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图 1 污泥SCOD随各因素的变化
在热碱处理过程中pH和温度对污泥释放SCOD的影响是高度显著,为了进一步验证SCOD随温度和pH的变化趋势,进行了验证试验,试验结果见图 2.
图 2 热碱处理对污泥SCOD的影响
从图 2可以看出,SCOD随pH升高而升高,当温度低于175℃时,SCOD随温度升高而增加,但当温度高于175℃时,SCOD值随温度的升高而降低,这个结果与前面结果一致. Dwyer等研究表明,高温处理下污泥中还原糖的醛基和氨基酸中的氨基会发生美拉德反应,生成难降解的褐色多聚氮. 210℃时污泥的胞内物质多糖被大量释放并在高温下生成大量褐色难降解物质,从而导致单位污泥SCOD在210℃低于175℃. 2.2 不同热碱预处理条件对污泥浓度的影响
热碱预处理后,污泥中部分不溶性物质转化为溶解性物质,使污泥浓度降低. 按正交设计表(表 1)进行热碱处理后污泥的SS和VSS减少率如表 2所示,其极差及方差分析见表 4. 从中可知,污泥SS和VSS减少率的极差大小均为:pH>温度>时间>污泥浓度. 结合方差分析结果可知,这4个因素对污泥SS和VSS影响的显著性均为pH值、 温度和处理时间是显著,污泥浓度是不显著. 因此,这 4个因素对污泥SS和VSS影响的显著性顺序为:pH>温度>时间>污泥浓度.
表 4 污泥SS、 VSS正交试验极差及方差分析 1)
根据表 2中的试验结果,可以得到污泥SS、 VSS减少率随4个因素的变化(图 3). 从图 3中可知,SS、 VSS减少率随处理时间延长和污泥浓度升高而升高,但随污泥浓度的增加幅度小,这一变化规律与文献一致. 此外,SS、 VSS减少率随温度的升高呈先升高后降低的趋势,此趋势与文献一致. 但是,SS、 VSS减少率却随pH的升高呈先降低后升高的趋势. 图 3表明,在本试验条件下,4个因素对热碱处理降低SS、 VSS的最佳组合条件为:污泥浓度36.55 g ˙L-1、 pH 12.5、 温度175℃和处理时间60 min. 对比单位污泥SCOD和污泥浓度(SS和VSS)的变化(表 2、 图 1和图 3)可知,4个因素对3个参数的影响相似,这主要是由于污泥SCOD的释放来源于污泥絮体和微生物细胞的破裂、 融胞所释放的有机物,有机物释放会使一部分不溶性物质转化为溶解性物质,从而降低污泥浓度.
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