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除臭作用研究翻译
矿物掺料和生物技术对城市污泥的除臭作用研究
(南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031)
摘要:
采用纳氏试剂分光光度法,定量研究了矿物掺料(硅藻土)和两种生物除臭剂(生物除臭剂Ⅰ和生物除臭剂Ⅱ)对城市污泥中氨含量的影响规律,以此分析其对城市污泥的除臭效果。
结果表明:
不同掺量的硅藻土对城市污泥均有一定的除臭效果,硅藻土最优掺量为10%;两种生物除臭剂对城市污泥均有一定的除臭效果,但生物除臭剂Ⅱ优于生物除臭剂Ⅰ;复掺硅藻土和生物除臭剂Ⅱ比矿物掺料吸附或生物除臭单一方式的效果更好,其对城市污泥的除臭作用有叠加效应。
除臭效果最好且最经济合理的复合除臭剂配比为:
5%硅藻土和0.3%生物除臭剂Ⅱ。
关键词:
矿物掺料;生物技术;城市污泥;除臭
中图分类号:
文献标识码:
文章编号:
StudyonDeodorizationofMunicipalSludgebyMeansofMineralAdditivesandBiotechnology
Abstract:
Abstract:
Usingthespectrophotometricmethod,weanalyzetheinfluencingruleofmineraladditives(diatomite)andtwokindsofbiologicaldeodorant(biologicaldeodorantⅠandbiologicaldeodorantⅡ)ontheammoniacontentinthemunicipalsludgequantificationally,andinordertoanalyzetheirdeodorizationofthemunicipalsludgethereby.Theresultindicatesthatthedifferentcontentsofdiatomitehavethecertaineffectofdeodorizationonthemunicipalsludge,andthebestcontentis10%;Bothofthebiologicaldeodorantshavethecertaineffectofdeodorizationonthemunicipalsludge,andthebiologicaldeodorantⅡisbetterthanthebiologicaldeodorantⅠ;theeffectofthedeodorizationofthecombinationbetweendiatomiteandbiologicaldeodorantⅡisbetterthanthesingleoneworksagainstthemunicipalsludgebecauseoftheirsuperimpositioneffect.Theproportionis5%ofdiatomiteand0.3%ofbiotechnologyⅡconsideringthemosteffectiveandthemosteconomicandreasonablefactors.
Keywords:
Mineraladditives,Biotechnology,Municipalsludge,Deodorization
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胡明玉,女,1958年生,江西高安人,教授,博士
江西省2008年科技支撑计划项目(2008AE01400)
江西省2009年研究生创新基金资助项目
江西省教育厅2010年度青年科学基金项目(GJJ10082)
引言Introduction
随着我国城市化速度加快,污水处理厂所产生的城市污泥量日益增加。
WiththeurbanizationspeedupinChina,thequantityofmunicipalsludgeproducedbythesewageplantisincreasingrapidly.污泥中除了含有大量有机物和丰富的氮、磷等营养物质,还存在重金属、致病菌和寄生虫等有毒有害成分,且常伴有恶臭。
Inadditiontolargeamountsoforganicmatterandabundantnitrogen,phosphorusandothernutrients,therearealsoheavymetals,pathogensandparasitesandothertoxiccomponentsinmunicipalsludge,andthereoftenhasastrongwickedstench.如果处理处置不当,会给人们的生活和环境带来很大压力[1]。
Ifhandledimproperly,itwillbringalotofpressuretopeople'slivesandtheenvironment[1].目前,我国城市污泥的资源化利用主要有农用、建材利用、能源化利用以及蛋白利用等[2],Atpresent,theresource-orientedutilizationofsludgeismainlyinagriculture,buildingmaterial,energyandprotein[2],其中利用城市污泥制备烧结砖具有很多优点,它不仅可利用污泥的泥质组分,还利用了污泥中有机质作为内燃组分,使产品烧结能耗接近零;therearemanyadvantagesintheuseofmakingsludgeintofiredbrick,itcannotonlyusethemuddycomponent,butalsouseorganicmatterasthecomponentofinternalcombustioninsludgecomposition,thusthesinteredenergyconsumptionofproductapproachzero;坯体经高温焙烧,污泥中的病源菌和寄生虫卵被烧死,彻底避免了污泥的二次污染;whentheunburnedsludgecalcinesunderthehightemperature,thepathogenicbacteriaandparasiticeggsinthesludgewillbeburnttodeath,andthesludgeavoidthesecondarypollutionthoroughly;产品具有轻质高强、保温隔热、建筑节能、环境友好等特点,是满足现代建筑节能及舒适性要求的新型绿色建筑材料。
producthassomecharacterswhicharelightweight,highstrength,insulation,energy-saving,andenvironment-friendlyisanewgreenbuildingmaterial,meetingenergy-efficientandcomfortablerequirementsinmodernbuilding.胡明玉等的研究表明[3]:
利用30%~40%城市污泥和50%~65%湿排粉煤灰,掺入5%左右助熔剂,可以制备出强度高、表观密度低、保温隔热性能好的新型墙体材料。
ThesyudiesofHuMingyuandothershaveprovedthat[3]:
Utilizingthecombinationbetween30%to40%ofurbansludgeand50%to65%wetflyash,mixedwithabout5%flux,Wecanprepareanewwallmaterialwhichhashighstrength,lowapparentdensityandexcellentinsulationeffect.
但是,在城市污泥烧结砖或其它建筑材料制备过程中,城市污泥中的硫化氢、氨气等恶臭物质的扩散会造成臭气污染,这是城市污泥资源化利用过程中存在的棘手问题。
However,inthepreparationprocessofmakingsludgeintofiredbrickorotherbuildingmaterials,thespreadofthehydrogensulfide,ammoniaandothermalodoroussubstancesfromthesludgecancauseozonepollution,whichisthedifficultprobleminprocessofsludgeutilization.本文就矿物掺料和生物技术对城市污泥的除臭作用进行试验研究。
Inthispaper,mineraladmixtureandbiotechnologyonthedeodoranteffectofsludgeweretested.
为了探讨几种矿物掺料的除臭作用,本作者曾就不同矿物掺料(如沸石、海泡石、硅藻土及麦饭石等)对污泥中硫化氢的吸附作用进行了探索性试验,即在密封的容器中装适量污泥及矿物掺料的混合物,同时放入醋酸铅试纸定性检测臭气中的硫化氢含量的变化。
Inordertoexploredeodorizationoftheodorofseveralmineraladditives,theauthorhavedonesomeexploratorytestsonvariousmineraladmixtures(suchaszeolite,sepiolite,diatomaceousearthandmedicalstone,etc.)ontheadsorptionofhydrogensulfideinsludge,thetestistoinstallasealedcontainerwithmineraladmixturesandsludgemixturemoderately,thenputinaacetatetestpapertoqualitativelydetectthechangesofhydrogensulfidecontentedinthedor.
试验表明,麦饭石、硅藻土、海泡石及沸石都有不同程度的除臭效果,它们中硅藻土的除臭效果最好。
Testsindicatesthatmedicalstone,diatomite,sepioliteandzeolitehavedifferentlevelsofthedeodoranteffects,andthediatomitedidthebest.但是,单一方法可能只能达到有限的除臭效果,如果将矿物吸附和生物除臭技术相结合,或许能达到更好的除臭效果。
However,asinglemethodmayonlyachievealimitedeffectofdeodorization,ifcombinethemineralabsorptionandbio-deodorizationtechnologytogether,itmightbeabletoachieveabetterdeodorization.本文定量研究硅藻土和生物除臭剂对城市污泥的除臭效果。
Thispaperresearchesthediatomaceousearthandbiologicaldeodorantaffectonthesludgequantitatively.
1原材料及试验方案Rawmaterialsandtestingprogram
1.1原材料Rawmaterials
(1)城市污泥:
取自南昌市青山湖污水处理厂,泥状,含水率80%左右,其主要化学组成见表1。
(1)Municipalsludge:
fromthesewageplantofNanchangQingshanLake,sludge,watercontentabout80%,anditsmainchemicalcomponentsarelistedonTable1.
表1城市污泥的化学组成(%)Table1Chemicalcompositionofsludge(%)
成分Components
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
Na2O
K2O
LOI
Total
百分比Percentage
43.37
12.92
4.84
1.65
0.35
1.18
31.00
96.98
(2)硅藻土,取自江西省广昌县。
硅藻类型以园盘藻为主,占硅藻细胞个数的95%以上,硅藻粒径8~12μm。
经磨细后由筛孔尺寸为0.08mm的负压筛析仪检测,筛余量为2.4%。
其主要化学成分见表2。
扫描电子显微镜照片见图1,从图1可知,该硅藻土含有大量200nm~300nm蜂窝状的微孔。
(2)Diatomaceousearth:
fromGuangchangcounty,JiangxiProvince.Disctypesofdiatomalgae,accountingformorethanhenumberof95%,diatomcellsoverdiatomsize8~12μm.Thefinelygroundafterthenegativepressure0.08mmmeshsievesizeanalyzertesting,screeningmarginof2.4%.ThemainchemicalcomponentsarelistedinTable2.ScanningelectronmicroscopephotographsshowninFigure1,wecanlearnfromFigure1thatthediatomaceousearthcontainsalotof200nm~300nmporoushoneycomb.
表2硅藻土的化学组成Table2Thechemicalcompositionofdiatomite
成分
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
CaO
LOI
Total
百分比
58.15
16.65
12.65
1.11
1.02
8.58
98.16
图1硅藻土的扫描电镜照片
Figure1Scanningelectronmicrographofthediatomaceousearth
(3)生物除臭剂:
生物除臭剂I和生物除臭剂II,主要成分为有机废物发酵菌曲,由北京市通州区郎府镇生产,推荐含量分别为2%和0.3%。
(3)Biologicaldeodorant:
Bio-deodorantdeodorantIandII,mainlycomposedofcurvedbacteriafermentationoforganicwaste,producedbythetownofTongzhouDistrict,BeijingLangHouse,recommendedcontentof2%and0.3%.
1.2试验方案Experimentplan
城市污泥的臭气成分主要为硫化氢、氨气以及一些具有恶臭性的物质等,实验室氨气的检测技术比较成熟,可以顺利进行。
但是硫化氢的实验室检测存在一定的困难。
本文作者曾参照文献[4]中硫化氢的亚甲基蓝分光光度法对该城市污泥样品进行实验室检测,但是无论对多少体积的气体进行检测,均没有检测出硫化氢。
出现这种情况可能是由于硫化氢本身易见光分解,易溶于水,污泥中的硫化氢在取样过程中已分解,使污泥中硫化氢的含量很低,超过了检测范围。
因此本文主要检测臭气中氨的含量,用氨含量的多少代表城市污泥中臭气的含量。
TheodourofMunicipalsludgecontainsmainlyhydrogensulphide,ammonia,severalmalodorousmaterialsandothers,ammoniadetectingtechnologyisrelativelymatureinthelaboratory,whichcanapplysmoothly.Butithassomedifficultiesaboutthelaboratorytestingofsulphide.Theauthorhaseverreferredtotheliterature[4],thecontentofhydrogensulphideinthismunicipalsludgesamplescouldbedeterminatedinlaboratorytest,accordingtothemethodofmethylenebluespectrophotometry,butnomatterhowmuchvolumeofgastobeexperimented,couldnotbefound.Thephenomenamayhappenasaresultofthehydrogensulphideitselfeasilydecompositionunderlightandsolubleinwater,hydrogensulphideinthesludgehavealreadydecomposedinsamplingprocessofsludge,thecontentisverylow,morethanthemeasurablerange.Thereforethispapermainlytalkaboutthecontentofammonia,whichstandforthecontentofstenchinmunicipalsludge.
1.2.1城市污泥中氨的检测thedeterminationofammoniainmunicipalsludge
实验室氨气的检测方法参照文献[4]中的纳氏试剂分光光度法。
themeasurablemethodofammoniacouldbereferredtotheliterature[4]whichtalksaboutnessler’sreagentspectrophotometry.利用抽气泵及大型气泡吸收管进行采样,并采用纳氏试剂分光光度法测定桶中氨的分光光度值,再利用最小二乘法绘制标准曲线计算出氨的含量。
Usingexhaustingairpumpandlargebubbleabsorptiontubetosample,wocoulddeterminatespectrophotometricdatasutilizingnessler’sreagentspectrophotometryinthebarrel,andprotractstandardcurvethroughleast-squaremethodtocalculatethecontentofammonia.
氨气检测程序如图2:
Figure2:
theprocedureofthedeterminationofammonia
图2氨气检测程序
Figure2:
theprocedureofthedeterminationofammonia
(1)样品采集sampleselection
采样系统由采样瓶、大型气泡吸收管和抽气泵等组成。
在大型气泡吸收管内装10ml吸收液,以0.5L/min的流量,采气2min,即1L。
Samplingsystemconsistsofsamplebottle,largebubbleabsorptiontubeandexhaustingairpumpandsoon.Thereis10mlabsorptionsolutioninthelargebubbleabsorptiontube,0.5L/minflowingflux,selectinggas2min,thatis1L.
(2)样品检测sampledetermination
将采集好的试样溶液装于10ml具塞比色管中,用吸收液稀释至10ml标线,加入酒石酸钾钠溶液0.50ml,摇匀,在加入纳氏试剂0.50ml,摇匀,放置后,在波长420nm下,用1cm比色皿,以水作参比,用分光光度计测定各管的吸光度。
wecouldpourcollectedsamplesolutioninto10mltube,dilutesamplesolutiontothe10mlmarkingaccordingtotheuseofabsorbingliquid,add0.50mltartarkaliumpotassiumsodiumsolution,shakeup,thenadd0.50mlnessler’sreagent,shakeup,afterplacethesolution10min,utilize1cmcolorimetricutensilunderthe420nmwavelength,comparetowater,determinateabsorbencyofeachtubebyspectrophotometer.
(3)氨标准曲线的绘制Theprotractionofstandardcurveofammonia
按照文献[4]中纳氏试剂分光光度法进行氨标准曲线的绘制,结果见图3。
Protractstandardcurveofammoniaaccordingtotheliterature[4]whichtalksaboutn
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