目前，有多種tigao污泥資源化利用的污泥預(yù)處理技術(shù)，如超聲波、酸堿處理或熱水解等，其進(jìn)行細(xì)胞破壁釋放有機(jī)質(zhì)，并作為碳源利用或tigao厭氧消化效率.，但受到高能耗、高化學(xué)品用量、腐蝕性的限制，大規(guī)模應(yīng)用較為困難。因此，探尋一種低能耗、工藝簡(jiǎn)單的污泥破壁方法刻不容緩。利用電場(chǎng)進(jìn)行的污泥處理，如電滲透和高壓脈沖電場(chǎng)（PEF）技術(shù)，近年來有所發(fā)展。電滲透主要應(yīng)用于污泥脫水，該技術(shù)不會(huì)破壞污泥細(xì)胞壁，使脫水后污泥有機(jī)質(zhì)損失較少；PEF技術(shù)是利用脈沖電場(chǎng)破壞或致死生物細(xì)胞或基本單元的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于食品行業(yè).。在污泥破壁預(yù)處理領(lǐng)域?qū)儆谛屡d技術(shù)，國(guó)外已有相關(guān)研究，而國(guó)內(nèi)仍處于探索階段。Lee等的研究表明，PEF預(yù)處理污泥能夠強(qiáng)化厭氧水解速率；Ki等使用進(jìn)行預(yù)處理污泥，發(fā)酵后揮發(fā)性脂肪酸的積累tigao了2.6倍；國(guó)內(nèi)研究者主要對(duì)碳源利用和厭氧消化方面作了效果驗(yàn)證，未對(duì)PEF預(yù)處理污泥技術(shù)的影響因素以及優(yōu)化參數(shù)tigao處理效果方面進(jìn)行探究。

PEF技術(shù)的運(yùn)行參數(shù)是控制污泥破壁效果的關(guān)鍵。本研究為進(jìn)一步tishengPEF技術(shù)在污泥破壁領(lǐng)域的處理效果，并釋放更多有機(jī)物供后期的資源化利用，對(duì)不同控制參數(shù)的影響及試驗(yàn)效果tisheng進(jìn)行深入探究，為實(shí)際應(yīng)用提供科學(xué)指導(dǎo)依據(jù)。

1、材料與方法

1．1 試驗(yàn)?zāi)噘|(zhì)

本試驗(yàn)所用的剩余污泥取自河北省某城鎮(zhèn)污水處理廠，具體泥質(zhì)情況如表1所示。

該城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水為城區(qū)的生活污水。濃縮池的污泥主要是剩余活性污泥，包含少量的初沉污泥，污泥的有機(jī)物含量較高，污泥濃度高，顏色呈黃褐色。

1．2 試驗(yàn)裝置與方法

試驗(yàn)裝置如圖1所示，試驗(yàn)電極為同軸電極，污泥泵處理liuliang為3m3／h，同軸電極外電極尺寸為φ80mm×700mm，內(nèi)電極尺寸為φ40mm×400mm，高壓脈沖電源為實(shí)驗(yàn)室特種電源，型號(hào)為TREK3020A，檢測(cè)波形的示波器為美國(guó)泰克示波器型號(hào)為TektronixAFG3052C。

試驗(yàn)時(shí)，通過污泥泵將儲(chǔ)泥槽的污泥打入同軸電極裝置中，高壓脈沖電源作用于電極，通過產(chǎn)生的電場(chǎng)將污泥進(jìn)行破壁處理，處理后的污泥由出口排至儲(chǔ)泥槽。本試驗(yàn)主要通過調(diào)節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度、頻率、占空比和波形這4個(gè)參數(shù)考察其對(duì)試驗(yàn)的效果。試驗(yàn)取泥0.1m3，連續(xù)運(yùn)行2h，參數(shù)控制如下：電場(chǎng)強(qiáng)度為0～30kV，頻率為50～500Hz，占空比為10％～50％，輸出波形為方波、正弦波、三角波。高壓脈沖電場(chǎng)反應(yīng)器中的污泥，每隔15～30min取出50mL的水樣，每次取3組，離心后進(jìn)行SCOD（溶解性COD）的分析。試驗(yàn)使用離心機(jī)型號(hào)為飛鴿KA－1000，轉(zhuǎn)速為3400r／min，離心時(shí)間為20min。

1．3 分析方法

試驗(yàn)中細(xì)胞的破壁程度以SCOD溶出的含量表征，SCOD使用0.45μm濾膜過濾后，使用連華COD測(cè)定儀分析；TN使用過硫酸鉀氧化－紫外分光光度法分析；TP使用鉬銻抗分光光度法分析；pH使用METTLERpH計(jì)分析。

2/結(jié)果與討論

2．1 電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)破壁效果的影響

相關(guān)研究中.提到，電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)有利于處理效果的tisheng，本試驗(yàn)在實(shí)際運(yùn)行過程中通過調(diào)節(jié)電壓值對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行控制，分別選取兩組電壓為8kV與30kV，驗(yàn)證其對(duì)應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)度為3.2kV／cm和12kV／cm的結(jié)果，并與不加電場(chǎng)（空載）試驗(yàn)進(jìn)行比較。在方波波形、占空比為50％，頻率未為50Hz條件下，測(cè)得上清液中SCOD隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖2所示。

空載試驗(yàn)主要探究反應(yīng)裝置對(duì)污泥的物理磨損引起有機(jī)物的釋放情況。由圖2可知，SCOD含量隨著電壓（場(chǎng)強(qiáng)）的增加而tigao，空載試驗(yàn)增幅為34.5％。這是因?yàn)槭Ｓ辔勰嘀芯哂心茉瘁尫艥摿Φ挠袡C(jī)物大部分存在于污泥絮體以及微生物的細(xì)胞膜（壁）內(nèi)部原生質(zhì)中.，因物理作用能夠打碎少量的菌膠團(tuán)，釋放出一小部分的有機(jī)物。8kV電壓下，SCOD增幅為93.3％；30kV電壓下，SCOD增幅為243.5％，分別達(dá)到空載試驗(yàn)和8kV下的8.6倍和2.6倍。說明，電場(chǎng)強(qiáng)度的增加有利于SCOD的釋放。試驗(yàn)將在電壓30kV即電場(chǎng)強(qiáng)度為12kV／cm的基礎(chǔ)上，分析其他因素對(duì)污泥破壁效果的影響。

2．2 頻率對(duì)破壁效果的影響

電場(chǎng)強(qiáng)度在12kV／cm、占空比為50％、方波條件下，將頻率調(diào)至50、500Hz，分析頻率對(duì)污泥破壁效果的影響，圖3為高壓脈沖電場(chǎng)處理120min后，SCOD、TN、TP含量的變化情況。

由圖3可知：初始SCOD、TN、TP含量分別為49.6、28.4、10.3mg／L，頻率50Hz處理后的SCOD、TN、TP的含量為173.1、35.0、20.6mg／L，SCOD增幅為243.5％；頻率500Hz處理后的SCOD、TN、TP的含量為97.8、37.5、22.9mg／L，SCOD增幅為97.1％。隨著頻率的升高，TN、TP隨之升高，而SCOD含量下降，另外試驗(yàn)過程中在500Hz條件時(shí)出現(xiàn)“嘶嘶”聲響，這可能是因?yàn)殡姌O之間產(chǎn)生了放電現(xiàn)象，放電后產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性物質(zhì)將SCOD降解，導(dǎo)致SCOD含量下降。相關(guān)資料.表明，兩極間所加電壓為一定值時(shí)，頻率的升高會(huì)擊穿絕緣介質(zhì)產(chǎn)生放電。放電過程會(huì)產(chǎn)生大量的羥基自由基等，對(duì)有機(jī)污染物具有優(yōu)良的去除效能。

試驗(yàn)結(jié)果表明：污泥破壁效果受頻率影響，頻率的增大有利于TN、TP的釋放，這是由于電場(chǎng)強(qiáng)度一定時(shí)，頻率增大延長(zhǎng)了電場(chǎng)作用時(shí)間，有利于tigao破壁程度。但在電場(chǎng)強(qiáng)度一定的條件下，頻率升高到一定值時(shí)可能引起放電現(xiàn)象，降低SCOD的含量。

2．3 占空比對(duì)破壁效果的影響

在電場(chǎng)強(qiáng)度為12kV／cm、頻率為50Hz的方波條件下，將占空比分別調(diào)節(jié)至10％、30％、50％，分析占空比對(duì)污泥破壁效果的影響，占空比是在一串理想的脈沖序列中（如方波），正脈沖的持續(xù)時(shí)間與脈沖總周期的比值。試驗(yàn)經(jīng)預(yù)處理120min，SCOD含量的變化如圖4所示。

由圖4可知：不同占空比下的SCOD釋放效果相差明顯，占空比為10％時(shí)的SCOD從51.7mg／L增長(zhǎng)到257.9mg／L，增幅為398.8％；占空比為30％時(shí)的SCOD從52.6mg／L增長(zhǎng)到200.1mg／L，增幅為280.4％；占空比為50％時(shí)的SCOD從49.6mg／L增長(zhǎng)到173.1mg／L，增幅為248.5％。理論上來講，占空比越高，正脈沖在總周期的時(shí)間比例越大，正脈沖的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)tigao破壁效果有利。試驗(yàn)結(jié)果表明，占空比越低，SCOD的含量越高，污泥破壁效果越好，得出占空比在10％左右的條件下，污泥破壁效果好。這可能是由于縮小占空比后的脈沖上升和下降的時(shí)間更短，作用于細(xì)胞壁的能量也更為集中。