硫酸根自由基對污泥的預處理范文

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《大連工業大學學報》2014年第四期

1參數與測定方法

采用重量法測定污泥的破解率，采用重鉻酸鉀法測定SCOD［8］，采用微波消解鉬酸銨分光光度法測定TP濃度［9］，采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定TN濃度［9］，采用水楊酸－次氯酸鹽光度法測定NH＋4－N質量濃度，采用苯酚－硫酸法測定多糖質量濃度，采用考馬斯亮藍染色法測定蛋白質質量濃度。

2結果與討論

2．1過硫酸鉀投加量對污泥破解效果的影響微波功率400W、微波時間120s、ρ（SS）＝7112mg／L，每克SS的K2S2O8投加量從0增加到0．4g，測試不同K2S2O8投加量對污泥破解率的影響，結果如圖1所示。由圖1可知，隨著K2S2O8投加量的增加，污泥破解率呈上升趨勢。這是因為隨著K2S2O8投加量的增加，產生的硫酸根自由基（SO－4•）的量也隨之增加，其氧化效果也隨之增強，使污泥中的微生物細胞結構更充分地被破壞，污泥破解得更充分，去除效果更明顯。雖然增加過硫酸鉀的投加量能更有效地破解污泥，但是過多的過硫酸鉀會產生大量的硫酸鹽，對以后的厭氧消化反應起到抑制作用。

2．2微波功率對污泥破解效果的影響微波時間為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測試不同微波功率對污泥破解效果的影響，實驗結果如圖2所示。由圖2可知，隨著微波功率的增加，污泥破解率呈上升趨勢。功率的增加，能加速過硫酸鉀分解出硫酸根自由基，增強氧化能力，更充分地破壞污泥中微生物的細胞結構，加速污泥的破解。雖然增大功率能使污泥破解率增大，但微波功率過大，耗能也隨之增大，會增加反應的運行成本；微波功率過小，反應不完全，不能充分破解污泥。本研究采用的方法是通過過硫酸鉀對污泥進行處理，是化學破解方法，對污泥細胞的氧化能力較強，微波功率在600W的條件下反應效果最好［10］。

2．3微波時間對污泥破解效果的影響微波功率為400W、每克SS中K2S2O8投加量0．3g、ρ（SS）＝8790mg／L、微波時間由30s增加到180s，測試不同的微波時間對污泥破解效果的影響。SCOD是污泥特性的一個重要指標［11］，直接反映污泥的破解程度。實驗結果如圖3所示。由圖3可知，隨著微波時間的增加，SCOD總體變化先是呈上升趨勢接著逐漸趨緩。微波時間在60s的時候SCOD出現了明顯的變化，微濾時間120s時，SCOD質量濃度是原泥的3．5倍。微濾處理120s后，隨著微波時間的變長，SCOD也趨于平緩，再增加時間污泥破解程度不明顯。

2．4預處理后污泥上清液的參數變化微波功率為400W、每克SS中K2S2O8投加量0．3g、ρ（SS）＝8790mg／L條件下測試預處理后的污泥上清液中總磷、TN、NH＋4－N、多糖以及蛋白質質量濃度隨微波時間的變化情況。

2．4．1總磷質量濃度的變化污泥一般是由胞外聚合物、細菌細胞、金屬陽離子以及有機與無機顆粒組成的聚集體，其密度一般為1．002～1．006g／cm3，易于沉降。污泥總磷的含量是污泥資源化的常規指標之一，反映了污水生化處理過程對水中磷的去除能力的大?。?1］。實驗結果如圖4所示。由圖4可知，預處理破壞了胞外聚合物和細胞結構［12］，使污泥微生物細胞中原來不溶性的有機物從胞內釋放出來，成為可溶性物質［13］。微波時間越大，污泥破解得越多，由于污泥的破解，會釋放一些含磷有機物［14］，進而磷的濃度也隨之變大，在微波時間180s時總磷的質量濃度比原泥增加了1．73倍。

2．4．2TN、NH＋4－N質量濃度的變化由圖5可知，污泥微生物里的一些含氮有機物，在硫酸根自由基的作用下，隨著污泥的破解，會釋放到上清液中，使上清液中TN質量濃度增大，由56．95mg／L增加到91．26mg／L。硫酸根自由基具有強氧化性，會進一步將有機氮化氧化礦化成無機氮即NH＋4－N，所以氨氮的質量濃度呈上升趨勢。

2．4．3蛋白質、多糖質量濃度的變化污泥中大多數蛋白質、多糖存在于微生物細胞中，EPS主要是由蛋白質和多糖組成，除此之外還有微量的核酸和腐殖質等［15］。實驗的重點就是破碎細胞壁膜以釋放出蛋白質、多糖［16］。由圖6可知，蛋白質質量濃度由26．34mg／L增加到58．56mg／L，多糖質量濃度由13．65mg／L增加到44．11mg／L。上清液中蛋白質和多糖的質量濃度升高，是由于隨著時間的增加，更多的污泥微生物細胞被破解，會釋放出更多的蛋白質、多糖，對其后續的厭氧消化起著積極作用，加快厭氧消化速率。

3結論

增加K2S2O8投加量、微波時間以及微波功率，促進了污泥的破解，污泥的破解率呈上升趨勢。當每克SS中K2S2O8投加量為0．3g、微波時間為120s、微波功率為400W時，污泥的破解率達到17．85％。在氧化劑的作用下，污泥中微生物的細胞結構被破壞，胞內的一些有機物被釋放到污泥上清液中，使處理前的SCOD質量濃度由226．4mg／L提高到796．1mg／L，使TN質量濃度比處理前增加了60．24％；微生物胞外聚合物被分解，細胞瓦解，胞內物質釋放到污泥溶液中，使蛋白質質量濃度由處理前的26．34mg／L增加到處理后的58．56mg／L，多糖質量濃度由13．65mg／L增加到44．11mg／L。

作者：于林孫德棟任晶晶王玲玲董曉麗馬春單位：大連工業大學輕工與化學工程學院