赖蕾朵
（四川大学，四川 成都 610207）
摘要：市政污泥中不仅含有众多复杂成分，而且含有许多的水分，这为后续的污泥处理带来困难。目前一种新型的耦合技术，即采用过渡金属离子活化过硫酸盐氧化耦合无机骨架物的方法能够较好的改善污泥的脱水性能，使污泥的后续处理变得更加容易。本文对该耦合技术处理市政污泥的基本原理、研究进展，以及该耦合技术目前存在的缺点进行了讨论。
关键词： 市政污泥，脱水性能，过硫酸盐，无机骨架物
1.引言
市政污泥也叫城市污泥，指的是排放的污泥。我国人口众多，产生的污水也多，而我国的污水多采用生物法进行处理，处理污水的必然产物之一就是大量的市政污泥[1]。市政污泥由有活性的微生物，微生物代谢的产物，难以降解的有机物以及水中夹带的无机物组成，且其含水率非常高。另外，由于市政污泥中含有大量的有机物质、各类营养元素以及一些有毒有害的病原微生物、重金属[2]等，若污泥处理处置不妥善，必定会对各类环境基质造成污染。但若采用合适的方法对其进行处理处置，以及采取一系列综合利用措施，则可以减少污泥对各类环境基质的危害，并最大限度地实现污泥的资源化和综合利用。
2.基本原理
2.1 过硫酸盐氧化技术处理市政污泥
过硫酸盐氧化技术其主要原理是通过活化过硫酸盐产生SO4•-，SO4•-一种具有强氧化性的自由基，可以降解高浓度有机污染物和一些难降解物质。因此，过硫酸盐氧化技术是一种新兴的高级氧化技术[2, 3]。SO4•-在酸性和中性水溶液中比较稳定，且具有较强的氧化能力。并且，SO4•-的氧化电位比强氧化羟基自由基(HO•)更强。通常，SO4•-的氧化电位E0=2.5～3.1V，而羟基自由基HO•的氧化电位一般为E0=1.8- 2.7V[3, 4]。常用过渡金属、光以及热3种方式活化过硫酸盐。
目前研究得较为广泛且对坏境二次污染较小的活化方式，当属二价铁盐(Fe2+)[5]. 采用Fe2+催化过硫酸盐产生SO4•-的方式，反应体系相对来说比较简单，因此，该方法可以不用外加热源或者光源[6]。除了Fe2+以外，过渡金属Cu2+,Ag+,Mn2+,Co2+,Ti3+,Ce2+等在常温下也通过单电子就可以还原S2O82-生成SO4•-和SO42-，利用过渡态的催化产生以SO4•-为主的活性物种，所需条件简单，在常温下（20℃）就可以产生SO4•-，且SO4•-生成率高[7]。以Fe2+为例，反应原理为：
S2O82-+ Fe2+→SO4•-+ SO42-+ Fe3+ （1）
在这个过程中，反应所需的活化能大约为50.2 kJ/mol[8]。
2.2 无机物处理市政污泥
石灰、水泥、粉煤灰等无机物处理处置市政污泥，可以使污泥絮体构成刚性构架物，并形成稳定孔道较大、流动性较好的物料,使污泥脱水变得容易，从而使得污泥的脱水性能改善[9]。污泥利用石灰、水泥、粉煤灰等无机物处理过程的中，与污泥进行快速的混合反应过程中固体总量增加，且由于反应为放热反应使一部分水蒸发，另外，由于反应会使pH值上升、温度升高，因此该反应还能起到杀菌效果。
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2.3 耦合工艺
过渡金属离子活化过硫酸盐氧化技术和无机物处理市政污泥这两种方法在调理市政污泥的过程中，各自分别表现出对污泥脱水的优势，但过渡金属活化过硫酸盐氧化技术处理之后的污泥不能够形成有渗透性能的泥饼，因此脱水效果也不是特别理想。另外，高剂量的过硫酸盐和大量的活性试剂会使得处理成本大大提高，极大规模的阻碍了它的试用范围。除此以外，无机物处理市政污泥的方法不能有效破坏EPS和微生物细胞。基于以上缺点，单独应用这两种方法污泥的脱水效果都会受到限制，由此开发了这两种技术联用的方法，即耦合技术。目前刘昌庚等人采用Fe2+活化过硫酸盐氧化耦合无机骨架物的方法调理市政污泥，并得到了较低的污泥比阻(SRF)，泥饼含水率也相对较低[9]。
3.工艺缺点
由于过硫酸盐的活化通常会用到过渡金属离子，因此，目前该工艺的主要问题是会在泥饼以及分离之后的泥水中产生金属离子和硫酸根，即引入新的污染物，产生二次环境污染。这也是该项工艺正在研究和亟待解决的问题。另外，由于金属离子的使用，使得工艺的成本偏高，如何降低工艺运行成本，也成为以后探究的重点。
4. 结语
过渡金属离子活化过硫酸盐氧化耦合无机骨架物调理市政污泥是一种全新的技术，对改善污泥脱水效果，解决市政污泥尴尬处境，促进市政污泥资源化利用提出新方法，同时也为一些无机废物（如粉煤灰、石灰等）的处理找到出路，实现以废治废，实现环境与经济效益的双赢，促进人与自然环境和谐发展，实现经济环境的可持续发展。
参考文献：
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作者简介：赖蕾朵（1994.06-），女，四川省成都人，四川省成都市双流县四川大学 环境工程专业 研究生
论文作者:赖蕾朵
论文发表刊物:《知识－力量》2017年9月下
论文发表时间:2018/1/3
标签：污泥论文; 硫酸盐论文; 市政论文; 无机物论文; 技术论文; 金属论文; 方法论文; 《知识－力量》2017年9月下论文;