随着市政污泥产量逐年增加 和污泥处置 标准的 逐渐 提升 安全、经济、 科学 地 处理污泥成为 许多 污水处理厂面临的重要 挑战 。 市政 污泥 主要由 水、菌胶团和 有机物组成 大量 亲水 性 有机物 导致污泥脱水 难度较大 。 另一方面 污泥 中 富含 蛋白 、 多糖等 具有大量活性官能团 的 有机物 质 可能是实现污水资源化 利用 的重要介质 。 开发合理 可行 的污泥减量化 、 资源化 策略 ，不仅能 大幅 减轻污泥对环境的污染，还 有可能“ 变废为宝 实现污泥 高值 利用。本研究以污泥减量化和资源化利用为目标， 首先 研究了 电化学 活化 过硫酸盐 强化污泥脱水 工艺 ，阐明了 污泥絮体结构 破坏 及其对 污泥理化性质 和 脱水性能的影响， 揭示了 电化学活化过硫酸盐 改善 污泥脱水性能 的 主要 机理 之后选择 1 3 个典型城市 1 7 座城市污水厂污泥 研究 了超声 破解污泥 、释放胞内有机物的 可行性， 进一步 探索 了破解 释放 有机物 纤维化 、 制备 新型 低成本 污泥基 纤维 吸附材料 方法 明确不同条件下制备的污泥基 纤维吸附材料 吸附 典型 重金属的性能与 主要 机理 。 本文得到的 主要结论如下：
      （1) 电化学活化过硫酸盐（ E Fe PMS 调理 可 有效 改善 厌氧消化污泥 A DS脱水性能 。 研究显示 在最 佳工艺 条件下（电流密度 20 mA/cm 2 平衡 pH 6污泥 毛细吸水时间（ CST 较 原始污泥 降低 67.6% 而相同 总 铁投量 下 亚铁活化过硫酸盐 工艺（ C Fe PMS 将 CST 降低 51.2% 。 E Fe PMS 能更有效降解 EPS和破坏细胞，从而 促进 结合水 、 胞内水的释放。 E Fe PMS 调理后 细胞 存活率 从原始 ADS 的 71.8 显著 降低到 10.1 EPS 中 蛋白 含量 降低 至 41.9 多糖 含量 降低 至 43.8 。 研究表明 E Fe PMS 可 缓慢均匀释放 Fe 溶液中 Fe 2+ 浓度较稳定 从而避免 过量 Fe 对硫酸根自由基 的 消耗 此外 E Fe PMS 中Fe III 在阴极板上 可 还原成 Fe II 提高 Fe II 利用率。 这些因素使得 电化学过程可更好地活化过硫酸盐，提高自由基产量和利用率 ，从而表现出更优的破解和调理效果 。
      （2) 超声破解可有效促进污泥中束缚态有机物释放与有机质 资源化 回收 。研究表明， 剩余污泥 经超声处理后 超声频率 20k Hz 、 超声功率 100W ，超声时间 15 min ）），污泥上清液中 溶解性化学需氧量 SCOD 、 总氮、氨氮、总磷、腐殖酸、蛋白质等浓度成倍 增加 超声破解法实现污泥中有机物的释放具有非选择性 。 选择 全国 13 个 典型 城市 17 座城市污水厂的剩余污泥或厌氧消化污泥，研究超声破解 释放污泥 束缚态有机物的可行性 。 结果表明 尽管 不同污水厂 污泥 的含水率 、 粘度 、 COD 、 毛细吸水时间 等 基本 理化 性质 有较显著区别 但 超声 均可实现 污泥束缚态 有机物释放， 超声处理后 超声频率 20k Hz 、 超声功率 100W超声时间 15 min SCOD 增比 范围 为 200 908 是 污泥破解 、 束缚态有机物回收的 可行 手段 。
      （3) 进一步针对 厌氧消化污泥（ ADS ）和 剩余 活性污泥（ WAS 研究了 以超声破解提取 的 溶解有机物（ DOS 为 前驱体 进行 水热纤维化 ，进而 制备 重金属吸附材料的方法。 研究显示 在较低温度（ 90 ℃℃）下 进行水热反应，可 制备 获得具有长链纤维结构和大量活性表面基团 的 类 淀粉 纤维蛋白的 纤维状功能材料DOS AFs DOS 纤维化 制备 的最佳 pH 为 1 和 2 随着反应 p H 值升高 DOSAFs 的 纤维 长度下降 pH 5 时 材料 纤维 状结构消失， 形成 细小颗粒 。 DOS AFs对铜 、 镍 、 锌 、 铅 、 银等 重金属 均 表现出良好的 吸附 性能， 且 W A S DOS AFs 比AD S DOS AFs 吸附 效果更好 。 WAS DOS AFs 1 对上述 重 金属的 吸附 容量 分别 为4.9 、 3.8 、 4.5 、 11.5 和 23.2 μg/mg DS AD S DOS AFs 1 的吸附 容量则 分别 为 3.9 、1.3 、 2.8 、 4.0 和 7.4 μg/mg DS 吸附反应的最佳 p H 条件为 6 。 DOS AFs 对重金属 吸附符合伪二级 吸附 动力学模型， Langmuir 模型 较 Freundlich 模型可更好地描述吸附 等温 过程 。 表面络合作用是 DOS AFs 吸附重金属的主要机制， 三维 激发 发射矩阵 荧光 光谱 3D EEM 结果表明， DOS AF 中的蛋白质和腐殖质都是重金属的强配体。傅立叶红外光谱分析表明，酰胺基和醚 基是 A DS DOS AFs 上的主要吸附位 点 ，而酰胺和羟基 则是 WAS DOS AFs 的 主要 吸附 位点 。
      （4) DOS 前驱物 分子量对 DOS AFs 纤维化程度 、 表面形貌 等 有 重要 影响 。对比而言， 分子 量较小的有机质（ 3k Da 倾向于 形成规则光滑的长纤维结构分子量较大的有机质（ 30k Da 更容易形成 更复杂的 分叉式 、 具有自相似性 的结构。 水热 纤维化后， 采用 小分子组 有机质制备的 DOS AFs ，其 β 折叠结构 增量 较 大分子组分 为前驱体的 DOS AFs 更高 。 此外， 不同重金属与 DOS AFs 亲和力 不同 A g 更容易与大分子 DOS AF s 的吸附位点相结合 而 C u 2+ 、 N i 2+ 则更易与小分子 DOS AF s 结合 相比于 A g 和 N i 2+ C u 2+ 与 DOS AF s 纤维材料中 β 折叠结构的结合能力最强。DOS 中腐殖酸 组分 对重金属吸附 的 影响 具有 双面性一方面 腐殖酸 可作为 配体 而促进重金属吸附， 另一方面 小分子腐殖酸可能 容易穿过滤膜 而 对 DOS AFs 吸附重金属表现出抑制作用。