深度处理市政污泥的湿法氧化破膜机理研究

随着我国城市化进程加快，市政污水厂污泥处理已成为困扰我国水处理行业乃至环境领域的重大难题。本项目试图通过制备、表征系列氧化导向剂，研究其对市政污泥的湿法氧化破膜的界面物理化学过程特征，并对工艺中间产物及作用机理予以探讨。以提高臭氧的利用效率为目标，筛选出新型高效氧化导向剂；研究臭氧在氧化导向剂作用下，高效率地完成高能态电子在气-固、固-液界面的键合轨道对称转移机理，实现污泥颗粒有机质胶束结构膜和菌胞膜的氧化降解的可控深度处理过程。以处理后污泥含水率、滤液COD等为考核指标，进一步探讨氧化导向剂协同臭氧破膜机理；优化导向剂协同臭氧氧化污泥有机质胶束结构膜和菌胞膜的条件，实现污泥无害化、减量化、稳定化，为污泥安全处理处置与资源化综合利用提供理论依据。研究成果将填补国内外污水厂污泥常态深度处理技术空白，该项技术及智能化破膜干化装置将形成自主知识产权。

随着我国城市化进程加快，市政污水厂污泥处理已成为困扰我国水处理行业乃至环境领域的重大难题。臭氧化技术具有高效、低能耗、不产生二次污染等点，因此，如何将臭氧利用到污泥脱水技术成为了该方向的热点。. 本项目通过制备、表征系列氧化导向剂对湿法氧化破膜聚沉深度处理污泥进行了试验研究和机理探讨，重点研究了臭氧化破膜污泥脱水效果的影响以及脱水前后污泥的性质变化；分析了导向臭氧化在水中主要反应途径，探讨了导向臭氧化聚沉脱水反应机理。. 采用导向臭氧化破膜污泥脱水技术，考察了臭氧投加量对污泥的SV30、比阻（r）和泥饼的含水率（p%）等污泥脱水性能指标的影响.结果表明在臭氧低投加量（0.002～0.006gO3/gSS）下，相比一般臭氧化，导向臭氧化对快速破解污泥菌胶团的表面有机质膜层的效果和脱水效果更明显。污泥的SV30、比阻（r）和泥饼的含水率（p%）等污泥脱水性能指标在臭氧投加量0.002～0.006g03/gSS范围内随臭氧投加量的增加，均有不同程度的降低；其中比阻（r）和泥饼的含水率（p%）在臭氧投加量0.005g03/gSS左右出现最低值，分别为1.15×1012m/Kg和57.9%。臭氧投加量为0.005gO3/gSS时电镜扫描发现，经导向臭氧化，污泥原有的包覆膜被破坏，结构发生了变化。这些变化主要原由导向臭氧化对污泥菌胶团膜层结构进行了目的破坏，脱除胞内的水分。. 因此本项目通过制备、表征系列氧化导向剂，研究其对市政污泥的湿法臭氧化破膜的界面物理化学过程特征，并对工艺中间产物及作用机理予以探讨。以提高臭氧的利用效率为目标，筛选出新型高效氧化导向剂；研究臭氧在氧化导向剂作用下，高效率地完成高能态电子在气-固、固-液界面的键合轨道对称转移机理，实现污泥颗粒有机质胶束结构膜和菌胞膜的氧化降解的可控深度处理过程。以处理后污泥含水率、滤液COD 等为考核指标，进一步探讨氧化导向剂协同臭氧破膜机理；优化导向剂协同臭氧氧化污泥有机质胶束结构膜和菌胞膜的条件，实现污泥无害化、减量化、稳定化，为污泥安全处理处置与资源化综合利用提供理论依据。该研究成果已逐渐推广，该项技术的智能化破膜干化装置形成了自主知识产权。