【摘 要】
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污泥是市政污水及工业废水处理过程中的主要副产物,具有产出量大、处理困难及资源浪费的问题,污泥资源化利用任重而道远。目前,将生物污泥制备成改性生物炭或铁泥制备成非均相Fenton催化剂,应用于处理废水取得了一定进展,但是将二者进行复配的研究较少。本课题拟将二者复配,研究其对造纸废水生化出水的处理效果,并进行机理研究。主要研究结论如下:（1）基于生物污泥制备改性生物炭的研究。研究结果表明污泥基生物炭（
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污泥是市政污水及工业废水处理过程中的主要副产物,具有产出量大、处理困难及资源浪费的问题,污泥资源化利用任重而道远。目前,将生物污泥制备成改性生物炭或铁泥制备成非均相Fenton催化剂,应用于处理废水取得了一定进展,但是将二者进行复配的研究较少。本课题拟将二者复配,研究其对造纸废水生化出水的处理效果,并进行机理研究。主要研究结论如下:（1）基于生物污泥制备改性生物炭的研究。研究结果表明污泥基生物炭（SBC）的最佳制备条件为:氮气氛围下,600℃焙烧1 h。无机酸的种类、浓度及固液比均会影响改性生物炭（M-SBC）的吸附性能,改性生物炭比污泥基生物炭对造纸废水生化出水的色度和COD去除率均明显提高。其中,浓度为30%H2SO4、固液比为1:3,改性后的生物炭对造纸废水生化出水的处理效果最佳,色度和COD去除率分别达到66.8%和22.17%。改性生物炭具有良好的孔隙结构,丰富的含氧官能团和较高的电化学氧化电流,其吸附性能显著提高,废水处理效果提高。（2）基于铁泥制备非均相Fenton催化剂的研究。造纸废水处理厂Fenton池铁泥由大量FeO（OH）,少量的Fe203和微量的Fe3O4等铁氧化合物组成。焙烧温度直接影响非均相催化剂的物相成分、晶体结晶度、形貌结构、磁力强度等。根据对造纸废水生化出水的处理效果及表征结果确定非均相Fenton催化剂的最佳制备条件为:氮气氛围下,900℃焙烧2 h。焙烧温度为900℃时,Fe,O两元素含量非常高,催化剂Fe304纯度高,饱和磁化强度达到最大值为64.8 emu/g,催化能力最强,对造纸废水生化出水的色度与COD去除率分别为88.55%和58.57%。（3）改性生物炭和非均相Fenton催化剂Fe3O4复配构建铁-炭非均相Fenton体系的研究。优化铁-炭非均相Fenton体系深度处理造纸废水生化出水的工艺参数,最佳工艺参数为:反应时间60 min、废水pH=3.5、铁炭比为2:1、铁炭总投加量为1.5 g/L、H2O2最佳投加量为0.3 mL/L、此时COD去除率为75.19%。重复利用实验结果显示铁-炭非均相Fenton体系的稳定性和耐久性较好,重复使用5次,铁离子溶出量均低于0.5 mg/L,且仍具有催化活性。（4）铁-炭非均相Fenton体系机理研究。铁-炭非均相Fenton体系中·OH是参与降解有机物的主要催化活性物种,体系中的改性生物炭兼具吸附作用和催化作用,并促进铁-炭非均相Fenton体系的电子转移性能。废水有机物的降解主要来由均相Fenton氧化、改性生物炭吸附及催化氧化、催化剂的催化氧化共同完成。造纸废水生化出水原水中检测出烷烃类,醇类,醛类,苯酚类、酯类、酮类、芳香族类等共25种有机污染物且荧光强度强。经铁-炭非均相Fenton体系深度处理后废水中仅检测出2种有机物,废水荧光强度减弱,说明绝大部分有机物被氧化降解。
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