,针对污泥高含水率问题,分别采用氧化法、外源性纤维骨架、氧化/混凝复合调理污泥脱水,从污泥基本理化性质、流变性、微观形貌等各方面,并借助FT-IR、XRD、ICP-AES等手段,阐明脱水机理机制;最后,分析最优条件下的氧化/纤维骨架/混凝复合调理对六种典型造纸污泥的适应性,并提出机理模型。主要结果如下:(1)采用氧化法调理污泥,以高锰酸钾(KMnO4)为氧化剂系统研究其对污泥脱水性能的影响和机理。在较低KMnO4投加量下,污泥理化性质、流变性和结构表征变化如下:随着污泥破解度增加,可提取的EPS含量增加,结合水被释放;流变性方面表现为,屈服应力和粘度下降,流动性增加,而且正触变性变弱;粒径和微观形态基本不变;红外分析中特征峰强度下降。这些变化表明污泥胶体环境被破坏,但由于KMnO4在中性条件下较低的氧化还原电位不能破坏絮体结构,且氧化的最终产物为MnO2和FexMnyOz。最终改善了污泥脱水性能,KMnO4最优投加量为16g/kg DS。(2)采用外源性纤维骨架材料调理污泥,以废弃聚酯纺织纤维(APTF)作为骨架研究其对污泥脱水的影响和机理。最优脱水性能下的投加条件为0.78±0.01 mm,且最优投加量受污泥浓度影响。三氯化铁(FeCl3)最优投加量为120 g/kg DS。APTF与FeCl3复合调理后,与原污泥相比,其比阻、泥饼含水率和过滤时间分别下降了77.48%、7%和57.94%,污泥净产率增加了68.87%;污泥可压缩系数下降了65.22%,泥饼剖面出现明显的大裂缝和孔隙,纤维贯穿于孔隙之间。经APTF调理的污泥zeta电位基本不变,说明纤维没有与污泥絮体发生离子交换,没有改变污泥颗粒与水分的结合状态。结果表明APTF可在污泥中作为骨架促进水分脱除,进一步提高污泥的脱水性能。(3)采用氧化/混凝复合法调理污泥,以高锰酸钾作为氧化剂,三氯化铁作为混凝剂,研究其对污泥脱水性能的影响和机理。与KMnO4单独调理污泥相比,复合调理的污泥水分去除率,在730 g和2500 g离心下分别增加了9.80%和10.91%,说明FeCl3可以起到强化KMnO4调理污泥脱水的作用,且在达到相同水分去除率下,投加KMnO4可以减少FeCl3投加量。流变性方面表现为:触变环面积增加了236%,污泥的凝胶特性增强,抵御应变的能量增强,流动性略有下降,屈服应力和表观粘度增加。复合调理下,粒径显著增加,总EPS含量下降,污泥结合水含量下降了48.39%,表明调理能促进污泥中结合水向自由水转变;红外分析中特征峰与KMnO4单独调理的谱图一致,表明FeCl3未与污泥EPS发生反应,但FeCl3的投加抑制了污泥中EPS的提取。复合调理表现为污泥絮体氧化破坏和絮体结构重建双重作用,且最终产物为MnO2、FexMnyOz、C48H44Fe14.01N15O35.68S2.25、Fe2O3、Fe3O4和K6Fe2O5。从安全角度,复合调理后重金属含量不超标。(4)采用氧化/纤维骨架/混凝复合调理相同来源的污泥,在最优投加条件下研究其对污泥脱水性能的影响。结果表明,污泥比阻下降了84.02%,过滤时间下降了43.70%,污泥净产率增加了108.59%。该结果较单独调理均有了较大改善。表明,该复合调理污泥脱水是可行的,且对不同来源造纸污泥泥质具有较好的调理与脱水适应性。复合调理的机理是:KMnO4氧化破坏污泥菌胶团,粘度下降,释放结合水;APTF在污泥脱水过滤中形成水分通道,起到骨架作用,降低污泥可压缩性;FeCl3通过电荷中和和压缩双电层作用下,重建形成大且结构强度大的污泥絮体,自由水在过滤压力下从纤维骨架通道排出,有效提高污泥脱水性能。