过氧化钙在污泥处理中的应用

过氧化钙在污泥处理中的应用

一、过氧化钙的基础性质与功能定位

过氧化钙（CaO?）是一种白色结晶粉末，分子量72.08，遇水缓慢分解生成氧气和氢氧化钙，兼具碱性与氧化性。其核心功能包括：

- 增氧作用：释放O?提升污泥系统溶解氧水平；

- 碱性调节：生成Ca(OH)?提高pH至10-12；

- 自由基氧化：分解产生羟基自由基（·OH）和过氧化氢（H?O?）；

- 絮凝辅助：Ca??促进污泥颗粒团聚。

二、污泥处理核心技术与CaO?适配环节

传统污泥处理流程：

1. 浓缩（含水率97%→92%）

2. 消化（厌氧/好氧分解有机物）

3. 脱水（含水率92%→75%）

4. 处置（焚烧/填埋/资源化）

CaO?适用环节：

- 预处理：强化消化效率；

- 脱水：改善脱水性能；

- 消毒：杀灭病原微生物；

- 资源化：促进有机物转化。

三、过氧化钙的关键应用场景与作用机制

1. 污泥预处理与厌氧消化强化

- 增溶减量：

- 碱性环境破坏污泥絮体结构，释放胞内有机物；

- 自由基氧化分解难降解有机物（如纤维素、蛋白质）；

- 数据：挥发性脂肪酸（VFA）产量提升4.3倍，甲烷产量增加80.2%。

- 微生物调控：

- 选择性富集产酸菌（如梭菌纲），抑制产甲烷菌；

- 提升水解酶活性（如蛋白酶、淀粉酶）30%-50%。

2. 污泥深度脱水

- 作用机制：

- Ca??桥联EPS中的负电荷基团，形成致密絮体；

- ·OH破坏EPS网状结构，释放结合水；

- 数据：比阻（SRF）从1.95×10?? m/kg降至3.91×10?? m/kg，含水率从86.6%降至76.15%。

3. 消毒与重金属稳定化

- 消毒原理：

- 高pH（>12）抑制微生物生长；

- ROS（活性氧）破坏细胞膜结构；

- 效果：粪大肠菌群灭活率>99.99%。

- 重金属固定：

- 提高pH使重金属形成氢氧化物沉淀；

- 氧化态As??→As??降低毒性；

- 数据：Cu??浸出浓度从25 mg/L降至1.2 mg/L。

四、与传统处理剂的对比分析

 

五、实际应用案例与技术参数

1. 同济大学中试项目

- 工艺：CaO?预处理（0.1g/gVSS）+ 厌氧消化（35℃）

- 结果：

- 污泥减量62.5%；

- VFA浓度达1424 mg/L；

- 消化周期缩短至15天。

2. 纳米CaO?深度脱水

- 材料：球状纳米CaO?（粒径<100nm）

- 参数：

- 投加量：3.68 mmol/gVSS；

- 脱水后含水率：60%-65%；

- 处理成本：约35元/吨。

3. 河道底泥修复

- 应用：

- 投加方式：原位注射（0.5g/kg底泥）；

- 效果：

- 底泥有机物从18%降至4%；

- 上覆水DO从1.2 mg/L升至5.8 mg/L；

- 磷释放抑制率达72%。

六、技术挑战与未来方向

1. 成本优化：

- 开发低成本纳米CaO?制备工艺；

- 探索与微波、超声联用技术减少投加量。

2. 长效性提升：

- 研究缓释型CaO?制剂，延长作用周期；

- 优化pH缓冲体系避免过度钙化。

3. 生态安全性：

- 评估长期使用对土壤微生物群落的影响；

- 建立重金属形态转化动态监测模型。

七、结论

过氧化钙通过其独特的氧化-碱性协同作用，在污泥处理领域展现出显著优势，尤其在提升消化效率、改善脱水性能和强化污染控制方面具有不可替代性。随着材料科学与联用技术的发展，其应用范围将进一步扩展，成为污泥资源化利用的关键技术之一。