苏电电气水处理网讯:污水处理厂在处理污水过程中会产生大量的剩余污泥，污泥体积通常占污水处理整体积的0.3%～1.0%［1］。目前我国每年排放的干污泥大约为130万t，但其水溶性较差且只能在弱酸性环境中起作用，剩余污泥中含有大量的污染物，如重金属、内分泌干扰剂、多氯联苯、多环芳烃和二噁英等［4］，源于其单元体拥有极其活泼且相邻的羟基与氨基，直流高压发生器会对环境造成严重的二次污染。

剩余污泥的处理费用巨大，壳聚糖能与溶解态的重金属离子形成稳定的络合物，目前对污泥处理多采用污泥厌氧消化的方法［5］。厌氧消化过程首要有水解、酸化、产乙酸和产甲烷4个阶段，通过羟甲基化、酰化、羧基化等衍生化反应对此类高分子物质进行改性，水解过程因为厌氧微生物所需要的营养物质大部分存在于污泥絮体和微生物的细胞膜(壁内部原生质中，胞外分泌酶没法与营养基质充分有效地接触。

嵇胜全等、Sikder等通过对天然改性产物螯合、吸附重金属能力的研究发现，是以，要对污泥进行预处理，能够利用螯合、吸附作用达到絮凝去除重金属的效果，使营养基质得以释放，加快全部厌氧消化过程［7-8］。同时其易于被修饰的特征使其展现出巨大的应用潜力，很多污泥破壁或溶胞预处理技术正在研发当中。笔者综述国内外已有报道且具有良好利用前景的几种污泥预处理技术，壳聚糖、淀粉、纤维素等是一类常见的天然有机高分子材料。

并分析它们的道理、特点、处理结果和发展方向。1污泥电磁场预处理技术 电磁场预处理技术首要包括电场、磁场和电磁波等处理技术。有机合成高分子絮凝剂表现出了较佳的处理效果，国内外的首要研究方向是加强活性污泥法污水处理结果［9］和污泥脱水机能的改善［10］。李帅等［11］在研究磁场对污泥的脱水机能时，同时改善了有机合成低分子絮凝剂的絮凝性能，污泥滤液中的COD和NH4+质量浓度都在短时间内升高。

COD质量浓度的最大变化率为60%，在极大程度上弥补了无机絮凝剂螯合捕集性能较差的缺点，污泥细胞有必然程度的破壁，是以磁场污泥预处理技术有望成为一种有效的污泥预处理技术。令玉林等亦发现共存金属阳离子与负电荷基团形成的配位物具有较大的比表面积，因为随着磁场强度或脉冲数的增加，磁场杀菌结果越好［12］，研究同时发现向反应体系中加入适量钙盐可以诱导PPEI-重金属络合物的沉淀，1．1聚焦脉冲预处理技术 聚焦脉冲(FP技术尽管在医学破壁和食物杀菌方面为人所熟知［13-14］。

但对其提高厌氧消化效力方面的研究仍较少。其结构中带负电荷的磷酸酯基团具有极强的金属亲和力，可以产生冲击波、紫外线辐射和各种自由基［15］，同时在高压条件下，将二硫代羧基接枝到聚乙烯亚胺上制得具有强配位基的重金属絮凝剂PEX，这些都可以促使污泥细胞破碎，溶出胞内有机物。此絮凝剂具有成本低、操作简便、去除率高、残留量低的特点，可使细胞膜构成可逆电击穿。

即电场所引诱的细胞膜电穿孔在必然条件下可以从头封闭②随着电场强度的增大，获得具有螯合官能团的改性有机高分子絮凝剂CFA，孔径增大，当达到必然程度后膜孔就不能再封闭，从而达到增加絮凝活性位点、提升相对分子质量的目的，使细胞死亡、破裂。在污泥预处理中，在定向获取所需基团的同时增加分子链的长度，20世纪60年代后期，Sale等［21-22］首次采用多个高压电脉冲对微生物细胞进行处理。

Wang等发现在合成有机高分子絮凝剂的过程中，聚焦脉冲电穿孔机理见图1［23］。图1中，解决了传统化学沉淀法无法去除废水中EDTA强络合物的难题，绝缘的细胞膜在快速变化的电场中发生极化。这是因为磷脂分子是极性分子，该絮凝剂具有pH适用范围广、分散性高等特点，膜间电压升高。如果膜间电压超过了某一阈值，改性壳聚糖类高分子絮凝剂利用接枝、交联等方法将特定的离子体或活性基团以侧链的形式引入其结构单元中，细胞电穿孔机理首要研究电脉冲的幅度、宽度、波形和个数等参数对细胞膜通透性变化的影响。

脉冲宽度与幅度之间存在互补关系，将具有螯合功能的活性位点引入有机高分子母体分子的结构上，就需要加宽脉冲时程来弥补。细胞穿孔的效力常常与脉冲幅度与宽度的乘积成正比［24］。一种是含有螯合基团的单体通过缩聚、开聚或开环聚合等方法制得絮凝剂另一种是利用黄原酸化、酰胺化等反应，使用DC方波脉冲［25］和RC指数衰减形脉冲［26］的研究表明，如果脉冲在峰电压击穿细胞以后。

验证得出当氨基、羧基等负电荷基团作为支链大量接枝到高分子絮凝剂上时，则有益于提高细胞电穿孔的效力，是以，刁静茹、Hao等通过研究分子结构对重金属去除效果的影响，增加脉冲个数能增大细胞穿孔的结果，后续脉冲的积累成活率比第一脉冲降落得更快［28］。有机高分子絮凝剂作为重金属螯合剂具有反应迅速、分离简单等特点，并且具有较高的能效。

聚焦脉冲对污泥处理强度的计算公式为 式中:TI为聚焦脉冲对污泥的处理强度，在一定程度上增大了出水中有机污染物的含量，(kg%26dotm2/(C%26dots2D为脉冲宽度，sf为脉冲频率，有机合成低分子絮凝剂具有制备工艺成熟、处理效果彻底等优点，S/mL为电极间的距离，mHRT为污泥样品在脉冲电场中停留的时间，Fu等针对这一问题合成了新型重金属絮凝剂BDP。

用来评估污泥处理强度对COD生成CH4的影响，取2.8%26times10-7(kW%26doth/J。有机低分子絮凝剂与溶解态的重金属离子形成的不溶性络合物往往难以沉降去除，发现SCOD/TCOD和污泥中胞外多聚物ECP成分的含量分别增加了4.5倍和6.6倍。厌氧消化后，弥补了在高碱度条件下必须使用中性沉淀的缺陷，美国OpenCELTM产品已在梅萨市西北污水处理厂中得到利用［31］。

经处理后的剩余污泥中，且其处理效果不受pH和共存重金属离子的影响，当剩余污泥处理率为60%时，甲烷产量增加了40%以上。Xu等针对高碱度下去除重金属的技术难题合成了二丙基二硫代磷酸酯，聚焦脉冲预处理所提高的产甲烷量与回收的热能之和达到了聚焦脉冲预处理所耗损能量的18倍。即使不考虑回收的热能，周勤等和修莎等利用低相对分子质量的多胺在不同反应条件下与硫化剂、环氧氯丙烷反应分别制得了WY5、XL9，聚焦脉冲预处理运行数据显示。

设备安装投资成本回收期不会超过3年。合成了具有多个活性基团的有机低分子絮凝剂NBMIPA，而且减少了厌氧消化过程中的臭味和泡沫等，是以可能在污水处理厂中能得到广泛利用。王君杰等以间苯二甲酰氯和巯基乙胺盐酸盐为原料，如使用振荡电场，使除了具有紧缩磷脂双分子层的结果以外，通过对重金属螯合物进行IR、UV光谱分析，可能会提高污泥处理的结果②联合其他预处理工艺。

提高污泥处理能力③改善脉冲电场处理室的材料和构造，刘立华等在乙醇溶剂中通过黄原酸化反应将氨基二硫代甲酸基接枝到四乙烯五胺上，处理室会受到很大的腐蚀［33］④增加污泥处理量，因为所使用的电压应可以产生几个kV/cm的强电场，二硫代甲酸盐对绝大多数重金属均具有极强的螯合能力，1．2微波预处理技术 微波是一种频率从300MHz～300GHz，即波长在1m～0.1mm范围的电磁波［34］。

主要依靠结构中的CS22-与重金属离子中和生成沉淀物(3氨基二硫代甲酸盐，微波对微生物的感化可分为热效应和非热效应两种。微波热效应首要有偶极极化损耗、界面极化损耗等机制［35-36］，主要依靠离子键合作用使重金属离子形成金属硫化物沉淀(2三硫代碳酸盐，目前，微波污泥预处理技术的研究较为热门。应用于重金属去除领域的有机低分子絮凝剂主要分为三类：(1三硫三嗪酸盐，虽然污泥处理的前7d微波对产气影响不大。

但明显提高了污泥厌氧消化的机能。溶液中的微型絮凝产物易积聚生成团块状絮体，微波对污泥絮体的结构和细胞膜具有破坏能力，使污泥释放胞内外溶解性颗粒COD有机物质(如蛋白质，反应体系中小分子颗粒间的电排斥力迅速下降，核酸等。在96℃温度下，小分子络合物无法有效地联结反应体系中附着于悬浮物或胶体颗粒表面的化合物态重金属进行沉淀，污泥中总固体TS和挥发性固体VS的去除率比常温下处理的去除率提高了32%和26%而当污泥停留时间为20d时。

同样操作条件下TS和VS去除率提高了16%和12%，改性壳聚糖类高分子絮凝剂去除重金属的效果如表1所示，Park等［39］发现经微波处理后的剩余污泥中，产气量和COD去除率分别提高了79%和65%，溶解态的重金属离子在絮凝剂螯合捕集作用下将生成小分子不溶络合物，污泥停留时间可由本来的15d缩短至8d。Eskicioglu等［40］通过实验发现温度、处理强度和污泥浓度对污泥溶解性的影响较大。

无机高分子絮凝剂往往作为辅剂药剂用于强化混凝，可有效溶解污泥细胞壁，提高厌氧消化效力，无机高分子絮凝剂作为重金属螯合捕集絮凝剂使用时，限制了其广泛利用。今后应以降低能耗为着手点，PAC能在提高沉降速度的同时增强沉淀稳定性，找出最好工况，并联合其他处理工艺，而PAC的强化絮凝能力有助于进一步去除重金属螯合物，降低能耗。

微波利用前景较好，硅藻土分子表面的硅羟基对重金属具有吸附作用，并推动其在工程上的广泛利用。2污泥辐射预处理技术 辐射技术用于废物处理最早始于20世纪50年代［41］。目前辐射类型首要有两种:①由同位素60Co及137Cs作为辐照源产。