基于μs-PEF的城市剩余污泥微生物細(xì)胞破解研究.pdf

1、隨著我國(guó)城市化水平的不斷提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，污水排放量和處理量逐年提高。剩余污泥作為污水處理的主要副產(chǎn)物，其產(chǎn)量也急劇增加，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境和居民健康。厭氧消化是目前廣泛采用的污泥處理手段，但其效率因大量有機(jī)成分被束縛在微生物細(xì)胞膜內(nèi)而降低。破解微生物細(xì)胞從而提高厭氧消化效率對(duì)于污泥處理具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。本文提出基于脈沖電場(chǎng)技術(shù)的剩余污泥微生物細(xì)胞破解方法，旨在通過(guò)電場(chǎng)誘導(dǎo)細(xì)胞膜產(chǎn)生電穿孔，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞膜的破解。研究了脈沖

2、電場(chǎng)參數(shù)、處理?xiàng)l件和預(yù)施電暈等因素對(duì)脈沖電場(chǎng)破解微生物細(xì)胞效果的影響，主要工作如下:
　　1、基于電阻隔離型Marx發(fā)生器原理，設(shè)計(jì)了緊湊型高壓脈沖電源。選取電容為儲(chǔ)能元件，采用單片機(jī)產(chǎn)生同步觸發(fā)信號(hào)控制絕緣柵雙極型晶體管開(kāi)斷，產(chǎn)生指數(shù)衰減脈沖波形。波形參數(shù)為:上升沿τr=5μs;脈寬τw=45μs;重復(fù)頻率fmax=100Hz;幅值Emax=0kV～65kV。
　　2、選取城市剩余污泥為試樣，采用脈沖電源和平行板電極構(gòu)建脈

3、沖電場(chǎng)處理系統(tǒng)，對(duì)剩余污泥試樣進(jìn)行破解處理。測(cè)量脈沖電場(chǎng)處理前后污泥試樣的溶解性化學(xué)需氧量，計(jì)算有機(jī)成分滲出指數(shù)K，分析脈沖電場(chǎng)幅值、重復(fù)頻率以及處理時(shí)間、處理溫度對(duì)污泥微生物細(xì)胞破解效果的影響。結(jié)果顯示，細(xì)胞內(nèi)有機(jī)成分滲出指數(shù)K隨脈沖電場(chǎng)幅值和處理溫度的升高，均急劇增大;隨PEF處理時(shí)間延長(zhǎng)，滲出指數(shù)K逐漸增大;隨PEF重復(fù)頻率升高，滲出指數(shù)K和破解能效η均逐漸降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明脈沖電場(chǎng)幅值和處理溫度對(duì)破解效果影響較顯著。
　　

4、3、采用多針-板電極產(chǎn)生電暈，對(duì)污泥試樣實(shí)施預(yù)處理后，再進(jìn)行脈沖電場(chǎng)破解處理。測(cè)量處理前后溶解性化學(xué)需氧量變化率ΔS％，評(píng)估電暈引發(fā)形式、電壓幅值、交流電壓頻率和脈沖電場(chǎng)幅值對(duì)微生物細(xì)胞破解效果的影響。結(jié)果顯示，采用電暈單獨(dú)處理污泥，能使污泥SCOD增大。向污泥施加正極性直流電暈，ΔS％隨電壓升高而減小;向污泥施加負(fù)極性直流電暈，ΔS％隨電壓升高而增大。采用正電暈-PEF處理污泥，ΔS％隨電壓升高先增大后減小;采用負(fù)電暈-PEF處理污泥