污水厂污泥絮体有机物组成与分布结构表征及其与脱水性关联的机理

本课题拟采用污泥絮体胞外聚合物（EPS）分层结构分析和荧光探针EPS染色原位观察，建立污泥絮体组成与结构的化学分析和光学原位观察表征方法，藉此探讨污泥絮体有机质总量和组成及其空间分布与脱水性能的相关关系；据此，探索以有机物降解为特征的污泥脱水预处理工艺与污泥脱水性能改善间的影响机制；同时，通过分析污泥絮体各层中有机质和金属离子的分布状况，结合FT-IR光谱、GPC、EEM等分析手段，探讨污泥絮体中有机质和金属离子间的架桥机理，研究以金属离子调理为特征的污泥脱水预处理技术作用机制，为污泥高效脱水预处理技术的工程应用和科学研究提供理论依据。

本研究扩展和完善了污泥絮体分层结构模型及其分析工具，建立了5分层的污泥絮体结构模型及分析方法；藉此，揭示了污泥有机物空间分布和组成、粒径分析和有机物-金属离子结合状况与污泥脱水性能的相关性，发展了采用3D-EEM（三维荧光谱）分层分析污泥絮体组成特征的方法，关联了污泥外层絮体荧光特征与其可脱水性的关系，形成了可以在线分析污泥可脱水性质的技术方法。并进一步地依托污泥有机物多层分布模型方法，通过探索金属化合物调理、碱预处理、超声预处理厌氧消化等典型污泥预处理技术改善污泥脱水性能的机理，优化了污泥超声预处理厌氧消化污泥脱水性的工艺参数；在优化条件下，采用该工艺处理的消化污泥的毛细管吸入时间（CST）可比无预处理消化污泥降低54%。..课题全面完成了预定的研究内容，达到了预期的发展污泥脱水机理研究方法、深化脱水机理认识的研究目标。在国家自然科学基金（编号20977066）的资助下，本项目已发表相关研究论文12篇，其中SCI收录期刊论文10篇，会议论文2篇；已申请中国发明专利8项，其中1项已授权；培养了博士后1名（已出站），博士研究生2名（1名已毕业），硕士研究生3名（2名已毕业），本科生2名（均已毕业）。