合禾环境科技（天津）有限公司 天津 300171
摘要：目前，我国的科技发展十分迅速，含氯氧化剂可以破坏污泥絮体，加快固体物质的溶解，促进污泥中有机质和氨氮等物质的溶出，该文主要研究了二氧化氯（ClO2）、次氯酸钠（NaClO）、次氯酸钙（Ca（ClO）2）3种含氯氧化剂对污泥水解特性的影响，以污泥中蛋白质（SPN）、碳水化合物（SPS）、化学需氧量（SCOD）、氨氮（NH4+-N）和磷酸盐（PO43--P）的溶出情况为评价指标。结果表明：ClO2可以促进污泥中SCOD的溶出，当ClO2投加量为20.00mg/gTS时，污泥上清液中的SCOD是初始值的24.02倍，NaClO促进污泥水解溶出SPN、SPS方面要强于Ca（ClO）2和ClO2，分别是初始值的10.51、12.85倍。而向污泥中加入Ca（ClO）2后PO43--P含量有所下降，当其投加量为52.98mg/gTS时，PO43--P的浓度仅为0.014mg/gTS。
关键词：污泥；含氯氧化剂；水解特性
引言
从20世纪70年代开始，国外、国内油田就开展了含油污泥处理的技术研究，研究出的方法在实际应用中都存在着一些需要改进的问题。如生物修复技术存在着的修复周期长及一些大分子有机污染物生物降解难的问题，可以采用氧化处理含油污泥技术作为生物修复的前处理方法，这种技术是将强氧化剂注入含油污泥中，将石油烃污染物转化为更易于生物降解的化合物，从而使污染物的毒性降低甚至消除。这样可以增加生物修复的效率和经济可行性。本文通过实验研究优化选择含油污泥氧化处理的氧化剂。
1材料与方法
1.1污泥初始特性
试验中所用污泥为剩余污泥，取自天津市某污水处理厂回流污泥泵房，污泥取回后静置24h，排去上清液后的污泥作为初始污泥，其初始性质如表1所示。
表1污泥初始特性
其中所得SRF值越大，说明过滤时污泥的阻力越大，污泥越难脱水，一般认为污泥的SRF值在（1~4）×1012m/kg之间时，进行机械脱水较为适宜，SRF在（5~9）×1012m/kg之间时，污泥处于中等难脱水状态，而当SRF>10×1012m/kg时，污泥难脱水。
2结果与讨论
2.1有机质的溶出情况
氧化剂投加量逐渐增高条件下，污泥上清液中SPN、SPS、SCOD溶出的浓度变化过程分别见图1、图2和图3。由图1可以看出污泥上清液中溶出的SPN、SPS、SCOD的浓度都随着ClO2投加量的增加而增加。当ClO2投加量为20.00mg/gTS时，SPN、SPS、SCOD含量从初始时的2.70、0.43、4.60mg/gVS增加到23.19、4.57、115.20mg/gVS，分别增加了7.59、9.53、24.02倍。说明在污泥中投加ClO2十分有利于有机质的释放，且促进作用由大到小排列为SCOD>SPS>SPN。因为ClO2具有强氧化性，可以破坏污泥絮体的结构，使得胞外聚合物（EPS）释放到液相中，也使得污泥细胞壁破裂，使细胞内的有机质释放到污泥溶液中，增加了溶解性有机质的含量。研究也证明了ClO2可以破坏污泥使一部分有机质从固态污泥转入液相中，从而引起污泥上清液中SCOD等的上升。
由图2可见，向污泥中投加NaClO也可促进污泥中有机质的释放。随着NaClO投加量的增加，污泥上清液中溶出的SPN、SPS、SCOD含量均逐渐增多，当NaClO投加量为55.17mg/gTS时，SPN、SPS、SCOD的含量从初始时的2.59、0.49、3.66mg/gVS增加到29.81、6.82、72.75mg/gVS，分别增加了10.51、12.85、18.90倍。对比对3种物质释放促进作用由大到小排列为SCOD>SPS>SPN。有研究结果表明NaClO具有的强氧化性，对细胞壁有较强的吸附穿透性可以损坏细胞膜，使蛋白质、多糖等释放出来。变化如图3所示。污泥上清液中溶出的有机质浓度随着Ca（ClO）2投加量的升高而升高。相比SPS、SPN和SCOD的含量增加较多，当Ca（ClO）2投加量为52.98mg/gTS时，其上清液中的SPN和SCOD的浓度从3.02mg/gVS和3.96mg/gVS增加到的22.24mg/gVS和47.61mg/gVS，分别是初始污泥的6.36和11.02倍。Ca（ClO）2与ClO2相似，具有强氧化性，可使得污泥细胞壁破裂，释放细胞内的有机质，从而引起上清液中有机质含量的升高。另外，由于作者前期研究表明，碱性环境可以强化碳水化合物特别是蛋白质的溶出，而Ca（ClO）2溶于水后可呈现碱性，这更利于污泥中蛋白质的溶出。
2.2次氯酸钠对污泥脱水性能及水解特性的影响
从图4中可看出随着次氯酸钠投加量的增加，污泥的SRF和SCOD均逐渐增加，当次氯酸钠投加量为55.17mg/gTS时，SRF达到最大值为116.61×1012m/kg，污泥已处于难脱水状态。经图4发现，次氯酸钙和次氯酸钠同为次氯酸根起氧化作用的氧化剂，但脱水效果却有很大差异，基于两者差别主要在于阳离子不同，分析脱水效果不同的原因可能是污泥中的离子也影响污泥的脱水性能。Higgins和Novak很早就研究了阳离子对污泥沉降和脱水性能的影响，结果表明，污泥中添加二价离子之后，污泥的脱水性能能迅速改善，污泥中钠离子浓度太高则不利于污泥沉降和脱水。
结语
（1）向污泥中投加一定量的ClO2、Ca（ClO）2、NaClO均能促进污泥中有机质的释放。当ClO2投加量为20.00mg/gTS时，污泥上清液中SCOD含量比初始值增加了24.02倍，当NaClO投量为55.17mg/gTS时，SPN和SPS分别增加了10.51和12.85倍。（2）对比3种含氯氧化剂，在促进蛋白质和碳水化合物溶出方面，NaClO要明显大于Ca（ClO）2和ClO2，在碱性条件下更有利于污泥中蛋白质和碳水化合物的溶出；ClO2对SCOD的释放特别有利，其不但促进了污泥中蛋白质和碳水化合物的溶出，还促进了其它有机质的溶出；而Ca（ClO）2中因含有Ca2+，使其对有机质的溶出不如前两者。
参考文献
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[2]宫常修，蒋建国，杨世辉.超声波耦合Fenton氧化对污泥破解效果的研究：以粒径和溶解性物质为例[J].中国环境科学，2013（2）：293-297.
论文作者:沈旺
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/6/5
标签：污泥论文; 有机质论文; 氧化剂论文; 碳水化合物论文; 量为论文; 蛋白质论文; 上清液论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;