(1吉林建筑大学市政与环境工程学院，长春 130118；2长春科技学院建筑工程学院，长春 130600）
基金项目：吉林省大学生创新创业训练计划项目(2017G11033)
摘要：本研究采用电化学技术对剩余污泥进行预处理，研究了在极板间距为2.0cm、电解时间30min条件下，改变工作电压，测定剩余污泥经电化学处理后污泥性质的变化情况，研究得出电化学处理能有效将剩余污泥中有机质溶出，在极板间距为2.0cm，工作电压为30V，电解时间30min条件下，SCOD较处理前提高150%，MLVSS去除率达16.4%。
关键词：剩余污泥；电化学；预处理；污泥性质
1.前言
采用生物法的污水处理厂运行过程中会产生大量剩余污泥，随着废水处理量的增加，剩余污泥的产量也大幅增长[1]。目前，较为常用的处理方法是对污泥进行厌氧消化处理，一方面可以实现生物污泥减量、减容，为后续处理提供便利；另一方面污泥在厌氧消化过程中产生氢气、沼气等能源。但污泥中大部分有机质包含在微生物细胞壁内，不易被利用，为提高污泥厌氧发酵效率需对剩余污泥进行预处理来提高其有机质利用效率[2-4]。
电化学预处理可有效地将难生物降解有机物分解，并破坏微生物细胞壁，使其内有机质溶出，本研究以不锈钢板为阴极，以钛涂钌电极为阳极，探讨了电化学预处理对剩余污泥性质的影响[5]。
2.试验材料与方法
2.1污泥特性
本试验所用污泥取自长春市某污水处理厂浓缩池污泥，该厂采用氧化沟工艺，污泥取回后置于4℃条件下保存。
2.2试验方法
电化学预处理试验装置为有机玻璃反应器，有效容积3.5L，阴极板采用钢板；阳极板采用RuO2/Ti，电源为RD-2002稳压直流电源。反应器内设有JB90-SH数显搅拌机防止试验过程中的污泥分层。在污泥浓度为23.24 g/L、极板间距为2.0 cm、电解时间20 min的条件下，调整工作电压为10V、20V、30V、40V、50V，考察不同工作电压对剩余污泥性质的影响。
3.试验结果与讨论
3.1工作电压对剩余污泥性质的影响
在直流电场作用下微生物细胞壁、细胞膜破裂，其内细胞质溶出，增加其被厌氧发酵菌利用的效率。
3.1.1 工作电压对污泥SCOD的影响
试验期间检测不同电压作用下剩余污泥SCOD变化情况。由试验结果可知，经电化学处理后，剩余污泥上清液中SCOD较处理前均有升高，且工作电压越大，上升的量也越多。工作电压为10 V时，SCOD增长率仅为15.7%，电压为30 V时，SCOD增长率达到147.9%，工作电压升至50 V时，SCOD增长率高达430.4%。
3.1.2 工作电压对污泥MLVSS去除率的影响
试验中对于污泥MLVSS的测定数据表明，工作电压的升高有助于污泥MLVSS去除。工作电压为10 V时，污泥MLVSS几乎无变化，工作电压为30 V时，MLVSS去除率上升至16.40%，电压为40 V时与30V相差不大，当电压升至50V时去除率达到52.79%。
3.1.3 工作电压对污泥NH3-N的影响
电化学氧化作用可以去除水中NH3-N，污泥的去除率随着工作电压的增大而减小，NH3-N去除率由28.87%（工作电压为10V）下降到6.55%（工作电压为50V）。工作电压增大，污泥溶胞释放NH3-N量大于电化学去除的NH3-N量，故造成NH3-N去除率降低。
3.1.4 工作电压对污泥TP去除率的影响
电化学处理将电能转化为化学能，对污泥中有机、无机污染物质进行氧化及还原反应，进而凝聚去除污染物，电化学处理可将污泥上清液中TP沉淀去除。工作电压的大小影响TP去除效率，工作电压在1030V之间时，随着工作电压的升高TP去除率越来越大，在工作电压为20V时，TP去除率达到49.21%，工作电压升至30V时，TP去除率20V时相差不大。此后，随着电压的增加，TP去除率反而降低，主要是高电压条件下污泥TP溶出量较电化学去除量高，造成电压升高TP去除率下降。
3.1.5 工作电压对污泥VFA去除率的影响
试验期间还检测了电化学处理前后污泥上清液中VFA的变化情况。经电化学处理后污泥上清液中VFA浓度较处理前有提升，处理后VFA增长率随着工作电压升高而降低，分析认为，工作电压增加后，从污泥中溶出的VFA速度较电化学降解VFA速度低造成的。
试验期间还检测了运行过程中水温变化情况，发现水温与工作电压成正比，当电压为50 V时，水温已达54.5℃，表明有大量电能转化成热能，影响电能的利用率，结合工作电压和电解后温度、SCOD、VFA等指标变化情况，分析认为工作电压为30 V时，处理效果较好。
4.结论
（1）电化学处理能有效将剩余污泥中有机质溶出，在极板间距为2.0cm，工作电压为30V，电解时间30min条件下，SCOD较处理前提高150%，MLVSS去除率达16.4%。
（2）电化学处理对污泥氨氮、TP有一定去除效果，工作电压为30V，工作电压越大污泥有机质溶出越多，但从经济上考虑，工作电压控制在30V为宜。
（3）电化学处理可增加污泥上清液中VFA浓度，处理后VFA增长率随着工作电压升高而降低。
参考文献
[1]赵庆祥.污泥资源化技术[M]. 北京：化学工业出版社，2002：176-179.
[2]何岩，周恭明.剩余污泥减量化技术的研究发展[J]. 环境技术.
[3]韩卫清.电化学氧化法处理生物难降解有机化工废水的研究[D].南京理工大学,2007.
通讯作者：陆海，博士，副教授，从事水处理方面的研究。
论文作者:黄阳阳1 李广1 陆海2 任贺2 万鑫1 杨旺1
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年3月下
论文发表时间:2018/9/11
标签：污泥论文; 电压论文; 电化学论文; 工作论文; 剩余论文; 有机质论文; 条件下论文; 《新材料.新装饰》2018年3月下论文;