【摘 要】
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活性污泥法是城市污水处理厂广泛使用的处理工艺,随着我国污水处理厂与处理量的不断增加,剩余污泥作为污水处理过程的副产物,其产量也在逐渐增加,减量化、无害化、资源化是剩余污泥处理处置的目标。然而,剩余污泥具有含水率高、脱水性能差等特点,导致污水处理厂的处理成本大幅增加。因此,改善污泥脱水性能是妥善处理以及后续提高资源化利用率的关键步骤。芬顿（Fenton）反应被广泛应用于污水及污泥的处理,然而存在需持
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活性污泥法是城市污水处理厂广泛使用的处理工艺,随着我国污水处理厂与处理量的不断增加,剩余污泥作为污水处理过程的副产物,其产量也在逐渐增加,减量化、无害化、资源化是剩余污泥处理处置的目标。然而,剩余污泥具有含水率高、脱水性能差等特点,导致污水处理厂的处理成本大幅增加。因此,改善污泥脱水性能是妥善处理以及后续提高资源化利用率的关键步骤。芬顿（Fenton）反应被广泛应用于污水及污泥的处理,然而存在需持续加入氧化剂（H2O2）与催化剂(Fe2+)等问题,因此优化Fenton反应,原位制备H2O2与Fe2+具有研究价值和应用前景。辉光放电是一种新型高级氧化还原技术,放电过程中持续提供Fenton反应所需物料,生成多种强氧化性粒子用于有机物及微生物的降解和破坏,可以通过改变放电形态及放电条件调控生成还原性粒子,用于金属离子的还原。本论文利用铁阳极辉光放电等离子体（Glow discharge plasma,GDP）破坏污泥絮体结构,促进胞内结合水释放,提高其脱水性能;利用介质阻挡放电等离子体（Dielectric barrier discharge,DBD）处理铁泥,制备污泥催化剂,强化Fenton反应降解水中有机污染物,主要研究结果如下:（1）利用GDP原位制备H2O2与Fe2+形成Fenton反应产生过量·OH,改善污泥脱水性能。首先以污泥比阻（Specific resistance of filtration,SRF）为评价指标,在初始p H值为3.0,电压电流为550V、0.1A条件下,经GDP处理10min后,SRF下降了82.5%,显著提高了污泥的脱水性能。分析了放电对污泥各层胞外聚合物（Extracellular polymeric substances,EPS）中溶解性有机碳（Dissolved organic carbon,DOC）、蛋白质含量的变化、Zeta电位、细胞膜完整性的影响,结果表明各层EPS中的DOC、蛋白质含量明显下降、Zeta电位上升、细胞膜完整性被破坏。并发现经GDP处理2 min后,污泥中初始浓度为10 mg/L的六价铬离子去除率达97.8%,表明GDP改善污泥脱水性能的同时,能够还原重金属离子。（2）利用DBD处理含铁污泥作为Fenton反应的催化剂,协同GDP原位产生的H2O2降解水中2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-Dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D）,为污泥的资源化利用提供一种新方法。经H2-DBD制备的催化剂直接增强Fenton反应降解2,4-D,实验发现100 mg/L的2,4-D在初始p H值为3.0、催化剂剂量为1.0 g/L的条件下,经GDP放电20min后,2,4-D降解率达98.3%,GDP降解25min达100%,淬灭实验与顺磁共振波谱证实氢原子还原脱氯和羟基自由基氧化降解是去除2,4-D的主要机理,此外在GDP反应过程中,发现生成的有机自由基、氢原子可以还原Fe3+,加快Fe2+的再生速度,间接增强Fenton反应。综上所述DBD制备污泥催化剂结合GDP能够高效降解水中2,4-D。
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