一种微波耦合Fe制造技术

本发明专利技术属污泥处理技术领域，为解决目前Fe

【技术实现步骤摘要】
一种微波耦合Fe0/H2O2快速污泥脱水处理的方法
本专利技术属于污泥处理
，具体涉及一种微波耦合Fe0/H2O2快速污泥脱水处理的方法。
技术介绍
随着我国城市化进程的快速发展，污泥处理问题日益突出。污水生化处理过程中产生的污泥含水率通常超过95%，使得污泥的运输、储存和处理都变得非常困难。而污泥中的胞外聚合物（Extracellularpolymericsubstances，EPS）通常能够占到污泥总量的80%以上，它将大量水分包裹在污泥絮体结构中，是导致污泥脱水困难的主要原因。近年来，国内外已经采取了各种各样的方法来降低污泥的含水率。其中芬顿氧化法，因能产生大量具有极强氧化性的羟基自由基（•OH），可有效破解污泥絮体结构，增强污泥脱水性能而被广泛应用。然而Fe2+在空气中不稳定且易氧化，在污泥处理中会积累产生大量铁泥。与Fe2+相比，Fe0是一种绿色、稳定、廉价的催化剂且具有磁力回收的优点。Fe0/H2O2类芬顿反应与芬顿反应有着相似的氧化性能，但其能加快Fe3+/Fe2+的循环速率，反应过程更迅速，反应式如（1）~（9）所示；Fe0+2H+→Fe2++H2（1）Fe0+Fe3+→2Fe2+（2）Fe2++H2O2→Fe3++•OH+OH－（3）H2O2→2•OH（4）Fe3++H2O2→Fe2++H++HO2•（5）HO2•+Fe3+→Fe2++O2+H+（6）H2O2+•OH→H2O+HO2•（7）•OH+HO2•→H2O+O2（8）Fe2++•OH→Fe3++OH－（9）。有研究者将其应用于污泥脱水中，能一定程度上改善污泥脱水性能，并避免铁泥产生。但Fe0/H2O2类芬顿反应在污泥处理过程中仍有技术缺陷，其试剂投加量大，反应时间长（60min左右），Fe2+释放率有待提高。微波辐射（MW）可产生的热效应和非热效应，导致细胞壁瞬时破裂，污泥絮体结构被破坏，从而使胞内物质水解溶出，进而达到污泥脱水的效果，是一种新兴高效清洁的污泥脱水技术。目前有人将微波（MW）耦合Fe0/H2O2类芬顿反应体系用于废水处理，可有效氧化降解废水中的有机污染物，但在污泥脱水领域尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术为了解决目前Fe0/H2O2类芬顿反应在污泥处理过程中存在试剂投加量大、反应时间长、Fe2+释放效率不高等问题，提供了一种微波耦合Fe0/H2O2（MW-Fe0/H2O2）快速污泥脱水的处理途径，并填补了此种方法在污泥脱水领域的空缺。本专利技术由如下技术方案实现的：一种微波耦合Fe0/H2O2（MW-Fe0/H2O2）快速污泥脱水处理的方法，MW-Fe0/H2O2体系对污泥进行处理，控制初始pH为1-7，微波功率为100-700W，微波处理反应时间为30-210s，H2O2投加量为0-180mg/gTS，Fe0投加量为0-100mg/gTS。所述初始pH为3，微波功率为400W，微波处理反应时间为150s，H2O2投加量为90mg/gTS，Fe0投加量为60mg/gTS。具体方法为：（1）污泥样品预处理：污泥过18目筛除去大颗粒杂质，置于4℃冰箱备用；（2）MW-Fe0/H2O2类芬顿反应：取200mL污泥样品，用5mol/L的HCl溶液调节pH值，投加Fe0和H2O2，以150r/min搅拌2min，混合均匀后放入微波反应器中进行类芬顿反应，反应完成后，体系中加入4mol/LNaOH溶液将污泥pH调至中性，终止类芬顿反应，样品冷却至室温后，进行分析测试。本专利技术探究了初始pH、微波功率、反应时间、H2O2投加量和Fe0投加量对污泥脱水性能的影响，并通过分析污泥中EPS的组成变化，深入认识MW-Fe0/H2O2改善污泥脱水性能的作用机理，为剩余污泥处理提供一条新的途径。结果表明：当初始pH为3，微波功率为400W，反应时间为150s，H2O2投加量为90mg/gTS，Fe0投加量为60mg/gTS时，污泥的脱水性能达到最佳，此时，SRF、泥饼含水率和CST分别降低了90.5%、15.5%和63.3%。污泥胞外聚合物（EPS）组分分析结果表明，TB-EPS（紧密型）中蛋白质和糖类的减少与污泥脱水性能提高正相关。三维荧光光谱（3D-EEM）显示：TB-EPS中溶解性微生物副产物和色氨酸类蛋白被氧化降解，有利于改善污泥的脱水性能。MW-Fe0/H2O2能够显著提高污泥的脱水性能，在初始pH为3，MW功率为400W，反应时间为150s，H2O2投加量为90mg/gTS，Fe0投加量为60mg/gTS时，SRF、泥饼含水率和CST分别降低了90.5%、15.5%和63.3%。几种预处理方法结果显示，MW-Fe0/H2O2处理的污泥，其脱水性能效果最好，与Fe0/H2O2方法相比，污泥比阻SRF降低了72.8%，且反应时间由60min大幅缩短至150s。与文献报道的MW-Fenton相比，泥饼含水率降低比率由13.7%提高至15.5%，且能耗降低了16.6%。污泥EPS成分和三维荧光光谱分析表明：TB-EPS转化为LB-EPS和SB-EPS形式有利于污泥脱水；MW-Fe0/H2O2处理能够更好的降解TB-EPS，其降解主要对象为溶解性微生物副产物和色氨酸类蛋白。附图说明图1为初始pH对污泥脱水性能的影响；图2为微波功率对污泥脱水性能的影响；图3为反应时间对污泥脱水性能的影响；图4为H2O2投加量对污泥脱水性能的影响；图5为Fe0投加量对污泥脱水性能的影响；图6为不同处理条件对污泥脱水性能的影响；图7为不同处理条件下污泥EPS中蛋白质和多糖变化；图中：a为蛋白质变化，b为多糖变化；图8为不同处理条件下污泥各层EPS三维荧光光谱图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。1、材料：污泥样品取自晋中市某污水处理厂污泥浓缩池，该厂采用SBR污水处理工艺。过18目筛除去大颗粒杂质，置于4℃冰箱。实验污泥的基本性质如表1所示。表1：实验污泥的基本性质2、仪器与设备：实验用微波反应器功率可以连续调节，频率为2450MHz，磁控管最大输出功率为1kW；FA1004电子天平；PSH-3CpH计；K-SW马弗炉；3H25RL离心机；GZX909076MBE电热鼓风干燥箱；Tritontype304MCST测定仪；PS-WN-066污泥比阻装置；UV-1900PC紫外-可见分光光度计；RF-6000荧光分光光度计；TOC-VCPH分析仪。3、实验方法：量取200mL污泥样品至500mL烧杯中，用5mol/L的HCl溶液调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波耦合Fe

【技术特征摘要】
1.一种微波耦合Fe0/H2O2快速污泥脱水处理的方法，其特征在于：MW-e0/H2O2体系对污泥进行处理，控制初始pH为1-7，微波功率为100-700W，微波处理反应时间为30-210s，H2O2投加量为0-180mg/gTS，Fe0投加量为0-100mg/gTS。


2.根据权利要求1所述的一种微波耦合Fe0/H2O2快速污泥脱水处理的方法，其特征在于：所述初始pH为3，微波功率为400W，微波处理反应时间为150s，H2O2投加量为90mg/gTS，Fe0投加量为60mg/gTS。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：端允，李洋洋，马姝雅，路闯，岳秀萍，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14