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污水处理厂产生的剩余污泥具有特殊的胶状结构和高亲水性特征,经常规的化学药剂调理和机械脱水后,污泥的含水率仍然高达80%以上,存储、运输和处置都比较困难。采用硫酸根自由基对污泥进行预处理,利用其强氧化性,通过破坏污泥的胶态结构,达到改善污泥脱水性能的目的,已受到广泛关注。但其存在常温条件下反应速率慢,药剂投加量大等问题。而将不同的污泥调理方法进行联合是近年来污泥预处理研究的重要方向。因此,论文以硫酸根自由基的强氧化性作为基础,通过与石灰、聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)的联合调理,对污泥进行预处理,考察污泥脱水性能的改善效果,探讨联合调理的作用机制,结合工程经济分析,确定污泥预处理的最佳工艺。论文获得的主要研究成果如下:1、确定了硫酸根自由基高级氧化法改善污泥脱水性能的最佳预处理参数。采用硫酸根自由基氧化法单独对剩余污泥进行预处理,通过单因素轮换实验,确定出改善污泥脱水性能的最佳预处理条件。经预处理后,污泥的含水率为81%,污泥比阻(SRF)由6×1011 s2/g降至4.78×109s2/g,污泥毛细吸水时间(CST)由234s降为97s,污泥量减少了 50.6%。2、采用硫酸根自由基高级氧化法与石灰联合调理可有效改善污泥的脱水性能,污泥量削减效果明显。在石灰投加量控制在5%的条件下,与硫酸根自由基进行联合调理,污泥的含水率降低到74%,SRF为2.2×108s2/g,降低了一个数量级,CST为30s,缩短了67s,污泥量减少了 73%。3、探讨了硫酸根自由基与PAM+PAC联合调理改善污泥脱水性能的效果。采用Fe(Ⅱ)硫酸根自由基氧化与PAM和PAC对污泥进行联合调理,在常温条件下,通过单因素优化实验,确定出当最佳反应时间为2h时,污泥的含水率降低到70%,SRT降至2.02×108s2/g;CST缩短至30s;污泥量减少了 75.8%。可见,采用Fe(Ⅱ)硫酸根自由基与PAM+PAC对污泥进行联合调理,在改善污泥脱水性和污泥减量方面效果最佳。4、通过对污泥的微观结构、粒径变化以及污泥上清液中DNA浓度的变化分析,探讨了硫酸根自由基联合调理法改善污泥脱水性能的机制。实验发现,经硫酸根自由基处理后,污泥中的蛋白质和多糖被大量释放出来,但DNA的释放量较小,说明硫酸根自由基的强氧化作用可使胞外聚合物(EPS)发生破碎,而细胞壁的破裂效果不显著,再经PAC和PAM的絮凝与吸附架桥作用,通过结合成更大的污泥絮体,可将EPS释放出的毛细结合水和吸附水挤压出来,从而改善污泥脱水效果。5、通过工程经济分析,得到了硫酸根自由基与石灰以及硫酸根自由基与PAC+PAM联合调理的运行成本,其分别为28元/m3和19元/m3。可见,采用硫酸根自由基高级氧化与PAC+PAM联合调理对改善污泥的脱水性能在经济上更有优势。