羅宿星，母應(yīng)丹，伍遠(yuǎn)輝

（遵義師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，貴州遵義563006）

污水處理廠剩余污泥含水率高（大于95%）、體積龐大、水分難以脫除，污泥的調(diào)理直接影響污泥的脫水效率[1]，調(diào)理可極大改善污泥的脫水性能。污泥調(diào)理最常見(jiàn)的是采用微波、超聲、輻射等物理調(diào)理，及添加氧化劑、酸、鹽、表面活性劑等化學(xué)調(diào)理[2]。但單獨(dú)使用物理調(diào)理和化學(xué)調(diào)理均存在一定的缺陷[3-4],目前不少學(xué)者使用物理和化學(xué)調(diào)理聯(lián)合，獲得了良好的效果[5-8]。

電化學(xué)方法調(diào)理污泥產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性·OH能破壞污泥的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，使污泥的脫水性能得到改善[9-10]。電化學(xué)污泥減量處理具有后續(xù)處理簡(jiǎn)單，占地面積小，管理方便等優(yōu)點(diǎn)。高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性，可破壞污泥的胞外聚合物（EPS），氧化分解后可生成具有良好絮凝能力的氫氧化鐵膠體，從而提高污泥的脫水性，且具有一定的殺菌能力，是一種多功能高效的綠色氧化劑[11]。本文采用電化學(xué)聯(lián)合高鐵酸鉀對(duì)污泥進(jìn)行了調(diào)理，改善了污泥的性能。

1 材料與方法

1.1 污泥來(lái)源及理化性質(zhì)

原污泥取自遵義市自來(lái)水有限責(zé)任公司高橋污水處理廠廢水處理系統(tǒng)的剩余污泥，靜置自然沉淀，傾倒上清液，置于4℃冰箱備用。污泥理化性質(zhì),見(jiàn)表1。

表1 本試驗(yàn)污泥樣品的理化性質(zhì)

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

電化學(xué)調(diào)理裝置為自制，材料為有機(jī)玻璃，內(nèi)徑為15cm的圓柱形反應(yīng)器，采用SW-17直流恒壓電源，總體積為3.0L；CST測(cè)定儀(304M，TritonElectronics)；高鐵酸鉀（上海麥克林生化科技有限公司），其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。本文實(shí)驗(yàn)向污泥中添加一定量的高鐵酸鉀后，充分?jǐn)嚢瑁o置20min，分別采用Ir/RuO2和Ti/RuO2作為陽(yáng)極和陰極，間距為4cm，電壓為30V，處理時(shí)間為120min，為增加污泥的導(dǎo)電性，加入0.2mol/L的NaCl作為支持電解質(zhì)。

1.3 測(cè)試指標(biāo)

測(cè)量污泥毛細(xì)吸水時(shí)間（CST）、粘度、污泥上清液中的總?cè)芙馕铩⒌鞍踪|(zhì)、多糖含量、Zeta電勢(shì)等物理量的變化值，探討電化學(xué)聯(lián)合高鐵酸鉀的調(diào)理效果。

采用考馬斯亮藍(lán)G-250方法測(cè)定污泥上清液中蛋白質(zhì)的含量；采用苯酚-硫酸法測(cè)定污泥上清液中多糖。

2 結(jié)果與討論

2.1 高鐵酸鉀投加量的影響

CST值是指污泥通過(guò)特定吸水濾紙產(chǎn)生的毛細(xì)吸水壓力從污泥中吸收水分，濾液滲透2cm所需的時(shí)間。CST值越小，說(shuō)明污泥的過(guò)濾脫水性能越好。在經(jīng)過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)確認(rèn)電化學(xué)聯(lián)合高鐵酸鉀對(duì)污泥的調(diào)理作用大于單獨(dú)電化學(xué)處理及單獨(dú)高鐵酸鉀處理后，調(diào)節(jié)污泥初始pH為10，探討了高鐵酸鉀投加量的影響。由圖1可知，隨著高鐵酸鉀投加量的增加，污泥的 CST值及粘度均先減少再增加。當(dāng)高鐵酸鉀投加量為0.15g/g時(shí)，污泥的CST值及粘度達(dá)到最低值。這可能是由于電化學(xué)作用過(guò)程中產(chǎn)生·OH能協(xié)同高鐵酸鉀的強(qiáng)氧化能力，嚴(yán)重破壞污泥絮體，產(chǎn)生的氫氧化鐵膠體有絮凝作用，降低了污泥的粘度，提高了污泥的脫水性能。但當(dāng)高鐵酸鉀投加量大于0.15g/g時(shí)，高鐵酸鉀氧化性過(guò)強(qiáng)，污泥絮體被過(guò)度破壞，導(dǎo)致污泥粒徑變小，粘度增加，不利于脫水。

2.2 污泥初始pH的影響

由圖2可知，CST值隨著污泥初始pH的增加而減少，當(dāng)pH為11時(shí)，CST值最小。這可能是由于隨著pH值增加，高鐵酸鉀穩(wěn)定性升高，氧化能力增強(qiáng)所致。當(dāng)pH值過(guò)大，高鐵酸鉀氧化性會(huì)減弱。

2.3 電化學(xué)聯(lián)合高鐵酸鉀調(diào)理對(duì)污泥破解的影響

污泥胞外聚合物（EPS）是在一定環(huán)境條件下微生物產(chǎn)生的高分子物質(zhì)，占污泥中總微生物量的60-80%[12]，主要成分為蛋白質(zhì)、多糖、DNA等聚合物，呈膠體結(jié)構(gòu)，EPS的分布及化學(xué)組成對(duì)污泥的脫水性能有重要影響。Houghton等[13]研究表明當(dāng)污泥中EPS的含量達(dá)到一定值時(shí)污泥的脫水性能最好。Higgins和Novak[14]研究表明蛋白質(zhì)和多糖的含量顯著影響污泥的脫水性能。本文研究了電化學(xué)聯(lián)合高鐵酸鉀調(diào)理對(duì)污泥破解的影響。如圖3所示，由圖可知，污泥上清液中總?cè)芙馕?、蛋白質(zhì)含量急劇增加，說(shuō)明污泥經(jīng)電化學(xué)聯(lián)合高鐵酸鉀調(diào)理后，污泥絮體結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，溶解性的有機(jī)物被大量釋放至水相，導(dǎo)致水相中總?cè)芙馕铩⒌鞍踪|(zhì)含量急劇增加，有利于改善污泥的脫水性能。多糖含量下降，這可能是釋放出的多糖被高鐵酸鉀氧化成了小分子物質(zhì)所致。

2.4 電化學(xué)聯(lián)合高鐵酸鉀調(diào)理對(duì)污泥Zeta電勢(shì)的影響

污泥中胞外聚合物（EPS）的含量直接影響污泥的帶電性及絮凝穩(wěn)定性，因含有羥基、磷酸基、磺酸基、羧基等集團(tuán)而使污泥表面帶負(fù)電，研究表明，當(dāng)膠體的Zeta電勢(shì)的絕對(duì)值大于20mV，表明膠體穩(wěn)定性良好[15]。由圖4可知，未處理前污泥Zeta電勢(shì)達(dá)到-32mV，污泥穩(wěn)定性良好，污泥脫水性能差。由圖可知，污泥經(jīng)電化學(xué)聯(lián)合高鐵酸鉀調(diào)理后，Zeta電勢(shì)增加，其絕對(duì)值小于20mV，說(shuō)明污泥結(jié)構(gòu)被有效破壞，EPS被分解，污泥表面帶負(fù)電基團(tuán)含量減少，Zeta電勢(shì)絕對(duì)值減少，有利于改善污泥的脫水性能。

3 結(jié)論

電化學(xué)聯(lián)合高鐵酸鉀調(diào)理污泥，能有效破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)，增加上清液的總?cè)芙馕?、蛋白質(zhì)的含量，降低污泥Zeta電勢(shì)的絕對(duì)值，有利于改善污泥的脫水性能。電化學(xué)聯(lián)合高鐵酸鉀調(diào)理污泥，作為一種化學(xué)與物理聯(lián)合調(diào)理新技術(shù)，對(duì)解決由于污泥水分難以脫除的技術(shù)瓶頸提供了一條新思路。