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热解法能实现污水污泥(SS)的减量化、无害化以及资源化，是一种可持续的污泥处置技术。SS经热解处理后，得到炭、焦油和热解气等主要产物。为实现污泥热解炭在废水处理领域的资源化利用，本硕士论文预期通过污泥热解炭制备铁碳微电解填料处理制药废水，以提高其生化性。本论文首先研究了SS的热解特性，讨论了C、N、S等元素在热解过程的演变规律；然后以SS为主要原料，采用热解法制备了一种新型污泥基微电解填料(SMEF)，以盐酸四环素(TC)为模拟污染物确定了SMEF的最佳制备条件；最后系统研究了SMEF对TC与真实制药废水(PW)中污染物的降解性能。通过上述研究，本文主要结论如下：
(1)采用热失重-傅里叶变换红外光谱(TG-FTIR)技术研究了SS在30-800℃的热解特性。热失重分析结果表明：185-613℃为SS热解过程的主要失重区，污泥中生物质的分解主要发生在这一阶段。FTIR分析结果表明：CO、CO2、CH4、苯等含碳气体化合物主要在200-800℃产生，且来自SS中有机质裂解以及裂解产物(焦油)的二次分解；含氮气体中NH3占主导地位且主要在200-550℃生成，且其主要来源于SS中微生物的蛋白质的分解；含硫气体中H2S主要在200-550℃生成，主要由SS中的脂肪硫化合物分解产生。
(2)以SS、凹凸棒粘土、高纯铁粉为原料，制备了污泥基微电解填料，采用单因素实验优化了SMEF的原料配比(Fe∶SS)和制备条件，得到最佳Fe∶SS和制备条件：Fe∶SS为1∶2、煅烧温度为1050℃、煅烧时间为30min，并在该条件下制备了不含铁粉的污泥基生物炭填料(SBF)。
(3)采用比表面积分析、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及X射线能谱(XPS)等分析方法对制备的SMEF和SBF两种填料进行了表征。结果表明：SMEF表面粗糙，可通过吸附作用去除水中的污染物；铁粉的加入降低了填料的BET比表面积，SMEF的比表面积仅有SBF的8.6%；FTIR、SEM分析表明SMEF具有丰富的表面官能团且具有发达的多孔结构，可通过吸附作用去除污染物；XRD分析表明SMEF具有零价铁(Fe0)和铁氧化物Fe3O4，还存在K2O、CoO等金属氧化物；XPS分析表明填料具有零价铁、二价和三价的铁元素且Fe2+∶Fe3+为1∶2，说明SMEF存在Fe3O4，与XRD的结果一致；SMEF含有K2O等金属氧化物而使其呈碱性，在水溶液中可以缓慢的释放出碱性物质而使溶液pH升高。
(4)研究了SMEF和SBF两种填料对100mg/L的TC的降解性能。结果表明：在初始pH为3、填料投加量均为100g/L的条件下，达到反应平衡时SMEF和SBF对TC的去除率分别为89.42%、78.83%，且达到平衡的时间分别为90min、120min，SMEF对TC的去除效果明显要高于SBF；结合SMEF对TC的去除动力学为准一级Lagergren动力学模型，表明SMEF对TC的去除途径除了吸附之外，还有其他作用促进了TC的降解；利用LC-MS技术鉴定了TC的降解产物并分析了TC的降解机理，结果表明TC分子是通过去甲基化、开环、碳碳键断裂等过程被逐步降解为小分子物质；采用五轮连续反应分析了SMEF对TC的降解性能，结果表明随着反应次数的增加SMEF对TC的吸附逐渐达到饱和，TC的去除效率降低同时化学降解开始起主要作用，反应五轮TC的降解效率仍然有61.34%。
(5)进一步考察了SMEF对实际制药废水的降解性能。结果表明：在初始pH=5、填料投加量为500g/L、反应时间为3h的操作参数下，制药废水的TOC与TN去除率分别达到17.90%、35.28%；采用五轮连续反应考察了SMEF的长效运行性能，经过一轮反应SMEF对制药废水的降解即达到稳定，五轮反应后效果仍然较稳定稳定且废水的五日生化需氧量(BOD5)提高为反应前的2.24倍，有效改善了废水的可生化性。
(1)采用热失重-傅里叶变换红外光谱(TG-FTIR)技术研究了SS在30-800℃的热解特性。热失重分析结果表明：185-613℃为SS热解过程的主要失重区，污泥中生物质的分解主要发生在这一阶段。FTIR分析结果表明：CO、CO2、CH4、苯等含碳气体化合物主要在200-800℃产生，且来自SS中有机质裂解以及裂解产物(焦油)的二次分解；含氮气体中NH3占主导地位且主要在200-550℃生成，且其主要来源于SS中微生物的蛋白质的分解；含硫气体中H2S主要在200-550℃生成，主要由SS中的脂肪硫化合物分解产生。
(2)以SS、凹凸棒粘土、高纯铁粉为原料，制备了污泥基微电解填料，采用单因素实验优化了SMEF的原料配比(Fe∶SS)和制备条件，得到最佳Fe∶SS和制备条件：Fe∶SS为1∶2、煅烧温度为1050℃、煅烧时间为30min，并在该条件下制备了不含铁粉的污泥基生物炭填料(SBF)。
(3)采用比表面积分析、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及X射线能谱(XPS)等分析方法对制备的SMEF和SBF两种填料进行了表征。结果表明：SMEF表面粗糙，可通过吸附作用去除水中的污染物；铁粉的加入降低了填料的BET比表面积，SMEF的比表面积仅有SBF的8.6%；FTIR、SEM分析表明SMEF具有丰富的表面官能团且具有发达的多孔结构，可通过吸附作用去除污染物；XRD分析表明SMEF具有零价铁(Fe0)和铁氧化物Fe3O4，还存在K2O、CoO等金属氧化物；XPS分析表明填料具有零价铁、二价和三价的铁元素且Fe2+∶Fe3+为1∶2，说明SMEF存在Fe3O4，与XRD的结果一致；SMEF含有K2O等金属氧化物而使其呈碱性，在水溶液中可以缓慢的释放出碱性物质而使溶液pH升高。
(4)研究了SMEF和SBF两种填料对100mg/L的TC的降解性能。结果表明：在初始pH为3、填料投加量均为100g/L的条件下，达到反应平衡时SMEF和SBF对TC的去除率分别为89.42%、78.83%，且达到平衡的时间分别为90min、120min，SMEF对TC的去除效果明显要高于SBF；结合SMEF对TC的去除动力学为准一级Lagergren动力学模型，表明SMEF对TC的去除途径除了吸附之外，还有其他作用促进了TC的降解；利用LC-MS技术鉴定了TC的降解产物并分析了TC的降解机理，结果表明TC分子是通过去甲基化、开环、碳碳键断裂等过程被逐步降解为小分子物质；采用五轮连续反应分析了SMEF对TC的降解性能，结果表明随着反应次数的增加SMEF对TC的吸附逐渐达到饱和，TC的去除效率降低同时化学降解开始起主要作用，反应五轮TC的降解效率仍然有61.34%。
(5)进一步考察了SMEF对实际制药废水的降解性能。结果表明：在初始pH=5、填料投加量为500g/L、反应时间为3h的操作参数下，制药废水的TOC与TN去除率分别达到17.90%、35.28%；采用五轮连续反应考察了SMEF的长效运行性能，经过一轮反应SMEF对制药废水的降解即达到稳定，五轮反应后效果仍然较稳定稳定且废水的五日生化需氧量(BOD5)提高为反应前的2.24倍，有效改善了废水的可生化性。