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硫酸根自由基对污泥的预处理范文

时间:2022-09-24 02:47:17

硫酸根自由基对污泥的预处理

《大连工业大学学报》2014年第四期

1参数与测定方法

采用重量法测定污泥的破解率,采用重铬酸钾法测定SCOD[8],采用微波消解钼酸铵分光光度法测定TP浓度[9],采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定TN浓度[9],采用水杨酸-次氯酸盐光度法测定NH+4-N质量浓度,采用苯酚-硫酸法测定多糖质量浓度,采用考马斯亮蓝染色法测定蛋白质质量浓度。

2结果与讨论

2.1过硫酸钾投加量对污泥破解效果的影响微波功率400W、微波时间120s、ρ(SS)=7112mg/L,每克SS的K2S2O8投加量从0增加到0.4g,测试不同K2S2O8投加量对污泥破解率的影响,结果如图1所示。由图1可知,随着K2S2O8投加量的增加,污泥破解率呈上升趋势。这是因为随着K2S2O8投加量的增加,产生的硫酸根自由基(SO-4•)的量也随之增加,其氧化效果也随之增强,使污泥中的微生物细胞结构更充分地被破坏,污泥破解得更充分,去除效果更明显。虽然增加过硫酸钾的投加量能更有效地破解污泥,但是过多的过硫酸钾会产生大量的硫酸盐,对以后的厌氧消化反应起到抑制作用。

2.2微波功率对污泥破解效果的影响微波时间为90s、每克SS中K2S2O8投加量0.3g、ρ(SS)=8790mg/L、微波功率由80W增加到800W测试不同微波功率对污泥破解效果的影响,实验结果如图2所示。由图2可知,随着微波功率的增加,污泥破解率呈上升趋势。功率的增加,能加速过硫酸钾分解出硫酸根自由基,增强氧化能力,更充分地破坏污泥中微生物的细胞结构,加速污泥的破解。虽然增大功率能使污泥破解率增大,但微波功率过大,耗能也随之增大,会增加反应的运行成本;微波功率过小,反应不完全,不能充分破解污泥。本研究采用的方法是通过过硫酸钾对污泥进行处理,是化学破解方法,对污泥细胞的氧化能力较强,微波功率在600W的条件下反应效果最好[10]。

2.3微波时间对污泥破解效果的影响微波功率为400W、每克SS中K2S2O8投加量0.3g、ρ(SS)=8790mg/L、微波时间由30s增加到180s,测试不同的微波时间对污泥破解效果的影响。SCOD是污泥特性的一个重要指标[11],直接反映污泥的破解程度。实验结果如图3所示。由图3可知,随着微波时间的增加,SCOD总体变化先是呈上升趋势接着逐渐趋缓。微波时间在60s的时候SCOD出现了明显的变化,微滤时间120s时,SCOD质量浓度是原泥的3.5倍。微滤处理120s后,随着微波时间的变长,SCOD也趋于平缓,再增加时间污泥破解程度不明显。

2.4预处理后污泥上清液的参数变化微波功率为400W、每克SS中K2S2O8投加量0.3g、ρ(SS)=8790mg/L条件下测试预处理后的污泥上清液中总磷、TN、NH+4-N、多糖以及蛋白质质量浓度随微波时间的变化情况。

2.4.1总磷质量浓度的变化污泥一般是由胞外聚合物、细菌细胞、金属阳离子以及有机与无机颗粒组成的聚集体,其密度一般为1.002~1.006g/cm3,易于沉降。污泥总磷的含量是污泥资源化的常规指标之一,反映了污水生化处理过程对水中磷的去除能力的大小[11]。实验结果如图4所示。由图4可知,预处理破坏了胞外聚合物和细胞结构[12],使污泥微生物细胞中原来不溶性的有机物从胞内释放出来,成为可溶性物质[13]。微波时间越大,污泥破解得越多,由于污泥的破解,会释放一些含磷有机物[14],进而磷的浓度也随之变大,在微波时间180s时总磷的质量浓度比原泥增加了1.73倍。

2.4.2TN、NH+4-N质量浓度的变化由图5可知,污泥微生物里的一些含氮有机物,在硫酸根自由基的作用下,随着污泥的破解,会释放到上清液中,使上清液中TN质量浓度增大,由56.95mg/L增加到91.26mg/L。硫酸根自由基具有强氧化性,会进一步将有机氮化氧化矿化成无机氮即NH+4-N,所以氨氮的质量浓度呈上升趋势。

2.4.3蛋白质、多糖质量浓度的变化污泥中大多数蛋白质、多糖存在于微生物细胞中,EPS主要是由蛋白质和多糖组成,除此之外还有微量的核酸和腐殖质等[15]。实验的重点就是破碎细胞壁膜以释放出蛋白质、多糖[16]。由图6可知,蛋白质质量浓度由26.34mg/L增加到58.56mg/L,多糖质量浓度由13.65mg/L增加到44.11mg/L。上清液中蛋白质和多糖的质量浓度升高,是由于随着时间的增加,更多的污泥微生物细胞被破解,会释放出更多的蛋白质、多糖,对其后续的厌氧消化起着积极作用,加快厌氧消化速率。

3结论

增加K2S2O8投加量、微波时间以及微波功率,促进了污泥的破解,污泥的破解率呈上升趋势。当每克SS中K2S2O8投加量为0.3g、微波时间为120s、微波功率为400W时,污泥的破解率达到17.85%。在氧化剂的作用下,污泥中微生物的细胞结构被破坏,胞内的一些有机物被释放到污泥上清液中,使处理前的SCOD质量浓度由226.4mg/L提高到796.1mg/L,使TN质量浓度比处理前增加了60.24%;微生物胞外聚合物被分解,细胞瓦解,胞内物质释放到污泥溶液中,使蛋白质质量浓度由处理前的26.34mg/L增加到处理后的58.56mg/L,多糖质量浓度由13.65mg/L增加到44.11mg/L。

作者:于林孙德栋任晶晶王玲玲董晓丽马春单位:大连工业大学轻工与化学工程学院

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