不同pH值条件下柠檬酸对剩余污泥细胞裂解和脱水性能的影响

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柠檬酸以成本低、容易获得、没有毒性以及容易分解等优势,被广泛应用于各个生产领域中。柠檬酸在全球的广泛应用,导致每年有大量的柠檬酸废水需要处理。而柠檬酸废水的处理,会遗留含有高浓度柠檬酸的剩余污泥。柠檬酸也作为一种有机强酸,广泛应用于市政剩余污泥的预处理中。
  本论文以剩余污泥为研究对象,通过测定毛细管抽吸时间(CST)、胞外聚合物(EPS)和胞内结合水等参数,研究了柠檬酸在不同初始pH条件下对污泥中EPS破坏和细胞裂解的影响。在超声强度为2W/mL、超声时间为5min时的超声波作用下,污泥细胞外面的EPS可以被剥离出来。通过分析可溶性蛋白质、多糖、DNA和结合水的处理前后变化,加上SEM、粒径分析等辅助手段,来探究柠檬酸处理对剩余污泥EPS和细胞膜的裂解程度。从污泥脱水速度和污泥脱水程度这两个方面来探讨柠檬酸对污泥脱水性能方面的影响。通过分析实验结果,我们总结出如下结论:
  (1)柠檬酸对剩余污泥产生溶胞作用的最佳处理条件是pH=4和0.05g/gSS的柠檬酸。在这个条件下,除了紧密结合的胞外聚合物(TB-EPS)外,柠檬酸对可溶性的胞外聚合物(S-EPS)和松散结合的胞外聚合物(LB-EPS)表现出较强破坏力。同时可以破坏污泥的细胞膜,释放出细胞内的物质。S-EPS和LB-EPS含量分别由4.92增至41.43,2.27增至5.49mg/gVSS,而TB-EPS含量从12.35降至5.01mg/gVSS。
  (2)柠檬酸可以有效地破坏剩余污泥的絮体结构,释放出胞内结合水。在最佳处理条件下,细胞内结合水含量由1.23降至0.41g/gDS,减少程度达到66.67%。通过柠檬酸处理后,上清液中可溶性蛋白质、多糖以及DNA的含量增加,而且LB-EPS中有机物质和腐殖酸也得到了释放。
  (3)柠檬酸可以有效的提高污泥的脱水程度。表现在经过柠檬酸的预处理后,污泥EPS的絮体结构破碎,细胞膜裂解,里面大量的胞内结合水以及内容物被释放出来,提高了污泥的脱水程度。
  (4)柠檬酸对污泥的脱水速度没有改善。在一系列的pH值实验中,CST值都是呈现先增大后减少的趋势,由于柠檬酸的一个特性-抗絮凝性,单独的柠檬酸对污泥的脱水速度是没有改善的。
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