·1394. 工程科学学报，第37卷，第10期 650 1200 (a) 甲酸 pH-2.02 0一甲酸 (b) 600 5.77 plH=7.23 1000 。一乙酸 pH=12.01 一-丙酸 550 800 300 乙酸 600 200 丙酸 400 100 200 608 8g& 10 15 20 0124567891011121314 时间min pH 图6不同pH值下污泥SEPS层的液相色谱图(a)及有机酸含量(b) Fig.6 Liquid chromatogram (a)and organic acid content (b)of S-EPS at various pH values 光谱如图7所示.可以明显看出，原污泥和酸、碱条件 下污泥中SEPS的谱线十分类似，分别在3403、2926、 100 1625、1434和1114cm处出现较为明显的吸收峰.在 0 3403cm附近范围内出现一强且宽的峰，这是羟基官 60 能团O一H伸缩振动引起的，说明SEPS中有大量多 pH 糖存在；在2926cmˉ处明显的吸收峰是CH,的不对称 40 2.02 412 伸缩振动的表现：在1625cm处的强肩峰是由C=0 20 2926 7.23 9.09 1434 的伸缩振动引起的，是酰胺基的特征峰，表明SEPS中 -12.01 1625 蛋白质的存在；在1434cm处的小肩峰是由C=0的 3403 1114 4000 3500 3000 25002000 15001000 500 伸缩振动引起的，说明有大量羧基存在；在1088cm 波数eml 处出现强度最强的峰是多聚糖类物质的特征峰：在 图7污泥SES的傅里叶红外谱图 1000~500cm区域出现的吸收峰，是红外光谱的“指 Fig.7 FTIR spectra of S-EPS 纹区” 和SEPS,不溶态EPS转化为可溶态EPS从污泥絮体 与原污泥相比，酸、碱条件下红外图谱中3394、 表面剥落进入污泥液相，束缚水得到释放.并且污泥 1636、1428和1088cm1处吸收峰的峰强均明显增强， 各EPS层组均与WC、CST以及束缚水含量具有很强 说明官能团含量增多.但是，碱性条件下吸收峰的峰 的相关性，其中SEPS是影响污泥脱水性能以及束缚 强明显大于酸性条件，说明碱性条件下官能团的含量 水含量的最重要因素 较多.上述实验表明酸、碱作用下，大量蛋白质和多糖 (3)EPS从污泥絮体表面溶解剥落的同时还水解 由不溶态转变为溶解态，进入污泥液相，导致酰胺基和 产生有机酸等小分子有机物，从而导致污泥SEPS层 多聚糖(3394、1636和1088cm1)含量的增加，与先前 中有机官能团总量和种类的明显增多. “TB-EPS含量减少，SEPS含量增多”实验结果相一 致；并且TB-EPS和LB-EPS在溶解剥落的同时还水解 参：考文献 产生羧酸、羧酸盐等小分子有机物，导致羧基 (1428cm)含量的大幅度增加，这与甄广印等的 [Feng X,Deng J,Lei H,et al.Dewaterability of waste activated sludge with ultrasound conditioning.Bioresour Technol,2009, 实验结果相一致. 100(3):1074 3结论 Chen Y,Chen Y S,Gu G.Influence of pretreating activated sludge with acid and surfactant prior to conventional conditioning (1)不同pH值对污泥脱水性能的影响存在差 on filtration dewatering.Chem Eng J,2004,99 (2):137 异.酸性条件下，污泥中束缚水的含量减少，脱水性能 B] Tokumura M,Sekine M,Yoshinari M,et al.Photo-Fenton 明显好于中性条件，并在pH3.O3时污泥滤饼含水率 process for excess sludge disintegration.Process Biochem,2007, 42(4):627 和CST均降至最低，分别为60.8%和25.4s:碱性条件 4]Thapa K B,Qi Y,Clayton S A,et al.Lignite aided dewatering of 下，污泥中束缚水的含量明显增加，污泥滤饼含水率和 digested sewage sludge.Water Res,2009,43 (3):623 CST均大幅升高，污泥脱水性能恶化. [5]Yuan H,Cheng X,Chen S,et al.New sludge pretreatment meth- (2)酸、碱作用下，部分TB-EPS转变为LB-EPS od to improve dewaterability of waste activated sludge.Bioresour工程科学学报，第 37 卷，第 10 期 图 6 不同 pH 值下污泥 S-EPS 层的液相色谱图( a) 及有机酸含量( b) Fig． 6 Liquid chromatogram ( a) and organic acid content ( b) of S-EPS at various pH values 光谱如图 7 所示． 可以明显看出，原污泥和酸、碱条件 下污泥中 S-EPS 的谱线十分类似，分别在 3403、2926、 1625、1434 和 1114 cm － 1 处出现较为明显的吸收峰． 在 3403 cm － 1 附近范围内出现一强且宽的峰，这是羟基官 能团 O—H 伸缩振动引起的，说明 S-EPS 中有大量多 糖存在; 在 2926 cm － 1 处明显的吸收峰是 CH2的不对称 伸缩振动的表现; 在 1625 cm － 1 处的强肩峰是由 C O 的伸缩振动引起的，是酰胺基的特征峰，表明 S-EPS 中 蛋白质的存在; 在 1434 cm － 1 处的小肩峰是由 C O 的 伸缩振动引起的，说明有大量羧基存在; 在 1088 cm － 1 处出现强度最强的峰是多聚糖类物质的特征峰; 在 1000 ～ 500 cm － 1 区域出现的吸收峰，是红外光谱的“指 纹区”． 与原污泥相比，酸、碱 条 件 下 红 外 图 谱 中 3394、 1636、1428 和 1088 cm － 1 处吸收峰的峰强均明显增强， 说明官能团含量增多． 但是，碱性条件下吸收峰的峰 强明显大于酸性条件，说明碱性条件下官能团的含量 较多． 上述实验表明酸、碱作用下，大量蛋白质和多糖 由不溶态转变为溶解态，进入污泥液相，导致酰胺基和 多聚糖( 3394、1636 和 1088 cm － 1 ) 含量的增加，与先前 “TB-EPS 含量减少，S-EPS 含量增多”实验结果相一 致; 并且 TB-EPS 和 LB-EPS 在溶解剥落的同时还水解 产 生 羧 酸、羧 酸 盐 等 小 分 子 有 机 物，导 致 羧 基 ( 1428 cm － 1 ) 含量的大幅度增加，这与甄广印等［35］ 的 实验结果相一致． 3 结论 ( 1) 不同 pH 值对污泥脱水性能的影响存在差 异． 酸性条件下，污泥中束缚水的含量减少，脱水性能 明显好于中性条件，并在 pH 3. 03 时污泥滤饼含水率 和 CST 均降至最低，分别为 60. 8% 和 25. 4 s; 碱性条件 下，污泥中束缚水的含量明显增加，污泥滤饼含水率和 CST 均大幅升高，污泥脱水性能恶化． ( 2) 酸、碱作用下，部分 TB-EPS 转变为 LB-EPS 图 7 污泥 S-EPS 的傅里叶红外谱图 Fig． 7 FTIＲ spectra of S-EPS 和 S-EPS，不溶态 EPS 转化为可溶态 EPS 从污泥絮体 表面剥落进入污泥液相，束缚水得到释放． 并且污泥 各 EPS 层组均与 WC、CST 以及束缚水含量具有很强 的相关性，其中 S-EPS 是影响污泥脱水性能以及束缚 水含量的最重要因素． ( 3) EPS 从污泥絮体表面溶解剥落的同时还水解 产生有机酸等小分子有机物，从而导致污泥 S-EPS 层 中有机官能团总量和种类的明显增多． 参 考 文 献 ［1］ Feng X，Deng J，Lei H，et al． Dewaterability of waste activated sludge with ultrasound conditioning． Bioresour Technol，2009， 100( 3) : 1074 ［2］ Chen Y，Chen Y S，Gu G． Influence of pretreating activated sludge with acid and surfactant prior to conventional conditioning on filtration dewatering． Chem Eng J，2004，99( 2) : 137 ［3］ Tokumura M，Sekine M， Yoshinari M， et al． Photo-Fenton process for excess sludge disintegration． Process Biochem，2007， 42( 4) : 627 ［4］ Thapa K B，Qi Y，Clayton S A，et al． Lignite aided dewatering of digested sewage sludge． Water Ｒes，2009，43( 3) : 623 ［5］ Yuan H，Cheng X，Chen S，et al． New sludge pretreatment meth￾od to improve dewaterability of waste activated sludge． Bioresour ·1394·