微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀資訊：
電力儀器資訊:【導(dǎo)讀】污泥是污水處理的副產(chǎn)物，隨著我國城市污水處理率的逐年提高,污泥產(chǎn)生量也急劇增加.污泥由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、膠體、各類微生物和有機(jī)、無機(jī)顆粒組成,含水率達(dá)到90%~99% ,如果處理不妥,將對(duì)生態(tài)情況造成極其嚴(yán)重的影響.厭氧消化手藝是實(shí)現(xiàn)污泥減量化、無害化和資源化的有效途徑,但傳統(tǒng)的厭氧消化工藝存在污泥生物降解性能低、設(shè)施占地大、產(chǎn)氣率及產(chǎn)氣量較低等缺點(diǎn).為克服這些缺點(diǎn)、提高污泥厭氧消化效率,從20 世紀(jì)70 年代起,包含污泥預(yù)處理,污泥與其他有機(jī)廢料結(jié)合消化,電解電池輔助污泥厭氧消化等研究報(bào)導(dǎo)接踵出現(xiàn).電刺激手藝是通過微電場(chǎng)刺激微生物生長(zhǎng),加快微生物新陳代謝的體例.研究表白電場(chǎng)可以影響細(xì)胞的代謝進(jìn)程、基因表達(dá)、細(xì)胞增殖、酶活力、膜的活動(dòng)性以及細(xì)胞膜的通透性.今朝,電刺激用于污水處理方面已有研究,然而操縱電刺激提高污泥厭氧消化效率的研究卻鮮有報(bào)導(dǎo).本研究基于以上理論根本,在污泥厭氧消化進(jìn)程中施加微電壓刺激,通過電刺激輔助污泥厭氧消化,提高沼氣產(chǎn)率以及揮發(fā)性固體有機(jī)物(VS去除率.pH 值是影響厭氧消化效果的重要因素之一 ,在本文的電刺激反器中,pH 值還會(huì)影響體系電阻從而影響電刺激效果.因此為了更好的操縱電刺激手藝強(qiáng)化污泥厭氧消化,本文固定0.6V 直流電壓,研究初始pH 值對(duì)厭氧消化進(jìn)程中沼氣產(chǎn)量、VS 去除率、氨氮、SCOD 濃度、揮發(fā)性脂肪酸(VFAs產(chǎn)量及其組分的影響,以期為后續(xù)開發(fā)實(shí)用的手藝和設(shè)備提供參考.
1 材料與體例
1.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)所用剩余污泥取自上海市閔行污水處理廠二沉池,濃縮后置于 4℃冰箱中保存待用.試驗(yàn)之前,將污泥濃度調(diào)節(jié)至 3.5%(TS 為 35g/L,其
具體理化性質(zhì)見表 1.
1.2 試驗(yàn)裝置與體例
圖 1 為反應(yīng)裝置,有效容積為 1L,采用雙層結(jié)構(gòu),外層為水浴夾套,保持中溫厭氧消化(35℃.采用活性碳纖維電極,電極尺寸是 12cm%26times8cm每個(gè)反應(yīng)器中插入兩對(duì)不異電極板以增大接觸面積.試驗(yàn)所用電源為遠(yuǎn)方 WY3101 直流穩(wěn)壓電源.
裝入污泥后。
用5mol/L鹽酸和5mol/L氫氧化鈉溶液,將反應(yīng)器初始 pH 值別離調(diào)節(jié)為 3、5、9、11剩余兩個(gè)反應(yīng)器不調(diào)節(jié)PH值，全國數(shù)百家企業(yè)的各種輕型電動(dòng)車(含電動(dòng)自行車的總產(chǎn)量預(yù)計(jì)已經(jīng)超過900萬輛。
設(shè)為對(duì)比組。反應(yīng)器啟動(dòng)之前，用高純氮?dú)獯得?min以驅(qū)除反應(yīng)器內(nèi)的空氣,包管整個(gè)反應(yīng)器處于嚴(yán)格厭氧情況.實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中采用磁力攪拌,前期每隔 3d 取樣,后期每隔 5d 取樣.
1.3 闡發(fā)體例
TS、 VS 采用重量法測(cè)定,pH采用 pHS-3C計(jì)測(cè)定,上清液中 SCOD、氨氮(NH 4 + -H、揮發(fā)性脂肪酸(VFAs經(jīng)過預(yù)處理后測(cè)定.污泥上清液是將污泥樣品在r/min下離心5min,使用孔徑為 0.45 %26microm 的微孔濾膜抽濾后所得.SCOD 以重鉻酸鉀法測(cè)定氨氮以水楊酸鹽法測(cè)定VFAs(乙酸、丁酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、戊酸采用氣相色譜法測(cè)定.氣相色譜測(cè)試條件為 : 檢 測(cè) 器 FID, 色 譜 柱 為 DB-FFAP:30m%26times0.25mm%26times0.25mm,載氣為氮?dú)?進(jìn)樣量為 1%26muL,進(jìn)樣口與檢測(cè)器的溫度別離為200℃和250℃.產(chǎn)氣組分采用日本島津 GC14B 型氣相色譜儀進(jìn)行闡發(fā).闡發(fā)條件:熱導(dǎo)池檢測(cè)器(TCD,DET TEMP 為120℃,柱子為TDX-02,柱溫設(shè)定為100℃,進(jìn)樣口溫度為 100℃,流量為 2mL/min.
2 結(jié)果與討論
2.1 初始 pH 值對(duì)污泥產(chǎn)氣效率的影響
圖 2 是各組積累沼氣產(chǎn)量轉(zhuǎn)變情況 .0.6V+ pH7 組 積累產(chǎn)氣量比 0V+pH7 組提高了 37.7%,表白電刺激對(duì)提高污泥厭氧消化產(chǎn)氣量有顯著影響.在施加 0.6V 電壓的各反應(yīng)器中,消化前 3d,除 0.6V+pH5 與 0.6V+pH7 組產(chǎn)氣量迅速增加上外,pH 值為 3、9、11 組產(chǎn)氣遲緩,這可能是因?yàn)檎{(diào)節(jié) pH 值 后 , 消化液的 pH 值太高或太低 , 抑制了產(chǎn)甲烷菌的活性 .3d 后,pH 值為 3、9 組產(chǎn)氣恢復(fù),產(chǎn)氣量逐漸增加,而 pH 值為 11 組產(chǎn)氣始終未能完全恢復(fù),產(chǎn)氣遲緩.反應(yīng)進(jìn)行到32d 時(shí),pH 值為 5、 9 組總產(chǎn)氣量均 比不控制 pH值組高 ,而 pH 值為 3、11 組的總產(chǎn)氣量則較著低于對(duì)比組.在圖 3 中,0V+pH7 與 0.6V+pH7 組在整個(gè)消化進(jìn)程中甲烷含量均無較著差別,說明0.6V電刺激對(duì)沼氣產(chǎn)量有較著提升,而對(duì)甲烷含量無顯著影響.在施加電壓的各反應(yīng)器中,調(diào)控初始 pH 值量較著比其他組低.初始 pH 值為 5、9 組不僅總產(chǎn)氣量高(圖 2,沼氣中甲烷含量也高于其他組.消化前9d內(nèi),這兩組的甲烷含量迅速升高并別離達(dá)到 55.4%和 60.6%9d 之后隨著可操縱基質(zhì)的削減,甲烷含量也響應(yīng)降落,消化結(jié)束時(shí)甲烷含量別離為 22.1%和 25.1%.綜合圖 2、 圖 3 結(jié)果,消化至 32d,實(shí)驗(yàn)組總甲烷產(chǎn)量別離為:1779mL(0.6V+pH9>1475mL(0.6V+pH5>1121mL(0.6V+pH7>502mL(0.6V+pH3>184mL(0.6V+pH11.因此,在0.6V 電刺激條件下,調(diào)節(jié)初始 pH 值為 3、11 時(shí)會(huì)抑制厭氧消化產(chǎn)氣而 pH 值為 5、9 時(shí)則會(huì)提高總沼氣量及沼氣中甲烷含量.
圖 4 為各組平均甲烷產(chǎn)率.此中 0.6V+pH9組甲烷產(chǎn)率最大,為 224mLCH 4 /g VS,比 0.6V+pH7 組 高 出 36% 其 次 是 0.6V+pH5 組 ,為169mLCH 4 /g VS.pH 值為 3、11 時(shí)甲烷產(chǎn)率較著低于其他組,這可能是因?yàn)檎{(diào)節(jié) pH 值為 3、11時(shí),污泥中大量有機(jī)物溶出,有機(jī)物負(fù)荷太高,抑制產(chǎn)甲烷菌活性.
2.2.1 初始 pH 值對(duì)污泥上清液中 SCOD 濃度的影響
在圖 5 中,第 0d 經(jīng)酸堿調(diào)節(jié)初始 pH 后,各組的 SCOD 含量均顯著提高,此中 pH 值為 9、11 組 SCOD 增量最大.這是因?yàn)椴迨炙釅A后污泥中微生物的細(xì)胞壁遭到不同程度粉碎,胞內(nèi)物質(zhì)釋放出來,SCOD 濃度響應(yīng)增加.各實(shí)驗(yàn)組 SCOD濃度峰值別離為:mg/L(0.6V+pH11>mg/L(0.6V+pH9>9800mg/L(0.6V+pH3>9084mg/L(0.6V+pH5>5945mg/L(0.6V+pH7. 表白在施加 0.6V 電壓的條件下,調(diào)控初始 pH 可加快污泥厭氧消化的水解進(jìn)程,促進(jìn)固體有機(jī)物的溶出并且堿性條件下(pH 值 9、11的 SCOD 濃度高于酸性組(pH 值 3、5.消化 3d 后,除 pH11組外其他各組 SCOD 均迅速降落,與產(chǎn)氣情況相一致( 圖 2.
2.2.2 初始 pH 值對(duì)污泥中揮發(fā)性固體有機(jī)物去除率的影響 VS 去除率是權(quán)衡污泥減量化的重要指標(biāo).厭氧消化進(jìn)程中 VS 去除率與產(chǎn)氣量通常呈正比例關(guān)系.研究結(jié)果中,初始 pH 值為48.9%,較著高于其他組(表 2.研究表白,調(diào)節(jié)污泥 pH 值為強(qiáng)酸或強(qiáng)堿時(shí),污泥絮體遭到粉碎,污泥中微生物吐露在極端情況中,產(chǎn)生融胞作用,VS 去除率響應(yīng)升高.此中堿處理時(shí)微生物細(xì)胞破裂與否的界限為11 而酸處理時(shí)微生物細(xì)胞破裂與否的界限為4 .因此初始 pH 值為3、 11 組的初期融胞作用顯著提高了 VS 去除率.
表 2 中,0.6V+ pH7 組 VS 去除率達(dá)到 32.2%,而0V+pH7僅為27.5%,說明電刺激可提高VS去除率.此外,pH 為 3、5、9、11 時(shí),VS 去除率均比不控制 pH 值時(shí)高 ,表白調(diào)控初始 pH 有益于促進(jìn)污泥減量化.
2.3 初始 pH 值對(duì)污泥產(chǎn)酸進(jìn)程的影響
厭氧消化進(jìn)程中 VFAs 總量轉(zhuǎn)變趨勢(shì)見圖 6,遍地理 VFAs 含量在前 3d 內(nèi)均迅速增加.此中VFAs 總量關(guān)系為:堿性組(pH 值為 9、 11>酸性組進(jìn)污泥產(chǎn)酸進(jìn)程,并且堿性條件下的產(chǎn)酸量更大.消化3~12d,各組VFAs濃度均顯著降落,并伴隨產(chǎn)氣量的增加(圖2.消化12d至
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