Fe2+對城市污水處理廠剩余污泥厭氧溶胞破解的影響研究.pdf

1、城市污水廠利用污泥絮體中的活性微生物來處理高濃度污廢水能夠達到良好的處理效果，具有環(huán)保意義，但是產(chǎn)生的大量剩余污泥該怎么有效處理卻是一個隨之而來的嚴峻問題。城市污水廠剩余污泥中不僅含有揮發(fā)性脂肪酸和蛋白質(zhì)等有機物，還含有豐富的磷、氮等營養(yǎng)元素，具有潛在的回收利用價值。充分利用剩余污泥中的營養(yǎng)物質(zhì)和能源，既可使剩余污泥的處理不危及環(huán)境土地資源，又可節(jié)省污水廠對剩余污泥處理處置的額外運行費用，充分挖掘潛在的巨大資源并加以循環(huán)利用。溶胞技術(shù)正

2、是利用了這其中的資源而受到越多人的重視與關(guān)注，這種技術(shù)能夠促使污泥絮體里的微生物細胞壁裂分解，使細胞結(jié)構(gòu)變得細小，易于胞內(nèi)物質(zhì)溶出細胞壁，從而達到濃度減小的目的。目前國內(nèi)外大多數(shù)學者都是在外加碳源的情況下研究污泥的破胞機理，但是這往往與無外加營養(yǎng)物質(zhì)的自然反應狀態(tài)有很大差別，本文通過向城市污水廠的二沉池回流剩余污泥中一次性添加鐵鹽 FeSO4·7H2O，采用血清瓶搖床批次實驗研究在無外加碳源的情況下 Fe2+對剩余污泥厭氧條件下細胞釋放

3、氨氮、正磷酸鹽、COD以及產(chǎn) VFAs的效果，以及對污泥液相三維熒光光譜進行平行因子分析，得到了以下結(jié)論：
　　（1）在無外加碳源、恒溫（33℃）水浴震蕩（120r/min）的厭氧條件下，F(xiàn)e2+對污泥中微生物細胞的溶胞釋放營養(yǎng)物質(zhì)起到明顯的促進作用；當進水Fe2+由0mg/L逐漸升高到1450mg/L時，微生物受到刺激溶胞破壁釋放氮、磷及COD的能力隨Fe2+濃度的增高而逐漸增強，氨氮、正磷酸鹽及 COD最高濃度高達350mg/

4、L、135mg/L及2200mg/L，分別是對照組的5倍、11倍左右。反應第8天后各指標濃度不再大幅波動，污泥體系處于動態(tài)平衡；其產(chǎn)生的VFAs中乙酸最高濃度達到280mg/L，丙酸最高達到500mg/L，其三維熒光圖中主要有蛋白質(zhì)、輔酶 NADH及類富里酸，產(chǎn)甲烷過程中伴隨有少量的輔酶F420產(chǎn)生。并且檢測出乙酸和丙酸兩種主要的揮發(fā)性脂肪酸，20mg/LFe2+的污泥丙酸量在反應第五天達到500mg/L,800~1450mg/LFe2

5、+的污泥產(chǎn)乙酸量最高可達225mg/L。本次實驗并沒有發(fā)現(xiàn)高濃度的Fe2+（800~1450mg/L）對剩余污泥有毒害作用，綜合各指標變化情況以及經(jīng)濟性考慮，得出本實驗Fe2+添加量在200~350mg/L范圍內(nèi)時剩余污泥破胞釋放營養(yǎng)物質(zhì)即可達到良好效果。
　?。?）依據(jù)前期實驗結(jié)果，選擇200mg/LFe2+的定量投加，在此基礎(chǔ)上投加不同濃度的緩沖物質(zhì) NaHCO3，研究 Fe2+與 NaHCO3結(jié)合對污泥溶胞的作用，結(jié)果顯示N

6、aHCO3濃度為5g/L~20g/L時污泥破胞開始產(chǎn)生明顯的效果，中和高濃度Fe2+水解剩余污泥而帶來的多余的VFAs，避開VFAs積累對厭氧污泥的毒性，維持反應體系pH的穩(wěn)定，提高了丙酸轉(zhuǎn)化乙酸率，在反應第4天即提前進入產(chǎn)甲烷階段，并使得F420的熒光強度增強。
　?。?）剩余污泥的初始pH對其厭氧發(fā)酵的一系列反應都有很重要的影響，對一定Fe2+投加量的剩余污泥都進行溶胞前的pH預處理（pH分別為4、7、10），研究pH對厭氧污

7、泥溶胞及消化反應的影響。該結(jié)果表明在短期發(fā)酵時間（20天左右）內(nèi)將污泥初始pH調(diào)為酸性（pH=4.0）可以達到很好的溶胞破解效果，能夠比堿性及中性條件下獲得更多的溶解性氮、磷及COD，并能產(chǎn)生較高濃度的短鏈脂肪酸（乙酸和丙酸、丁酸），提高了污泥的生化降解能力,低pH的厭氧發(fā)酵環(huán)境有利于七水合硫酸亞鐵鹽中的鐵元素以游離態(tài)二價鐵離子形式存在于剩余污泥中。從平行因子分析中看出在pH=4時的熒光得分值最高，pH=10的其次，pH=7的得分值最小