申请日2011.02.22
公开(公告)日2011.09.14
IPC分类号G01N5/04; G01N21/79
摘要
本发明涉及一种污水处理技术，具体是一种污泥处理工艺中检测污泥细胞破壁率的方法;其包括在污泥破壁处理前后对污泥进行COD和VSS的测定，其中COD的测定包括：TCOD、SCOD1和SCOD0;VSS的测定包括VSS1和VSS0;本发明的检测方法与现有技术相比所具有：方法简单易行;费用低廉;测试结果可靠性强。
权利要求书
1.一种检测污泥细胞破壁的方法，其包括在污泥破壁处理前后对污泥进行COD和VSS的测定，其中COD的测定包括：TCOD、SCOD1和SCOD0;VSS的测定包括VSS1和VSS0;其特征在于包括以下步骤：
A)TCOD测定
a)取未经处理的污泥混合液，在水样中按照体积比为2-2.5∶1-1.2加入一定量的重铬酸钾，在强酸性介质中加热回流2-2.5h;
b)冷却后，用水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶;
c)溶液再度冷却后，加3滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量;
d)测定水样的同时，取20.00mL蒸馏水，按同样操作步骤作空白实验。记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。
计算
CODCr(O2，mg/L)=8×1000(V0-V1)·C/V2
其中：C-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度(mol/L);
V1-滴定试料消耗硫酸亚铁铵溶液体积(mL);
V0-滴定空白消耗硫酸亚铁铵溶液体积(mL);
8-氧(1/4O2)的摩尔质量(g/mol);
V2-试料体积(mL);
针对未经处理的污泥混合液测得的CODcr既为TCOD。
B)SCOD1和SCOD0的测定
方法及公式同TCOD测定，在水样中按照体积比为2-2.5∶1-1.2加入一定量的重铬酸钾，在强酸性介质中加热回流一定时间，用硫酸亚铁铵滴定剩余的重铬酸钾，根据消耗重铬酸钾的量计算COD的值;测定样品为处理后污泥上清液和未处理的污泥上清液，上清液按照下面方法提取并处理：
a)污泥经离心机离心后，提取上清液;
b)上清液经微孔滤膜过滤，提取样品待测COD;
c)测得处理后污泥上清液中的溶解性COD即SCOD1和未经处理污泥上清液中的溶解性COD即SCOD0
C)VSS1和VSS0的测定，样品分别为处理后污泥和未经处理污泥：
a)取定量滤纸烘干，干燥期内冷却，称重，反复直至获得恒重或称重损失小于前次称重的4%;重量为m0;
b)取样品V3ml用a)中的滤纸过滤，烘干，取出在干燥器中冷却至平衡温度称重，反复干燥制恒重或失重小于前次称重的5%或0.5mg(取较小值)，重量为m1;
c)将坩埚干燥后，冷却至平衡温度，称重，重量为m2;
d)将b)中的滤纸和泥放在c)中的坩埚中，然后放入马弗炉中，高温下灼烧55-65分钟，在干燥器中冷却并称重，重量m3;
计算
VSS=【(m1-m0)-(m3-m2)】×1000/V3
其中：m0-烘干后滤纸重量(mg);
m1-烘干后污泥及滤纸重量(mg);
m2-烘干后坩埚重量(mg);
m3-烘干后污泥及坩埚重量(mg);
V3-污泥混合液样品体积(ml)
结果
测得处理后污泥中的VSS即VSS1和未经处理污泥混合液VSS即VSS0COD溶解率的计算
按如下公式计算：
其中：SCOD1-处理后污泥离心过滤后的上清液经0.45μm微孔滤膜过滤后的COD值;
TCOD-未经处理污泥混合液COD值。
污泥破解率的计算
按如下公式计算：
其中：SCOD1-处理后污泥离心过滤后的上清液经0.45μm微孔滤膜过滤后的COD值;
SCOD0-未经处理污泥经离心过滤后，上清液经0.45μm微孔滤膜过滤后的COD值;
TCOD-未经处理污泥混合液COD值。
VSS减少率的计算
可按如下公式计算：
其中：VSS1-处理后污泥混合液的VSS值;
VSS0-未经处理污泥混合液VSS值当COD溶解率达到12%以上，污泥破解率达到10%以上同时VSS减少率在30%以上时，认为污泥细胞壁破裂并可达到脱水后污泥含水率75%以下的要求。
2.根据权利要求1所述的检测污泥细胞破壁的方法，其中在TCOD测定中准确吸取污泥原样1.00ml，用蒸馏水稀释20倍，放于500mL锥形瓶中，准确吸取10.00mL重铬酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中，加水稀释至110mL±1，缓慢加入30mL浓硫酸，摇匀。冷却后，加入0.14-0.16mL试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。
3.根据权利要求1所述的检测污泥细胞破壁的方法，其中在TCOD测定步骤b)中，冷却后，用90.00mL水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。
4.根据权利要求1所述的检测污泥细胞破壁的方法，其中在SCOD和SCOD0的测定中，上清液提取a)步骤中污泥经离心机3000r/min离心5min后，提取上清液;b)骤中上清液经微孔0.45μm滤膜过滤，提取样品待测COD。
5.在SCOD和SCOD0的测定中，在20ml污泥水样中加入10ml重铬酸钾标准溶液，加水稀释至110ml±1，缓慢加入30mL浓硫酸，摇匀。冷却后，加入0.14-0.16mL试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。
6.根据权利要求1所述的检测污泥细胞破壁的方法，在VSS1和VSS0的测定中，定量滤纸和样品在103-105℃烘干，将样品100ml用a)中的滤纸过滤。
7.根据权利要求1所述的检测污泥细胞破壁的方法，在VSS1和VSS0的测定中，将b)中的滤纸和泥放在c)中的坩埚中，然后放入马弗炉中，在600℃温度下灼烧60分钟，在干燥器中冷却并称重，重量m3。
说明书
一种检测污泥细胞破壁的方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理技术，具体是一种污泥处理工艺中检测污泥细胞破壁率的方法，应用于污泥细胞破壁的检测研究。
本说明书中的术语COD即化学需氧量;
TCOD即未经处理污泥混合液中的COD值;
SCOD1即处理后污泥上清液中的溶解性COD;
SCOD0即未经处理污泥上清液中的溶解性COD;
VSS即污泥中可挥发性固体的测定;
VSS0即未经处理污泥混合液VSS;
VSS1即处理后污泥中的VSS。
背景技术
污水处理厂会产生生物污泥，厂内采用机械脱水方式处理污泥，为了使脱水泥饼含水率更低，需要对污泥进行破壁预处理，预处理效果的好坏能够指导脱水工艺的运行。细胞破壁技术广泛应用生物、医药、环境工程、食品等多个领域。如何鉴别细胞破壁，破壁到何种程度具有非凡的意义。目前表征细胞破壁的方法有很多，如pH、SS和VSS、TCOD和SCOD、溶解性蛋白质、溶解性总糖、挥发性脂肪酸即VFA、污泥破解率、COD溶解率、污泥粒径、显微镜观察、扫描电镜分析等。以上方法各具优缺点，有些方法复杂，设备要求高，检测成本高;有些方法非常耗时，而且可靠性差，指示性作用不明显，不利于指导工程应用。特别是没有一种专门适用于污泥细胞破壁检测的方法。因此，需要提出一种简单易行可靠的方法来检测污泥细胞破壁。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种简单易行的检测污泥细胞破壁率的方法，该方法操作简单，成本低，检测效率高，检测结果准。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的;
一种检测污泥细胞破壁的方法，其包括在污泥破壁处理前后对污泥进行COD和VSS的测定，其中COD的测定包括：TCOD、SCOD1和SCOD0;VSS的测定包括VSS1和VSS0;其特征在于包括以下步骤：
A)TCOD测定
a)取未经处理的污泥混合液，在水样中按照体积比为2-2.5∶1-1.2加入重铬酸钾，在强酸性介质中加热回流2-2.5h;
b)冷却后，用水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶;
c)溶液再度冷却后，加试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量;
d)测定水样的同时，取20.00mL蒸馏水，按同样操作步骤作空白实验。记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。
计算
CODCr(O2，mg/L)=8×1000(V0-V1)·C/V2
其中;C-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度(mol/L);
V1-滴定试料消耗硫酸亚铁铵溶液体积(mL);
V0-滴定空白消耗硫酸亚铁铵溶液体积(mL);
8-氧(1/4O2)的摩尔质量(g/mol);
V2-试料体积(mL);
针对未经处理的污泥混合液测得的CODcr既为TCOD。
B)SCOD和SCOD0的测定
方法及公式同TCOD测定，在水样中按照体积比为2-2.5∶1-1.2加入重铬酸钾，在强酸性介质中加热回流一定时间，部分重铬酸钾被水样中可氧化物质还原，用硫酸亚铁铵滴定剩余的重铬酸钾，根据消耗重铬酸钾的量计算COD的值;测定样品为处理后污泥上清液和未处理的污泥上清液，上清液按照下面方法提取并处理：
a)污泥经离心机离心后，提取上清液;
b)上清液经微孔滤膜过滤，提取样品待测COD;
c)测得处理后污泥上清液中的溶解性COD即SCOD1和未经处理污泥上清液中的溶解性COD即SCOD0
C)VSS1和VSS0的测定，样品分别为处理后污泥和未经处理污泥：
a)取定量滤纸烘干，干燥期内冷却，称重，反复直至获得恒重或称重损失小于前次称重的4%;重量为m0;
b)取样品V3ml用a)中的滤纸过滤，烘干，取出在干燥器中冷却至平衡温度称重，反复干燥制恒重或失重小于前次称重的5%或0.5mg(取较小值)，重量为m1;
c)将坩埚干燥后，冷却至平衡温度，称重，重量为m2;
d)将b)中的滤纸和泥放在c)中的坩埚中，然后放入马弗炉中，高温下灼烧55-65分钟，在干燥器中冷却并称重，重量m3;
计算
VSS=【(m1-m0)-(m3-m2)】×1000/V3
其中：m0-烘干后滤纸重量(mg);
m1-烘干后污泥及滤纸重量(mg);
m2-烘干后坩埚重量(mg);
m3-烘干后污泥及坩埚重量(mg);
V3-污泥混合液样品体积(ml)
结果
测得处理后污泥中的VSS即VSS1和未经处理污泥混合液VSS即VSS0COD溶解率的计算
按如下公式计算：
其中：SCOD1-处理后污泥经离心过滤的上清液再经0.45μm微孔滤膜过滤后的COD值;
TCOD-未经处理污泥混合液COD值。
污泥破解率的计算
按如下公式计算：
其中：SCOD1-处理后污泥经离心过滤的上清液再经0.45μm微孔滤膜过滤后的COD值;
SCOD0-未经处理污泥经离心过滤后，上清液经0.45μm微孔滤膜过滤后的COD值;
TCOD-未经处理污泥混合液COD值。
VSS减少率的计算
可按如下公式计算：
其中：VSS1-处理后污泥混合液的VSS值;
VSS0-未经处理污泥混合液VSS值。
优选地，TCOD测定原理为在水样中按照体积比为2-2.3∶1-1.1加入重铬酸钾，在强酸性介质中加热回流一定时间，部分重铬酸钾被水样中可氧化物质还原，用硫酸亚铁铵滴定剩余的重铬酸钾，根据消耗重铬酸钾的量计算COD的值。
优选地，TCOD测定中所使用的仪器为500mL全玻璃回流装置、加热装置(电炉)、25mL或50mL酸式滴定管、锥形瓶、移液管、容量瓶等。
优选地，试亚铁灵指示液是一种分析试剂，将邻苯二胺与甘油、硝基苯及浓硫酸一起加热，或改用8-氨基喹啉为原料，都可制备该品。
优选地，TCOD测定中所使用的试剂包括重铬酸钾标准溶液C1(1/6K2Cr2O7)=0.2500mol/L、试亚铁灵指示液、硫酸亚铁铵标准溶液(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0.05mol/L。
更优选地，在TCOD测定中准确吸取剩余污泥原样1.00ml，用蒸馏水稀释20倍，放于500mL锥形瓶中，准确吸取10.00mL重铬酸钾标准溶液于该锥形瓶中，加水稀释至110mL±1，缓慢加入30mL浓硫酸，摇匀。冷却后，加入3滴试亚铁灵指示液(约0.14-0.16mL)，用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。
优选地，在TCOD测定步骤b)中，冷却后，用90.00mL水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。
优选地，在SCOD和SCOD0的测定中，上清液提取a)步骤中污泥经离心机3000r/min离心5min后，提取上清液;b)骤中上清液经微孔0.45μm滤膜过滤，提取样品待测COD。
优选地，在SCOD和SCOD0的测定中，在20ml污泥水样中加入10ml重铬酸钾标准溶液，加水稀释至110ml±1，缓慢加入30mL浓硫酸，摇匀。冷却后，加入3滴试亚铁灵指示液(约0.14-0.16mL)，用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。
优选地，在VSS1和VSS0的测定中，定量滤纸和样品在103-105℃烘干，将样品100ml用a)中的滤纸过滤。
更优选地，，在VSS1和VSS0的测定中，将b)中的滤纸和泥放在c)中的坩埚中，然后放入马弗炉中，在600℃温度下灼烧60分钟，在干燥器中冷却并称重，重量m3。
污泥破壁判断：
经过预处理后污泥的上机脱水大量试验研究，发现：当COD溶解率达到12%以上，污泥破解率达到10%以上同时VSS减少率在30%以上时，认为污泥细胞壁破裂，达到适宜脱水的水平，且利用普通带式脱水工艺可使泥饼含水率降低到75%以下。当低于以上指标时，处理后污泥脱水泥饼含水率难以低于80%，污泥破壁效果不佳;当超过以上指标是，处理后泥饼含水率会进一步降低，污泥破壁率高，但运行费用高，不经济。综合比较，我们认为在预处理污泥的COD溶解率、污泥破解率和VSS减少率达到以上指标时，有效的指示了污泥的破壁，可以用于指导污泥脱水。
本发明与现有技术相比所具有的效果;
1.方法简单易行。在实际的污水处理厂运行中，COD和VSS属于常规测试指标，测试简单快速，能够及时的得出污泥细胞破壁的程度，以调整脱水设备的运行工况。
2.费用低廉。该法属于污水厂常规检测项目，不需另购设备和药品，费用低廉。而如蛋白质、总糖、扫描电镜等的检测需要昂贵的尖端设备，且检测费用不菲。在实际的工程应用中，本方法更为经济快速。
3.测试结果可靠性强。针对污泥破壁效果检测的各单项指标变化均会由不同原因引起。而COD溶解率、污泥破解率和VSS减少率的组合验证，加强了数据的可靠性。
