污泥厭氧消化過程胞外聚合物變化對脫水性能的影響研究.pdf

1、城市污水處理廠污泥的產(chǎn)生量大，是一種性質(zhì)復(fù)雜、污染物含量高、潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)巨大的污染物，需要及時(shí)處理和處置，實(shí)現(xiàn)減量化、穩(wěn)定化和無害化。污泥厭氧消化為當(dāng)前許多大中型污水處理廠污泥穩(wěn)定化處理的主流工藝，而厭氧消化水解速率是限速步驟，不完全的消化過程則會(huì)導(dǎo)致污泥的脫水性能惡化，其影響機(jī)理則與消化過程中污泥有機(jī)物組成及結(jié)合狀態(tài)變化有關(guān)。為研究消化過程中污泥脫水性能的演化及其與有機(jī)物組成及結(jié)合狀態(tài)的相關(guān)性，探索污泥厭氧消化改善其脫水性能的技術(shù)方法

2、；實(shí)驗(yàn)對比了超聲預(yù)處理和無處理直接厭氧消化兩種工況下，污泥脫水性能的變化，采用離心和超聲波法將污泥由外到內(nèi)依次分為粘液(Slime)層、疏松結(jié)合的胞外聚合物(LB—EPS)層和緊密結(jié)合的胞外聚合物(TB—EPS)層及細(xì)胞(Pellet)層。研究了各層有機(jī)物、粒徑及金屬離子的變化及對脫水性能的影響，得到的主要結(jié)論如下。 (1)在34d的消化過程中，超聲預(yù)處理工況表現(xiàn)了強(qiáng)化有機(jī)物降解的作用，污泥的總懸浮固體(TSS)和揮發(fā)性固體(

3、VSS)去除率有所提高，分別為52.6％和55.2％；而無預(yù)處理工況相應(yīng)的TSS和VSS去除率分別為45.4％和47.9％。 (2)污泥中的有機(jī)物組分主要為蛋白質(zhì)和多糖，兩者之和占污泥總有機(jī)物的65％—76％。超聲處理對污泥蛋白質(zhì)在各層中的分布有明顯影響，無預(yù)處理時(shí)，污泥蛋白質(zhì)主要分布在Pellet層和TB—EPS層，Slime層和LB—EPS層分布則較少，而超聲處理后，蛋白質(zhì)發(fā)生了從內(nèi)而外的轉(zhuǎn)移，主要分布在Pellet層和S

4、lime層。同時(shí)兩種工況下污泥蛋白質(zhì)的降解模式也有所不同，隨著消化反應(yīng)的進(jìn)行，前者Slime層蛋白質(zhì)所占的比例逐漸增大，而后者Slime層和LB—EPS層的蛋白質(zhì)在減少。兩種工況下污泥外部(Slime層和LB—EPS層)的蛋白質(zhì)與該部分的Fe離子濃度的相關(guān)性均較強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)分別是R2=0.9671(p=0.0036)和R2=0.9657(p=0.0033)，表明Fe離子在污泥外部蛋白質(zhì)的絮凝架橋方面發(fā)揮了重要作用。 (3)兩種

5、工況下污泥的脫水性能變化明顯不同。無預(yù)處理污泥在消化過程中的脫水性能顯著變差，而超聲處理后污泥脫水性能隨消化反應(yīng)的進(jìn)行逐漸提高。無預(yù)處理污泥的毛細(xì)吸水時(shí)間CST與其Slime層中蛋白質(zhì)顯著相關(guān)(R2=0.893，p=0.007)；而對于超聲處理后污泥，CST不但與Slime層中蛋白質(zhì)正相關(guān)，同時(shí)還與LB—EPS層中蛋白質(zhì)顯著相關(guān)(R2=0.882，p=0.002)；總體來說，污泥絮體外部可溶性部分(Slime層和LB—EPS層)的蛋白質(zhì)

6、對其脫水性能有重要影響，R2分別為0.9930(p=0.0027)和0.9835(p=0.0049)。 (4)利用三維熒光光譜(3DEEM)測定了超聲預(yù)處理污泥消化過程中熒光強(qiáng)度的變化，主要的熒光峰是兩個(gè)與色氨酸有關(guān)的類蛋白峰，第1個(gè)峰的激發(fā)/發(fā)射光譜(Ex/Em)在225/340—350nm(PeakA)，第2個(gè)峰的激發(fā)/發(fā)射光譜(Ex/Em)在280-285/340—350nm(PeakB)。在消化過程中，Slime層和L