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与磁化20 min后的污泥相比,同一磁场强度下磁化40 min的污泥沉降性能并没有明显改善,反而有所下降,说明并非磁化时间越长磁化效果就越好。污泥的沉降性能与磁场强度也没有呈现一定的线性关系。这是因为磁化处理的基本原理是破坏污泥的絮体结构,使污泥胶体脱稳,从而改善污泥的沉降性能;但磁化时间过长将破坏污泥的细胞结构,使微生物体发生溶胞现象,导致污泥溶液黏度增加,污泥沉降性能变差。
2.2 磁化处理对污泥比阻的影响
取200 mL污泥在23、45、55 mT的磁场强度下分别磁化10、20、30、40、50 min,测定磁化处理后污泥的比阻。一般认为比阻<5×1011 m/kg的污泥易于脱水,>1×1013 m/kg的污泥难以脱水。图 3为磁化处理对污泥比阻的影响。
图 3 磁化处理对污泥比阻的影响
由图 3可见,经磁化处理后,除磁场强度45 mT处理20、30 min时的污泥比阻有所增大,其余的污泥比阻均有一定程度的降低,脱水性能得到改善。在55 mT的磁场强度下磁化20 min,污泥比阻由原来的2.03×1013 m/kg下降到9.5×1012 m/kg,降幅近53%。污泥在磁铁产生的磁场中被磁场能量射线攻击,出于应激性污泥内部生物体迅速收缩,释放出细胞间隙水,污泥比阻快速下降。但当磁场能量释放一部分后,污泥絮体中的间隙水已经全部释放,其结构发生了变化,污泥絮体颗粒重新组合,吸收污泥溶液中的游离水充当自身间隙水,因而导致污泥比阻的反弹。
2.3 磁化处理对分形维数的影响
分形维数能够反映污泥的形态结构,而污泥结构变化与细胞物质的释放及污泥脱水性能有直接关系。在23、45、55 mT下分别磁化处理污泥,其分形维数变化见图 4。
图 4 磁化处理对分形维数的影响
由图 4可知,经过磁化处理后污泥分形维数变化不是很明显,磁场强度为23、55 mT时,污泥磁化后分形维数均有所增加,曲线呈先上升后下降、不停波动的趋势,污泥结构密实。而磁场强度为45 mT时,污泥的分形维数除磁化时间50 min外均低于原污泥的数值,且曲线呈上下波动趋势。由图 4可知,污泥分形维数均在20 min左右达到最大值。
磁化初期,污泥在磁场作用下释放出污泥间隙水,污泥变得更加密实。当污泥完全释放出间隙水,分形维数最大,污泥结构最为密实,此时污泥的脱水性能最好。随着磁化时间的延长,污泥间隙水释放完毕,结构发生相应变化,故容易发生重组使污泥颗粒间重新将一部分自由水包围起来,形成污泥间隙水,污泥结构变得疏松。
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