剩余污泥的电离辐射处理研究

摘要

开发高效、经济、可操作性强的剩余污泥处理工艺，使污泥减量化和无害化，是解决剩余污泥问题的关键，并已成为环境治理研究领域非常紧迫的问题之一。本文以城市污水处理厂剩余污泥为研究对象，分别采用60Co源和电子束装置对剩余污泥进行辐照，通过可溶性化学需氧量(SCOD)、污泥上清液UV-vis光谱、总氮(TN)、污泥内源呼吸耗氧速率(OUR)、污泥悬浮固体浓度(MLSS)和污泥zeta电位等指标探讨了高能辐射对污泥产生的影响。
　　 实验表明:60Co源辐照处理后，与未辐照样品相比，辐照后污泥上清液在240nm-300nm波段出现新吸收带。同一含水率下，污泥的SCOD和TN均随辐照剂量的提高而不断增加;同一辐照剂量下，污泥含水率越低，其SCOD和TN增幅越大;经20kGy辐照后，含水率99％、97％、96％和90％污泥的SCOD均从不足100mg/L分别增至348mg/L、1120mg/L、1774mg/L和2050mg/L;原污泥TN均不足10mg/L，经30kgy辐照后，含水率99％、97％和90％污泥TN分别增至41.95mg/L、72.99mg/L和94mg/L。内源呼吸OUR均随着辐照剂量的升高而迅速降低，30kGy时均接近0，说明污泥微生物在辐照下被大量灭活。污泥MLSS随着辐照剂量的升高而不断减小，含水率99％、97％、96％和90％的污泥MLSS在辐照剂量达到30kGy时分别减小了2.4g/L、3.7g/L、6.7g/L和9.2g/L。各含水率的污泥zeta电位随着辐照剂量的升高都有升高趋势。
　　 电子束辐照污泥后，污泥上清液的SCOD、TN和UV-vis吸收光谱强度有相同的变化趋势:同一污泥厚度下含水率99％，97％和90％污泥上清液的SCOD、TN和UV-vis吸收光谱强度均随辐照剂量提高而增加;同一辐照剂量下，污泥上清液的SCOD、TN和UV-vis吸收光谱强度均随污泥厚度0.5cm、0.3cm和1.0cm依次下降;含水率越低，污泥SCOD和TN增幅越大。各含水率污泥内源呼吸OUR在同一污泥厚度下均随辐照剂量提高而降低;同一辐照剂量下，均随污泥厚度1.0cm、0.3cm和0.5cm依次下降，含水率越低，污泥内源呼吸OUR降幅越大，污泥含水率为97％时，辐照剂量达到20kGy时，厚度为0.3cm、0.5cm、1.0cm的污泥MLSS分别下降了7.0g/L、7.5g/L和6.5g/L，而当含水率为90％时，污泥MLSS分别下降了9.7g/L、10.2g/L和7.9g/L，原污泥MLSS总量降低了20％以上。在同一污泥厚度下，随着辐照剂量的升高，不同的含水率污泥MLSS均不断减少，而含水率越低，其MLSS降幅越大。相同污泥厚度下，各含水率污泥zeta电位随着辐照剂量的升高而有升高的趋势，到20kGy时，含水率为99％和97％的污泥zeta电位分别升高了2.36mV和2.04mV;而在不同污泥厚度下，随着辐照剂量的提高，zeta电位有从负值增加趋向零值的趋势，辐照剂量为20kGy，厚度为0.3cm、0.5cm、1.0cm时含水率97％污泥的zeta电位分别上升了4.16mV、2.04mV和4.59mV。
　　 由实验结果可知，电离辐射处理污泥可以对污泥起到很好的处理作用，也有利于污泥的后续处理与处置。