基于μs-PEF的城市剩余污泥微生物細(xì)胞破解研究.pdf

1、隨著我國城市化水平的不斷提高和環(huán)保意識的增強(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技術(shù)的剩余污泥微生物細(xì)胞破解方法，旨在通過電場誘導(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、電場參數(shù)、處理?xiàng)l件和預(yù)施電暈等因素對脈沖電場破解微生物細(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。選取電容為儲能元件，采用單片機(jī)產(chǎn)生同步觸發(fā)信號控制絕緣柵雙極型晶體管開斷，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、沖電場處理系統(tǒng)，對剩余污泥試樣進(jìn)行破解處理。測量脈沖電場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，分析脈沖電場幅值、重復(fù)頻率以及處理時間、處理溫度對污泥微生物細(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隨脈沖電場幅值和處理溫度的升高，均急劇增大;隨PEF處理時間延長，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)果表明脈沖電場幅值和處理溫度對破解效果影響較顯著。
　　

4、3、采用多針-板電極產(chǎn)生電暈，對污泥試樣實(shí)施預(yù)處理后，再進(jìn)行脈沖電場破解處理。測量處理前后溶解性化學(xué)需氧量變化率ΔS％，評估電暈引發(fā)形式、電壓幅值、交流電壓頻率和脈沖電場幅值對微生物細(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