热压力处理对污泥提取EPS分布特性影响研究

发布时间：2017-10-16 01:02

  本文关键词：热压力处理对污泥提取EPS分布特性影响研究

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【摘要】：脱水污泥是污水处理的必然产物,难以有效降低含水率一直以来都是脱水污泥处理处置技术发展的瓶颈。胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)作为细胞分泌的一种复杂聚合物,与污泥含水率有重要关系,其含量和性质显著影响着污泥絮体结构及污泥与水分的结合性质。因为不同的EPS提取方法得到的结果差异较大,目前学术界就污泥EPS的提取方法还未能达成统一的结论。本文分别采用4种方法(EDTA法、碱式法、硫酸法、超声波法)对机械脱水污泥进行胞外聚合物提取实验并且比较各自的提取效果,分析不同提取方法对胞外聚合物中蛋白质、多糖等组分含量及分布的影响。结果表明,EDTA法和碱式提取法具有相对较好的提取效果,硫酸提取法及超声波提取法由于对细胞破坏程度较大,不适宜作为脱水污泥胞外聚合物的提取方法;硫酸法对测定胞外聚合物中蛋白质含量有明显干扰;4种不同EPS提取方法对细胞的破坏程度顺序为超声波提取法碱式提取法硫酸提取法EDTA法。十二烷基硫酸钠(Sodium Dodecyl Sulfate,SDS)作为一种阴离子表面活性剂可以显著提升EPS的提取含量,尤其是蛋白质含量的增加,同时促使污泥中束缚水的释放从而降低污泥含水率。对不同种类污泥进行EPS分层提取发现,粘液层(slime,SEPS)含量要比松散结合型(loosely bound,LB-EPS)和紧密结合型(tightly bound,TB-EPS)层含量要高。通过DSC(Differential Scanning Calorimetry)发现,束缚水含量顺序为U(浓缩池污泥)US(浓缩池污泥+SDS)D(机械脱水污泥)DS(机械脱水污泥+SDS),傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振(NMR)分析结果也印证了以上观点。通过进一步降低机械脱水后污泥的含水率,深度脱水可使得污泥处理处置难度大大下降。本文通过考察经不同热压力工况处理后污泥EPS不同分层的组分含量、束缚水含量、有机官能团等指标,以探讨热压力作用对污泥性质的影响。结果表明,机械脱水后污泥胞外聚合物各层组分分布不同于活性污泥;经过热压力处理后污泥胞外聚合物总量有所降低,且EPS含量的变化是压力和温度的共同结果;而束缚水含量与紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)层蛋白质含量存在显著正相关的关系;FTIR分析发现,经热压处理后污泥TB-EPS层有机官能团种类有差异。
【关键词】：脱水污泥 EPS 提取方法 深度脱水 热压力处理
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-23
• 1.1 污泥概述12-13
• 1.1.1 污泥的定义与分类12
• 1.1.2 污泥的处理处置技术及现状12-13
• 1.2 EPS简介13-15
• 1.2.1 EPS的定义13-14
• 1.2.2 EPS的来源及化学组成14-15
• 1.3 污泥深度脱水研究概况15-21
• 1.3.1 污泥深度脱水背景15-16
• 1.3.2 几种污泥深度脱水工艺16-21
• 1.4 本课题研究内容及意义21-23
• 第2章 四种机械脱水污泥EPS提取方法对比23-32
• 2.1 引言23
• 2.2 实验材料与药品23-24
• 2.2.1 实验材料23-24
• 2.2.2 实验药品24
• 2.3 EPS的提取方法24-27
• 2.3.1 EDTA法25
• 2.3.2 碱式提取法25
• 2.3.3 硫酸提取法25-26
• 2.3.4 超声波提取法26-27
• 2.4 EPS组分分析方法27-29
• 2.4.1 多糖的测定27
• 2.4.2 蛋白质的测定27
• 2.4.3 核酸的测定27-29
• 2.5 结果与讨论29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 城市污泥EPS特性与分布研究32-40
• 3.1 引言32-33
• 3.2 实验材料和方法33-34
• 3.2.1 实验材料33
• 3.2.2 实验方法33-34
• 3.3 结果与讨论34-39
• 3.3.1 污泥样品EPS组分分析34-36
• 3.3.2 污泥滤液各层EPS中有机官能团分析36-37
• 3.3.3 污泥样品中束缚水含量分析37-38
• 3.3.4 污泥样品中水分弛豫时间分布分析38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 不同热压力工况处理后污泥提取EPS的分布研究40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 实验材料与设备40-41
• 4.2.1 实验材料40-41
• 4.2.2 热压力实验设备41
• 4.3 实验方法41-45
• 4.3.1 试验工况选择41-42
• 4.3.2 EPS分层提取方法42
• 4.3.3 EPS组分分析方法42-44
• 4.3.4 污泥中束缚水含量测定44-45
• 4.3.5 污泥滤液中有机官能团变化分析45
• 4.3.6 相关性分析45
• 4.4 结果与讨论45-49
• 4.4.1 污泥中EPS组分变化45-46
• 4.4.2 污泥颗粒束缚水变化46-47
• 4.4.3 EPS组分与污泥束缚水含量相关性分析47-48
• 4.4.4 污泥TB-EPS层有机官能团变化48-49
• 4.4.5 热压力交互作用分析49
• 4.5 本章小结49-51
• 结论51-53
• 参考文献53-59
• 致谢59-60
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文60-61

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本文编号：1039708