污泥深度脱水药剂对胞外聚合物的影响

三等奖·291·污泥深度脱水药剂对胞外聚合物的影响王静黄瑛(东南大学能源与环境学院南京210%)摘要为了研究化学药剂对污泥脱水性能的影响,采用化学方法对污泥进行调质。通过测定污泥滤液和污泥固体中胞外聚合物(EPS)的含量,考察化学药剂添加量对EPS中蛋白质、多糖、DNA的影响。结果表明,向污泥中投加聚丙烯酞胺(PAM)、氯化铝(AICI:)和生石灰,脱水后污泥的含水率明显下降,污泥滤液中蛋白质、多糖都有明显的增加,而DNA含量几乎不变。当改变氯化铝(AICI:)投加量时,滤液中多糖的增加较蛋白质明显;当改变生石灰的投加量时,滤液中蛋白质的增加量远大于多糖的变化。进一步研究显示,这三种化学药剂之所以可以改善污泥的脱水性能,主要与其能改变污泥的表面性质,促进污泥胶体中蛋白质、多糖的释放,减少胞外聚合物有关。关键词化学调质胞外聚合物表面性质污泥脱水性能一、引言胞外聚合物(EPS)是附着在微生物细胞壁上不溶于水的大分子有机多聚物,主要来源包括污泥的进水基质、微生物的新陈代谢以及微生物的细胞自溶「’」。胞外聚合物(EPs)的化学组成十分复杂,主要成分为蛋白质、多糖、核酸,其中蛋白质和多糖占总量的70%一80%,而核酸含量相对较低「2」。污泥EPs对污泥絮体表面电荷、生物絮凝、沉降与污泥脱水具有重要影响「3」。因此,研究EPS对于研究污泥深度脱水机理具有重要的意义。胞外聚合物是通过环绕细菌细胞分子物的高度水合作用和它自身在凝聚中的作用而对污泥脱水效果产生影响的。陈银广「4,5」等研究了酸和表面活性剂对活性污泥脱水效果、沉降效果和EPs的影响,其研究结果表明,酸和表面活性剂通过改变污泥絮体的表面性质,降低了EPS含量,释放出间隙水,从而提高了污泥的脱水效果和沉降效果。Huoghtol「6」等人发现,EPS含量与脱水性能之间存在的不是简单的线性关系。污泥中聚合物的逐渐增加使毛细脱水时间(CavillarySuc-tiolTimes,CST)略微降低,在17.Zm扩gMLS时CST达到最小值,继续增加聚合物时其脱水性能又下降。Huoghtol「6」认为适量的EPs能帮助絮体增大进而可以提高污泥的脱水能力,但过量了不但没有帮助,反而会因为本身结合水而使污泥脱水能力下降。相关研究表明,多数情况下,EPs中亲水性的多糖对污泥脱水不利,而关于蛋白质的作用还存在争论。有研究发现「7」,蛋白质被分解会引起絮体解散,说明蛋白质有利于脱水;然而,Huoghtol等人「6」发现消化后EPs中蛋白质增加却使污泥的脱水性能降低了。本文研究化学调质污泥深度脱水中化学药剂种类与用量对污泥脱水性能和EPS含量的影响,进而解释EPS变化对污泥脱水的影响,为污泥深度脱水技术提供理论依据。二、材料与方法(一)材料污泥取自南京江心洲污水处理厂脱水污泥。污泥的含水率为76.5%,有机质含量为34.0%。*基金项目:南京市环保局科研项目(201006);南京市住房和城乡建设委员会科研课题(201006);江苏省科技厅社会发展课题(BE2O12738);江苏省环保厅科研课题(201002);南京市科委青奥项目(201205045)。·292·中国环境科学学会学术年会论文集(2031)(二)EPS的提取本文选用甲醛一NaoH法「8」提取污泥中EPS:取样品污泥稀释液25ml(将含水率为67.5%的原泥稀释成含水率为97.0%的泥浆),在600OG下离心smin,撇去上清液;向剩余污泥中加人缓冲溶液(Zmmol/LNa3pO、,4mmol/LNaHZpO4,gmmol/LNaCI,lmmol/LKCI,pH=7),直到溶液恢复至25ml;向预处理后的污泥溶液中加人0.15ml的36.5%甲醛溶液,搅拌0.sh;再加人25ml0.O4mmol/LNaOH溶液,在搅拌器中以30r/mni搅拌lh;在600oG下离心10mni,用0.2卜m微孔滤膜过滤,滤液用于分析EPS。(三)实验步骤取原泥稀释液25ml(将含水率为76.5%的原泥稀释成含水率为97.0%的泥浆),采用甲醛-NaOH法测定EPS含量,记为EPS。。取10ml污泥于250ml烧杯中,依次加人化学药剂(无机药剂为AIC13和生石灰,有机絮凝剂为聚丙烯酞胺PAM),经小型压滤机压滤,得到滤液和泥饼。取与原泥相同固体质量的压滤后泥饼,加水25ml,稀释成97%的泥浆,再用甲醛一NaoH法测定其EPS含量,记为EPSC。滤液取25ml,同样用甲醛一NaOH法测定其EPS含量,记为EPSf。(四)分析方法蛋白质的测定采用紫外分光光度法(UV一VISspeetrophotometer752),测定Zsonm处吸光度,对照标准曲线计算蛋白质浓度「9」。多糖的测定采用葱酮·H2504比色法,即高温下糖类会被浓H2504脱水生成糠醛或糠醛衍生物,