（环境工程专业论文）应用电化学法进行污泥减量技术研究.pdf

童堂垩三奎耋三兰堡圭兰竺丝兰 摘要 污( 废) 水处理过程是将水中的污染物变成不可溶的固体( 污泥) 或无害的 气体，从而达到净水的目的。如果对于废水处理过程中产生的污泥处置不当，必 将对环境造成二次污染。当今世界现有的污泥处理、处置的方法都是基于城市污 水和有机废水生物处理后不可避免会产生剩余污泥，为了防止污染环境而不得不 将其处理或利用。然而，现有的污泥处理技术成本都比较高，污泥处置比较困难， 国内还没有非常合适的方法来处置污泥，污泥的出路堪忧。很好地解决污泥处理 处置的问题对于降低污水处理厂处理成本、充分发挥其保护环境的作用具有重要 的意义。 本课题的研究以“三化”和“清洁生产”原则为基础，研究电化学法进行污 泥减量的可行性。本文对采用电化学法进行污泥减量的技术进行了系统的研究， 研究主要包括两方面的内容： l 、电化学法对污泥微生物的溶胞效果研究 ( 1 ) 通过静态试验，研究电解污泥后对污泥混合液中s c o d 、磷酸盐、氨氮、 硝酸盐氮含量的影响以及对污泥s v i 的影响，验证电化学法的化学溶胞作用以及 采用电化学法进行污泥减量的可行性。 ( 2 ) 通过单因素实验，确定电解污泥反应的最佳参数。 2 、电解污泥减量化运行方式对整个处理系统的影响研究 ( 1 ) 通过小试研究，考察采用电化学法进行污泥减量后活性污泥处理系统中 污泥产率的削减情况。 ( 2 ) 考察采用电化学法进行污泥减量后，对整个污水处理系统运行状况的影 响，及其对整个污水处理系统出水的s c o d 、磷酸盐、氨氮含量和污泥s v i 的影 响。 试验结果表明： ( 1 ) 当电解极板阳极采用石墨、阴极采用钢板时，利用电化学法进行污泥减 量的最佳参数为：极板问距为2 3 c m 、极板电压为3 6 v 、反应时问为5 0 m i n 、电解 质投加量占污泥处理量的7 5 ； ( 2 ) 当电解极板阳极采用石墨、阴极采用钢板时，利用电化学法处理污泥， 青岛理工大学工学硕士学位论文 开始时随着电解反应的进行污泥上清液中s c o d 、氨氮含量迅速升高，升高到一 定值后随着反应时间的进一步延长，氨氮的增值变化趋向于平稳，而s c o d 有下 降的趋势： ( 3 ) 当电解极板阳极采用石墨、阴极采用钢板时，利用电化学法处理污泥， 开始时污泥混合液中磷酸盐含量会有所升高，但随着反应时间的延长，由于铁离 子的存在，污泥混合液中磷酸盐含量呈现下降趋势，甚至达到零； ( 4 ) 当电解极板阳极采用石墨、阴极采用钢板时，利用电化学法进行污泥减 量，可改善污泥的沉降性能； ( 5 ) 通过小试研究，验证采用电化学法进行污泥减量是可行的。将静态试验 中得出的最佳试验条件运用到连续试验中，可以使整个系统的污泥排放周期达到 2 5 天，大大的降低了污泥的产生量，同时可以改善污泥沉降性能，避免污泥膨胀； 出水c o d 。，基本能满足城镇污水处理厂污水排放一级标准；出水氨氮含量比较高， 但可以较好的解决磷酸盐的去除问题。 关键词：污泥减量；电化学法；s b r ；污泥；上清液 i i 童塑堡三查兰三兰堡圭兰竺竺兰 a b s t r a c t s e w a g et r e a t m e n tp r o c e s si st h ep r o c e d u r ew h i c ht u r nc o n t a m i n a t o ri n t o s o l i d w a s t eo rg a s t h es l u d g e ，a ss o l i dw a s t e ，p r o d u c e db ys e w a g et r e a t m e n tp l a n t ，i fn o t d i s p o s e dp r o p e r ly ，w i l lb r i n gs e c o n d a r yp o l l u t i o nt oe n v i r o n m e n t p r e s e n t l nb a s e do n t h a tw a s t ew a t e rt r e a t m e n tc a l lb r i n gl a r g en u m b e r so fe x c e s sb i o l o g i c a ls l u d g e ，t h e t r e a t m e n ta n dd i s p o s a lo fs e w a g es l u d g es h o u l db ed o n ei no r d e rt op r e v e n tt h ep o i l u - t i o no ft h ee n v i r o n m e n t h o w e v e r , i ti sd i f f i c u l t yt od i s p o s es l u d g e ，t h e r ei sn oa p p r o p r i a t em e t h o dt ot r e a ti t ，t h eo u t l e to fs l u d g ei sm o r ea n x i o u s t h u s i tc a nb es e e n ，i th a s i m p o r t a n tm e a n i n gt or e d u c et h ed i s p o s a lc o s to ft h es e w a g et r e a t m e n tp l a n ta n de x e r t e n v i r o n m e n tp r o t e c t i o na c t i o ns u f f i c i e n t l yb ys o l v i n gt h ep r o b l e mo ft h ed i s p o s a lo f s l u d g ep r i m e l y i nt h i sp a p e r , t h ef e a s i b i l i t yo fs l u d g er e d u c t i o nb ye l e c t r o c h e m i s t r yi ss t u d i e d a n de l e c t r o c h e m i s t r yi sa p p l i e di nt h es l u d g er e d u c t i o n t h em a i nc o n t e n t so ft h i sr e - s e a r c hi n c l u d et w op h a s e s ： 1 t os t u d yt h er e s u l to f d i s s o l v i n gt h ec e l lo f t h em i c r o o r g a n i s mi nt h es l u d g e ， ( 1 ) t od e t e r m i n et h ee f f e c to fe l e c t r o l y z i n gs l u d g eo nt h es c o d 、p h o s p h o r u s 、 a m m o n i an i t r o g e n 、n i t r a t e s 、a m m o n i an i t r o g e na n dt h es v ii nt h em i x e dl i q u o rt o v a l i d a t et h ee f f e c to fc e l ld i s s o l v i n gb ye l e c t r o l y z i n gs l u d g ea n dt h ef e a s i b i l i t yo f s l u d g er e d u c t i o nb ye l e c t r o l y t e ； ( 2 ) t od e t e r m i n et h er a n g eo fe l e c t r o l y z i n gs l u d g eb yt h es i n g l ef a c t o re x p e r i m e n t ； 2 t os t u d yt h er e s u l to fe l e c t r o l y z i n gs l u d g ei nt h es y s t e mo f w a s t ew a t e rt r e a t m e n t ( 1 ) t oi n v e s t i g a t et h ec o n d i t i o no ft h er e d u c t i o no ft h ee x c e s ss l u d g ew h i c hb e t r e a t e db ys m a l ls c a l et e s t ； ( 2 ) t od e t e r m i n et h ee f f e c to fe l e c t r o l y z i n gs l u d g eo nt h es c o d 、p h o s p h o m s 、 a m m o n i an i t r o g e na n dt h es v ia n do p e r a t i n gs t a t ei nt h es y s t e mo fw a s t e w a t e rt r e a t m e n t t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t e d ： ( 1 ) w h e nt h ep o l a rp l a t ea r eg r a p h i t ea n o d ea n ds t e e lc a t h o d e ，t h eo p t i m a lr a n g e s o fe l e c t r o l y z i n gt h es l u d g ea r et h a tt h es p a c i n gi n t e r v a lo fp o l a rp l a t ei s2 3 c m ，t h e e l e c t r i cp r e s s u r eo f p o l a rp l a t ei s3 6 v , t h er e a c t i o nt i m ei s5 0 m i n ，a n dt h eq u a l i t yo f e l e c t r o l y t ea c c o u n t sf o r7 5 i nt h et o t a lt r e a t m e n ts l u d g e ： ( 2 ) w h e nt h ep o l a rp l a t ea r eg r a p h i t ea n o d ea n ds t e e lc a t h o d e ，a tb e g i n ，t h ec o n t e n t i i i 童堂堡三查茎三耋堡兰耋堡鎏兰 o fs c o da n da m m o n i an i t r o g e ni nt h em i x e dl i q u o rw i l lt r e m e n d o u si n c r e a s e ，h o w e v e r ，w i t ht h ee x t e n s i o no ft i m e ，t h ec o n t e n to fa m m o n i an i t r o g e nt r e n ds t a b i l i z a - t i o n ，b u tt h eq u a l i t yo fs c o d t r e n df a l l ； ( 3 ) w h e nt h ep o l a rp l a t ea r eg r a p h i t ea n o d ea n ds t e e lc a t h o d e ，a tf i r s t ，t h ec o n t e n t o ft h ep h o s p h o r o u si nt h em i x e dl i q u o rw i l li n c r e a s e ，h o w e v e r ，w i t ht h ee x t e n s i o no f t i m e ，b e c a u s eo ft h ee x i s t e n c ei o no ff e ，t h ec o n t e n to ft h ep h o s p h o r o u si nt h em i x e d l i q u o rw i l lf a l l ，e v e nn o te x i s t ； ( 4 ) w h e nt h ep o l a rp l a t e sa r eg r a p h i t ea n o d ea n ds t e e lc a t h o d e ，t h es v ic a nb er e d u c e da f t e re l e c t r o l y z i n gs l u d g e ； ( 5 ) t h ee l e c t r o l y z i n gs l u d g ei sf e a s i b l et or e d u c es l u d g eb ys m a l ls c a l et e s t t h e c y c l i co fs l u d g ed i s c h a r g ec a ne x t e n dt o2 5d a y sb ye l e c t r o l y z i n gs l u d g e a tt h es a n l e t i m e ，t h es v ic a nb ei m p r o v e d ；t h eq u a l i t yo ft h ec o d c o ft h eo u t l e tw a t e rc a nr e a c h t ot h ef i r s tg r a d eo fd o m e s t i cw a s t e r ；t h eq u a l i t yo ft h ea m m o n i an i t r o g e ni sc o m p a r a t i v e l y h i g h ，b u ti tc a ns o l u t et h ep r o b l e mo f t h ec o n t e n to f p h o s p h o r u s k e yw o r d s ：s l u d g er e d u c t i o n ，t h em e t h o do fe l e c t r o l y z i n g ，s b r ，s l u d g e ，l i q u o rs u p e b n a t a n t , 童堂竺三奎兰三兰竺圭兰竺尘圣 第1 章绪论 污水处理的实质是将水中的大部分污染物变成不可溶的固体( 污泥) 、水、水 溶物和c 0 2 等，从而达到净化水的目的。活性污泥法是目前世界上应用最广泛的 污水生物处理技术之一，这一方法因其处理效率高、运行稳定、占地少的优点在 水处理中发挥着重要的作用。但它一直以来存在着一个最大的弊端，就是在处理 污水的过程中会产生大量的剩余污泥。而剩余污泥中含有大量有机物以及如重 金属离子等有害物质，并且还含有很多病原微生物、寄生虫卵等，若不对其进行 处理处置，会严重污染环境。 1 1 国内外常用污泥处理处置方法及存在问题 1 1 1 常用污泥处理处置方法 目前，污泥处理大多数采用浓缩、消化、脱水、干燥等方法，这些方法都是 污泥减容的方法，没有从根本上改变污泥的特性；对于污泥处置，国际上根据剩 余污泥的特性，先后提出了稳定化、无害化和资源化的要求，主要方法见图1 1 。 ，农田回用 i 园林绿化 一土地利用 t i p t p t i r 。s h e n g h l i n 等 5 1 - 5 2 1 也研究了纺织废水的电化学法处理并 回用的：i ：艺。a p o s t o l o sg v1 v s s i d e s 等i ：5 3 】用圆柱状固定床电极对制革厂生产废水进 行了消毒，也得到了较好的结果。经电解处理后，c o d c r 去除率为5 2 ，总苯类化 合物去除率9 5 6 ，氨一氮去除率6 4 5 ，硫化物去除率1 0 0 ，同时，可生化性也大 大增强了。l l d i as z p y r k o w l c z 等 5 4 1 用t i p t 和t i p 仉r 电极也处理了制革厂废水，结果 1 6 青岛理工大学工学硕士学位论文 表明电解过程不仅能去除有机物，而且也有去除氮的作用，在c l 存在时间接氧化 过程更加明显，几乎完全除去，这预示着电解过程不仅可以作为预处理、二级处 理，在合适的条件下也可以作为深度处理工艺。垃圾渗滤液的b o d 5 c o d c r 为0 1 o 2 ，是一种典型的生物难降解废水【5 5 ，经电解处理后，其b o d ，c o d e r 可提高至 o 5 ，可生化性良好 5 6 _ 5 ”。值得特别指出的是，电解技术还有脱氮的作用，这点 在废水的深度处理中显得尤为重要，关于这一点，国内也有研究【5 8 _ 6 0 1 。 目前，国内电化学法水处理的研究应用己有一定的基础，然而和国外相比较 还显得很零碎，不系统，又多集中在重金属及氰离子废水处理方面。随着电解技 术的发展，在其他领域也慢慢得到应用。马志毅等【6 lj 研究了电凝聚对悬浮物和有 机物去除的功效，并对7 种废水进行了电解工艺的研究，得至f l c o d e r 的去除率介于 8 1 8 1 3 之间；b o d 5 的去除率介于5 5 6 7 9 5 之间；悬浮物去除率平均为 9 5 0 3 ：浊度去除率平均为8 9 3 。范彬，曲久辉【6 2 】等研究了异养电极生物膜联 合反应器脱除地下水中的硝酸盐，得出当处理4 i e j 酸盐氮浓度为4 0 m g l 的进水时， 反应器的脱氮率为9 8 以上，出水的亚硝酸盐的浓度在0 1 m 扎以下。许文林等 6 3 】 研究了用固定床化学反应器来处理含铜废水，用这类反应器可有效处理含c u ”、 p b 2 + 、a 一、h g + 等重金属离子的废水，使水质达到排放标准，同时回收相应的金 属，是一种经济有效的处理方法，目前国外已有成功的中试装置和工厂。杨卫身 等科】研究了用复极性固定床电极处理偶氮类染料活性蓝和络合染料活性艳绿废水 的效果，c o d c r 去除率可达到5 0 以上，脱色率可达9 8 以上：对于葱醒染料废水， 脱色率近1 0 0 ，c o d 去除率可达9 0 以上。赵少陵等1 6 封用活性炭微电极电解处理印 染废水和染料废水，结果表明：在色度去除方面总体上并不比广泛使用的f e n t o n 试剂逊色，有的染料废水用电化学法处理优于f e n t o n 试剂法。王蓉沙等 6 6 】研究了用 电絮凝法处理油田污水，他们应用电絮凝浮选法对油田3 类污水进行处理研究证 实，炼油厂含油污水含油量去除率达9 6 ，s s 去除率达9 7 ：钻井污水浊度去除率 达至1 j 9 6 8 ，c o d 去除率达到9 7 5 ：采油污水浊度去除率达9 6 1 ，含油量去除率 可达到1 0 0 。以上各项指标均低于国家污水综合排放标准，而且设备简单，操作 方便，易实现自动化管理。周大佐【6 7 用电化学法与生物法结合起来处理微污染水， 与单纯的生物膜法相比，电化学法与生物膜法结合工艺的主要优点体现在利用电 极上，一是利用电极作为生物膜的载体，二是利用电场微电解水释放出的一为反 硝化提供供氢体。生物反硝化需要原水有足够大的c n t ：i ：才能顺利进行，因此常常 1 7 青岛理工大学工学硕士学位论文 需要外加碳源。而微污染水中的有机物含量相对较低，所以利用电解产生的游离 h + 是一种解决措施。数据表明，亚硝酸盐氮去除率可达8 5 - - 9 5 ；硝酸盐氮去除 率比单纯生物膜法提高近2 0 3 0 ，可达6 0 8 0 ；c o d 去除率可达4 1 5 0 ：说明采用这种方法处理微污染水不仅可能，而且可以更加彻底地去除硝酸盐 氮，很地控制亚硝酸盐氮的生成。此外，曾抗美等人嘲还用电絮凝法制各给水， 这是因为，电化学法具有设备简单，操作比较方便的优点，过程中不需要加入添 加剂，可同时去除水中的有机物、细菌、浊度、有毒金属和其他毒物，是一种很 有前途的给水净化方法，研究表明，用电絮凝法处理受污染天然水体时，细菌与 浊度的去除效果十分明显，c o d 的去除效果也比较显著，连续运行时，出水水质 稳定。 电化学法也可以用于给水处理，国内外均有这方面的报道 6 1 - 6 2 】，在这些文献 中，使用的处理器就是固定床电极。研究表明，其杀菌效果十分明显，为电化学 法的应用开辟了新的领域。 1 6 本课题研究的目的、意义及主要内容 1 6 1 研究目的、意义 剩余污泥减量化是在2 0 世纪9 0 年代才提出的对剩余污泥处置的新概念，目 前国内外对剩余污泥减量化方面的技术研究较少，且目前的研究方向主要集中在 解偶联减量技术的研究上，而以电化学法作为污泥减量化的主要手段的研究在国 外鲜有报道，在国内基本上还处于空白。本课题研究了在活性污泥处理系统中采 用电化学法削减剩余污泥产量的主要技术措施，考察其对活性污泥微生物的溶胞 效果，确定用于污泥减量化运行的最佳工艺参数，并通过连续流试验同常规运行 的活性污泥法相比较，确定在常规活性污泥法系统中引入污泥减量技术后整个系 统污泥产量的变化情况以及减量化运行方式对系统运行情况和出水水质的影响， 以确定把电化学技术运用于剩余污泥减量化的可行性。 通过本课题的研究开发出一套适合我国国情的污泥减量技术，这对于解决目 前城市污水处理厂普遍面临的污泥处理费用高、污泥处置困难的问题提供了一条 崭新的思路，为污泥减量化技术的发展起到了一定的推动作用，具有一定的理论 指导意义和推广应用价值。 青岛理工火学工学硕士学位论文 1 6 2 主要研究内容 本课题以电化学法为主要技术手段，研究其在活性污泥法系统中降低污泥产 量的可行性，为污泥减量技术的研究提供一条崭新的思路。 本课题主要从以下几方面进行研究： ( 一) 电化学法对污泥微生物的溶胞效果研究：在基于隐性生长的污泥减量 技术中减量效果的好坏关键在于溶胞的效果，通过溶胞使固态的有机成分变成液 态，再回到曝气池中进行二次基质的降解，在本部分研究中主要考察采用电化学 法处理能否实现对污泥微生物的溶解。 ( 1 ) 通过单因素试验，确定电解质投加量、极板间距、极板电压、反应时间 四者组合的最佳状态： ( 2 ) 研究采用电化学法进行污泥减量后对污泥混合液中s c o d 、磷酸盐、氨 氮、硝酸盐含量的影响以及对污泥s v i 的影响，验证电化学法的化学溶胞作用以 及采用电化学法进行污泥减量的可行性； ( 二) 电解污泥减量化运行方式对整个处理系统的影响研究 ( 1 ) 通过小试研究，考察采用电化学法进行污泥减量后活性污泥处理系统中 污泥产率的削减情况； ( 2 ) 考察采用电化学法进行污泥减量后，对整个污水处理系统运行状况的影 响，及其对整个污水处理系统出水的s c o d 、磷酸赫、氨氮含量和污泥s v i 的影 响。 2 1 试验概况 2 1 1 试验设备 2 1 1 1 设备规格 控制变压器 整流桥 电解槽 石墨极板 钢板 电线 第2 章静态试验结果及分析 b k 一3 0 0 + k b p c 3 5 1 0 2 5 0 2 5 0 4 0 0 2 0 0 x 3 0 0 2 0 0 x 3 0 0 若干 中国人民电器集团 中国人民电器集团 自制 青岛盛林石墨磨具厂 自制 2 1 1 2 设备结构图 电解试验设备结构图见图2 - 1 。 2 1 2 试验因素 本次静态试验结合试验现状主要考虑四个因素： 极板间距：由于受电解槽和极板厚度限制，极板间距分别为3 1 c m 、2 3 c m 、 1 - 8 c m 、1 4 c m ： 电压：受变压器的限制，控制电解电压分别为2 4 v 和3 6 v ； 电解质( 海水) 投加量：考虑到将来的运行费用，电解质投加量分别为电 解槽有效体积的2 5 、5 、7 5 、1 0 ，投加量 分别为0 ，5 l 、1 o l 、1 5 l 、2 o l ； 反应时间：每隔1 0 m i n 取样，最长时间为6 0 m i n 。 通过对以上四个影响因素的研究，确定电解槽电解污泥的最佳控制参数。 青岛理工大学工学硕士学位论文 图2 - 1 电解槽结构图 f i g 2 1d i a g r a m so f t h ee l e c t r i ct a n k 2 1 3 分析方法 水质分析以c o d c r 、氨氮、磷酸盐、n o a - n 、n 0 2 - n 、m l s s 等为监测指标， 分析方法参照国家环境保护局编著水和废水监测分析方法( 1 9 9 7 年版) 中的 标准方法( 见表2 1 ) 。 表2 - 1 分析方法 t a b l e2 - 1 a n a l y s i st e c h n i q u e 监测指标分析方法 c o d 。， 氨氮 磷酸盐 n 0 1 一n n o ，n m l s s 快速消解法 钠氏试剂比色法 铝酸铵分光光度法 马钱子碱比色法 分光光度法 便携式测定仪测定 青岛理工大学工学硕士学位论文 2 1 4 主要仪器及试剂 2 1 4 1 主要仪器 酸碱滴定装置 电子分析天平 架盘药物天平 分光光度计 电热鼓风干燥箱 便携式m l s s 计 北京医用天平厂 u n i c ou v - 2 0 0 0 龙口市先科仪器公司 r o y c em o d e l7 1 1 2 1 4 _ 2 主要试剂 浓硫酸( g r ) ，钼酸铵( a r ) ，硫酸亚铁铵( a r ) ，1 ，1 0 - 菲哕啉( ，碘化汞( a r ) ， 酒石酸钾钠( a r ) ，抗坏血酸( a r ) ，酒石酸锑钾( a r ) ，马钱子碱( a r ) ，硫代硫酸钠 ( a r ) ，重铬酸钾( a r ) ，氢氧化钠( g r ) ，碘化钾( a r ) ，硫酸汞( a r ) ，硫酸银( a r ) 2 2 试验方法 本试验电解质( 海水) 取自山东省青岛市团岛污水厂近海，海水的盐度为2 4 ； 污泥取自山东省青岛市团岛污水处理厂的污泥回流池。 将污泥一次性投加到电解槽中，每隔1 0 m i n 取一次混合水样，取样体积 1 0 0 m l ，把混合水样过滤后，取上清液进行各水质指标分析。 试验过程中，主要监测在不同的极板间距、电解电压、电解质投加量的条件 下，随着反应时间的增加，污泥上清液氨氮、硝酸盐氮、磷酸盐、c o d 。以及污 泥浓度的变化趋势。 2 3 试验结果及分析 2 1 3 1 电化学法处理对污泥溶胞效率的研究 在此试验中，电解池中极板材料采用：阳极极板为石墨、阴极极板为钢板 采用单因素试验方法，对各试验因素进行试验研究。 童垒矍三查兰三兰堡当兰堡丝兰 2 3 1 1 不同因素对污泥上清液氨氮的影响 试验结果见表2 - 2 至表2 - 5 。 表2 - 2 极板间距为3 1 c m 时污泥上清液氨氮增值量变化表 ：! ! ! ! ! ! ：! 垒竺竺! ! ! ! ! ! 竺壁! ! ! ! 堡翌! 坐! ! ! ! ! 翌坚些! ! ! ! ! ! ：! ! 翌! ! 旦! 垡! ! ! ! ! ! 生旦! ! 型旦! 型! 电解 电解电压为2 4 v电解电压为3 6 v 时间 电解质投加量与污泥体积比值 电解质投加量与污泥体积比值 ( r a i n ) 0 0 2 5 5 o 7 5 1 0 0 02 5 5 o 7 5 1 0 注：l 、表中数据单位为m g l ： 2 、表中零值表示电解后的污泥上清液中氢氮浓度比未电解前的氨氮浓度没有升高。 表2 3极板间距为2 3 c m 时污泥上清液氨氩增值量变化表 ! ! ! ! ! ! ：! 垒竺翌竺! ! ! i 竺g ! ! ! ! ! 堡竺! 坐! ! ! 生竺! ! ! 虫竺! 坐；：j ! 翌! 望! 型i ! 呈! ! 生! ! ! 竺! 型! 电解 电解电压为2 4 v电解电压为3 6 v 时间电解质投加量与污泥体积比值电解质投加量与污泥体积比值 ( m i n ) 0 0 25 5 0 7 5 1 0 0 02 5 5 o 7 5 10 注：1 、表中数据单位为m 鲋。： 2 、表中零值仅表示电解后的污泥上清液中氨氮值比未电解前的氨氮值没有升高。 由表2 2 至表2 - 5 可以看出，当电解电压为3 6 v 、电解质投加量与污泥体积 比值为7 5 、电解时间为5 0 m i n 时，氨氮增值量变化最大，最大值为2 0 6 8 m g l 。 污泥上清液氨氮的增值量变化规律如下： 在电解初期，氨氮增值量变化不大，随着电解时间的增加呈现出快速增加 的趋势，当电解时间达到5 0 r a i n 后，其变化趋势又趋向平稳； 对电解电压为2 4 v 和3 6 v 比较，电解电压为3 6 v 时对污泥上清液中氨氮 增值量的影响比较大； 电解质投加量对氨氮增值量的影响在初期不太明显，但在电解后期，电解 质投加量为7 5 时，污泥上清液氨氮增值量变化最大； 随着极板间距的增加，污泥上清液氨氮增值量呈现出先增加后降低的规律， 极板间距为2 3 c m 时，氨氮的增值量出现最大值。 表2 - 4 极板间距为1 8 c m 时污泥上清液氨氮增值量变化表 t a b l e2 - 4a m m o n i an i t r o g e ni n c r e m e n ti nt h em i xl i q u o ro f1 8 c ms e p a r a t i o no f t h ep o l a rp l a t e 电解电解电压为2 4 v电解电压为3 6 v 时间 电解质投加量与污泥体积比值电解质投加量与污泥体积比值 ( m i n ) 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 02 5 5 o 7 5 10 注：1 、表中数据单位为m j l ； 2 、表中零值仪表示电解后的污泥上清液中氨氮值比未电解前的氨氮值没有升高。 表2 - 5 极板间距为1 4 c m 时污泥上清液氨氮增值量变化表 t a b l e2 - 5a m m o n i an i t r o g e ni n c r e m e n ti nt h em i xl i q u o ro f1 4 c ms e p a r a t i o no f t h ep o l a rp l a t e 注：l 、表中数据单位为m g ，l ； 2 、表中零值仅表示电解后的污泥上清液中氨氮值比未电解前的氨氮值没有升高。 青岛理工大学工学硕士学位论文 分析其原因主要是： 电解过程是产热过程，随着电解时间的增加，反应器内温度升高，而温度 与电流效率成反比，所以降低了电解效率。随着反应时间的增加，由于强氧化剂 与还原剂的产量降低导致氨氮增值量变化趋向平稳状态； 在电解过程中，电解质采用海水，氯化钠浓度低，为保证有较高的生产率， 必须在高阳极电流密度下操作； 当阳极极板采用石墨时，在电解后期，随着次氯酸钠浓度的升高，电流效 率会逐渐降低。因此，当电解质投加量过量时，随着电解时间的增加效果反而不 理想。 极板间距影响电能耗量和电解时间。间距过大，增加了电解时间、槽电压 和电耗，影响处理效果；间距缩小，使电能耗量降低，电解时间缩短。但在本试 验中，由于微生物被破坏后释放出基质增加了污泥粘稠度，当极板间距过低时， 受试验条件的限制，影响了试验搅拌效果。搅拌的作用是促进离子对流与扩散， 减少电极附近浓度差极化现象。因此，当极板间距较小时，较容易产生极化现象， 从而影响了试验结果。 微生物细胞主要由细胞壁、细胞膜、细胞质和内含物组成。而细胞壁是微生 物抵御外界侵害的一个屏蔽。微生物细胞壁的主要成分是肽聚糖和氨基酸，细胞 质的主要成分是核酸和脂类 6 9 - 7 0 。对于细胞质中的氮元素而言，基本上是以有机 氮的形式存在，当电解槽中发生电化学氧化与还原反应后，产生的强氧化剂与还 原剂将微生物细胞壁破坏，使细胞内的有机质释放出来，并且将有机氮转变成氨 氮形式，因此电解槽内氨氮含量增高。由此可见，氨氮增值量的大小间接反应污 泥被氧化的程度。由此可以推断，最佳状态为极板间距为2 3 c m ，电解电压为3 6 v ， 电解质投加量为7 5 ，电解时间为5 0 m i n 左右。 2 3 1 2 不同因素对污泥上清液硝酸盐氦的影响 由于试验条件的限制，仅对极板间距为2 3 c m 和极板间距为1 8 c m 时硝酸盐 氮含量进行监测。试验结