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中英文对照资料外文
翻译文献
用生物降解法与厌氧颗粒的物理变化特性来降解污水
摘要：在高速率厌氧处理生活污水时，生物和物理进程发挥了重要作用。因此，
< br>研究小组调查了大量实验中被厌氧生物降解的原材料
---
过滤纸和过滤膜处理后
的生活污水，对厌氧消化影响的物理特性如粒径、表面张力等，
进行了研究。生
活污水的生物降解性能和污水在摄氏
30
度时几乎
71%-74%
是相似。
此外
,
高产甲
烷的胶体颗
粒在国内
86%
的污水里
,
已经证明了低去除胶体在连续高速厌氧反应
器是由于低物理切除而非生物降
解性。最低的生物降解性
,
提出了被解散的分数
为所有胶体颗粒总数的
62%
。结果表明
,
经过厌氧消化的粒子的平均半径在
0.45
毫米到
4.4
毫米增加的同时
,
对生活污水的降解却在减少。
部分生活污水的表面
活性物质在厌氧消化过程中是不经过生物降解的
,
这就表明了污水表面张力的特
性。
所有的粒子在负面
泽塔
-
潜在里几乎没有变化
,
表明在消化胶体均没有受到厌
氧消化的相互作用。
关键词
:
厌氧处理，生活污水，生
物降解性，颗粒大小，
表面活性剂，
简介：
多
位学者表明：
在国内污水中，
粒子代表的主要部分里，
总化学需氧量就高
达
85%
。
微粒和溶解的化合物
,
通常是通
过孔径大约为
0.45
毫米的过滤膜来过滤
的。然而，这种微粒通常是分离粒径大于
4.4
毫米或在<
/p>
0.45
到
4.4
毫米之间与
胶体悬浮部分
,
却不符
合国际胶体化学所用的大小范围。
厌氧条件下
,
生活污水里胶体的化学
需氧量的含量远比在需氧或微需氧的
条件下要低。经过对去除化学需氧量的再循环的实验
研究发现
,
溶胶是可生物降
解的
,
但这从来没有被证实过。
在高速厌氧处理生活污水的过程中
,
非生物和物理过程
起着重要的作用。粒
子只能被转换为原料经水解后
,
被吸附、沉降或残留在污泥床上。因此，基于粒
子的表征，其生物和物理方
面是同样重要。
众所周知，生活污水在表面活性剂的作用下
,
是被吸附在两个固体
/
液体和
液体
/
空气界面
,
是有可能会影响厌氧生物降解性能的颗粒。
表面活性剂在水中可
溶性的疏水化合物里的乳化能力较差
,
从而可能改善微生物
基质的可溶性。另一
方面
,
乳化这一现
象可以避免物理法去除粒子。而且，厌氧生物降解会抑制有机
化合物在表面活性剂的存在
也已被报道。保罗在
1993
年提到，苏黎世富裕的城
市废水表面活性剂浓度约为
17
到
21
，
其中非离子型和阴离子的表面活性是最主
要的部分。
线性烷基苯磺酸盐是主要构成阴离子表面活性剂的物质，
在荷兰，
污
水的平均浓度约是
3
或
4
。在低浓度时、
表面活性剂通常以单体存在。以上便形
成了聚集体的临界胶束浓度
(CMC)
。十二烷基苯磺酸钠的临界胶束浓度为
264
毫
克。因此
,
在国内污水中，表面活性剂似乎呈现为单体。
在生活污水中，
颗粒的大小也会影响生物和物理过程，
其中重力和阻力的力量占
主导地位。胶体力如范德华吸引力和
静电斥力对粒子的静电作用较大。泽塔
-
潜在，主要体现了潜在的或仅仅是表层的
,
且由于静电作用的
胶体粒子与泽塔
-
潜在有一定的相关性，是胶体粒子分离后的一
个重要的物理参数。
本研究的目的是确定生活污水中厌氧生物
降解性的悬浮物、
胶体和溶解的一
部分。
材料与方法
在不同温度下，<
/p>
对生活污水的厌氧消化反应进行试验。
首先，
在每一份容器
中加入血清瓶
120
毫升，
再补充
100
毫升的废水，
对每个含有沼气成分的瓶子采
用时间监测。
然后对每个瓶子里的化学需氧量分数，
挥发性脂肪酸
（挥发性脂
肪
酸）和表面张力进行了测定。
该实
验分为两部分。
在首次运行时，
在
20
°
C
和
30<
/p>
°
C
的温度下对瓶子里的
污水原材料和纸过滤分别在
8
，
15
，
23
和
43
天后进行监测。第二个实验目的是
为了确认第一次运行的
结果
,
并找出可生物降解废水中甲烷的最大的转变。第二
次运行是在
20
°
C
和
30
°
C<
/p>
时，
污水原料中过滤纸和过滤膜分别在
1
5
，
28
和
1
35
天后进行监测（不重复）。第二轮运行结果证明，粒子的平均半径和
zeta
电势
发生了变化。
分析：
实例表明，
可以通过实验来测量颗粒的表面张力。
但是同时也发现在处理生
活污水时，
很可能在表面活性剂的作用下降低的水溶液的表面张力。
在测完临界
胶束浓度后，表面张力的整体几乎是独立的浓度。然而，人们应
该意识到，还有
其他表面活性成分可以促进表面张力降低，因此，对以上结论提出了定性
解释。
在首次运行时，
表面张力的样品测定是原始无过滤的。<
/p>
此外，
从首次运行的结果
可以发现，废水
的表面张力在过滤纸后会增加。因此，在第二次运行时，对所有
样品的表面张力进行纸和
膜过滤的测量。
确定颗粒半径与动态光散射。使用
ALV5000
、
150mW
的折线测量
2
毫升的圆
柱石英细胞
。
粒子半径在
2.5
到
5
毫米之间
,
能被检测出来
。
每个样本
,
在
90
°
的角度下对粒子的平均半径进行七次测定。
分别测定了电泳迁移率与玛韦恩激光粒度仪，泽塔
-
电位的计算方程。在离
子强度（
0.02MKCl
）恒定不变时，样品测量的数据表示，过滤纸可以消除大颗粒
物质。
计算
利用甲烷生产总量是每个血清瓶甲烷的总和这一特点，
利用亨利定律
计算甲
烷的产量。分别根据方程
(1)
、
(2)
、
(3)
< br>计算
(H)
的百分比
,
水解酸化
(A)
和产甲
烷
(M)
。
生物降解性和物理特征的变化
生活污水的化学需氧量中的
A
、
M
和
H,
分别应用方程
(1)
、
(2)
、
(3),
计算纸
过滤和膜过滤污水的结果减去例
2
的结果。同样
,
化学需氧中的
H,
和
M
为通过计算所得的国内污水未经处理的结果。
结果与讨论
表
1
分别总结了每个污水样品在
43
天和
135
天之后
,
运行
1
和
2
计算的水解
百分比、酸化和产甲烷量。
1
的运行结果表明
,
在
30<
/p>
°
C
时运行
43
天是不完全厌
氧消化
,
在所有应用环境的微生物里化学需氧量浓度超过
100
。
总甲烷的结果在
运行
2
（图
1
）表明，生活污水在
30
°
C
，约
80
天达到最大转换分数。
图<
/p>
1
中的厌氧消化有一个特点：厌氧消化的周期取决于温度和粒子的
大小。
在未经处理的污水里，
只有在
2
0
°
C
时，
且
经过
135
天后才能达到最高的转换消
化。
这不仅需要较好的技术，
而且在温和的热带地区，
污水原材料的最大产甲烷
量在
20
°
C
和
30
°
C
的温度下属于厌氧处理。
图
1
、未
经处理的污水厌氧消化过程期间，在温度为
20
和
30
°
C
时，运行纸过滤、
膜过滤
处理污水，测得实验中总甲烷的产生量。
所得数据，可比较未经处理的污水和纸过滤的污水中的生物降
解性在
30
°
C
时约有
71%
到
74
％是相同的，即该过滤膜处理的分数相对较低。
提交结果
表
2
给出生活污水中的一部分在
30<
/p>
°
C
时
CODs
s
和
CODcol
的最大水解、
酸
化和产甲烷量。其中，
CODss
和
CODcol
的最大水解是相似的
,
而
CODss
最大时的
酸化比产甲烷的
CODcol
高。悬浮
颗粒物的水解产生更多的未降解的
COD
水解胶
体。
最后
,
Lettinga
在
1992
年的报道中解决了在同一源的污水循环较低期间时
的实验最高清除
54%
的
CODdis
。这可能是由于污水中可生物降解的
CODdis
水解
而成的降解粒子决定的。
表
2
。计算最大水解，生活污水中阳离子和甲烷在<
/p>
30°C
时的
CODss
和
CODcol
。
表面张力
表面张力是衡量是否存在表面活性的化合物。
在计划时间内同时运行
< br>1
和
2
，
在温度为
20
°
C
< br>和
30
°
C
时表面张力几乎相似（图
2
和
3<
/p>
）。然而在
4
°
C
时的
最大的表面张力相比在
20
°
C
和
30
°
C
的表面张力要低得多。
< br>得到表面张力的一
个稳定的价值是在
15
到
25
天之间。
这段时间厌氧
消化的特性时间大为缩短
,
有
少量的
高度表面张力能力都正在迅速下降，
且退化速度较慢的化合物导致其最大
表面张力远远要高
。
图
2
。在
20
°
C
和
30
°
C
温度时，污水原材料中纸和膜过滤的厌氧消化过程
< br>中的表面张力。
图
3
。在<
/p>
20
°
C
和
30
°
C
温度时，
未经处理的污水，仅通过纸过滤厌氧消化过程后的表面张
力。
最
初未经处理的污水表面张力明显高于过滤纸处理后污水的表面张力
(
图
3)
。在
2
0
°
C
和
30
°
C
的条件下，
135
天厌氧消化后，污水的表面张力几乎达到
了最大值。<
/p>
未经处理的污水表面活性剂相比纸过滤后所表现出的初始表面张力要
高（图
2
），而过滤膜污水的污水表面活性剂比过滤纸的污水
表面活性剂污水要
高（图
3
）。重复膜
过滤前所测量的消化后的表面活性剂（图
3
），表明它们主
要吸附在消化产生的粒子过程中。
平均半径
图
4
表示，污水经过纸过滤或膜过滤后颗粒的平均半径较一般污水要高得
多。未经处理的直径为
440
毫米的污水经过
过滤纸作用后其颗粒的平均半径只
有
188
纳米。因此，大量非常小的颗粒存在于生活污水中。后者则确认经
过
过
滤膜处理的污水的平均半径是低
于直径为
68nm
的微粒。在
20
°
C
和
30
°
C
温度
时，污水原
材料在厌氧消化
135
天中的一段时间经过
纸过滤和膜过滤后导致的
颗粒的平均半径都增加。
众所周知
,
水解导致废水基质粒子的减少
,
从而导致粒子
的平均半径的增加。
采用厌氧消化过滤膜产生的胶体，在
20<
/p>
°
C
和
30
°
C
温度，
135
天的间歇
消化后
,
化学需氧量的样品中的颗粒分别是
20
毫克
,38
毫克。
因此
,
在厌氧反应
器连续处理生活污水时
CODdi
s
会影响去除
CODcol
。
图
4
、在
20
°
C
和
30
°
C
温度时，未经处
理的污水，厌氧消化后仅通过
过滤纸和过滤膜过
程的平均半径。
表
3.
在<
/p>
20
°
C
和
30
°
C
温度时，
泽塔潜力
在离子强度（
0.02MKCl
）恒定不变时，
污水原料
进过和过滤纸厌氧后的数据。标准差
列于括号
泽塔潜在
表
3
表示的是运行
2
后的泽塔潜在评估值
。
厌氧消化
135
天
< br>,
只是导致所有
在负面的泽塔潜在的污水样品略有减少
。因此
,
在厌氧消化中，一定数量的阴性
离子的单位面积和胶体颗粒之间的静电斥力几乎是恒定的，变化不明显的。
一般讨论
生活污水的生物降解性能揭
示了厌氧治疗的高潜力。此外
,
国内污水里高产
甲烷的胶体颗粒
,
在连续高速厌氧反应器里实现了对
CODcol
的低去除，是低物
理切除
而非生物降解性。
表面张力的发展预示着一种有限批量的消化过程中表面
活性剂生物降解性的前景。
,
目前的结果表明
,
部分的表面活性剂在厌氧消化时并
不降解。<
/p>
此外
,
结果也表明
,
表面活性剂是连接到粒子和胶体两部分的。
后者可能
会影响稳定
,
因此
,
生活污水胶体的去除率较低。虽然胶体颗粒在一定程度下，
其平
均粒径是增加的。
但在连续高速反应时
,
污泥床在发生生物降解时只能是因
为经过了物理切除。所有的粒子的泽塔潜在是负面
的、难以消化的
,
且在显示期
间厌氧消
化胶体间的相互作用不受影响。厌氧生物也有一个负电荷
,
因此
胶体去
除污水厌氧系统可以保持在一个较低的水平
,
具有独立的应用条件。
由于水解产生更多的悬浮
颗粒的比水解惰性溶解胶体
,
引进的一个厌氧悬浮
颗粒能溶解而且提高质量。固体悬浮颗粒的去除之前从生活污水产甲烷
,
才能实
现沉降
结论
*
生活
污水采用厌氧生物降解性能后在
30
°
C
时几乎是相似的
*
生活污水经过处理后，胶体颗粒的甲烷产量在
30
°<
/p>
C
时最大
,
悬浮
分数是
78%,
而最大转变的溶解分数是最低
< br>(62%)
。
*
生活污水厌氧消化后
,
颗粒的平均半径在
0.45
毫米到
54.4
毫米之间。
*
部分生活污水并不是生
物厌氧消化过程中
,
这表明生活污水的表面张力的前景。
*
泽塔潜力的负面期间几乎所有的粒子没有
变化。这表明
,
在厌氧反应器处理后，
胶体相互作用会出现的消化现象。
致谢
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±
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。
BIODEGRADABILITY AND CHANGE OF PHYSICAL
CHARACTERISTICS OF PARTICLES DURING
ANAEROBIC
DIGESTION OF DOMESTIC SEWAGE
Abstract:
At
the
high-rate
anaerobic
treatment
of
domestic
sewage,
both
biological
and
physical
processes
play
an
important
role.
Therefore,
the
anaerobic
biodegradability of raw, paper-filtered
and membrane-filtered sewage and black water
has
been
investigated
in
batch
experiments.
Additionally,
the
effect
of
anaerobic
digestion
on
physical
characteristics,
like
particle
size,
surface
tension
and
zeta-potential,
of
the
present
particles
is
studied.
The
biodegradability
of
domestic
sewage
and
black
water
at
308C
is
almost
similar
(71±
74%).
Moreover,
a
high
methanogenesis
of
the
colloidal
fraction
in
domestic
sewage
(86_3%)
is
achieved,
showing that the
low removal of colloidal particles in continuous
high-rate anaerobic
reactors
is
due
to
low
physical
removal
rather
than
biodegradability.
The
lowest
biodegradability is
demonstrated for the dissolved fraction
(62%). The
results show
that
after
anaerobic
digestion
the
average
radius
of
particles
with
diameter54.4
and50.45 mm
increased for domestic sewage, while it decreased
for black water. Part
of
the
surface-active
components
in
domestic
sewage
is
not
biodegraded
during
anaerobic batch digestion, as indicated
by the development of the surface tension. The
negative zeta-potential of all
particles hardly changes during digestion, showing
that
colloidal interactions were not
affected by anaerobic digestion.
Key words:
anaerobic treatment, domestic sewage,
black water, biodegradability,
particle
size, surfactants, zeta-potential
INTRODUCTION
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