【文章內(nèi)容簡介】 力 ” 。脈沖電磁的殺菌機(jī)理 主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面： 1）電場作用：生物體內(nèi)的大多數(shù)分子和原子具有極性（等效電偶極子）和磁性（分子電流模型），外加電磁場會(huì)對(duì)生物產(chǎn)生影響或作用。在外加電磁場的作用下，電偶極子和分子電流會(huì)隨著電磁場的方向取向。在靜電磁場中，只是建立一個(gè)新的終極狀態(tài)，但在時(shí)變電磁場中，電偶極子和分子電流會(huì)隨著電磁場的變化而振動(dòng)。顯然，不同強(qiáng)度分布的外加電磁場對(duì)不同生物的影響程度是不同的。醫(yī)學(xué)界在研究中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞體在電磁場中有異常表現(xiàn)，典型的表現(xiàn)是對(duì)電磁波的應(yīng)答現(xiàn)象。這種生物應(yīng)答現(xiàn)象發(fā)生在遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)，生物體對(duì)滿足一定條件的電 磁場的影響是非線性的，并表現(xiàn)出頻率特異性功能和功率特異性。效應(yīng)的能源有時(shí)來自生物系統(tǒng)內(nèi)部，外部電磁場只是起到觸發(fā)作用。細(xì)胞是最基本的生命單元，在細(xì)胞中，每個(gè)細(xì)胞膜內(nèi)外都有一定的電位差，在外加電場的作用下，膜內(nèi)外的電位差會(huì)增大，通透性會(huì)增加，細(xì)胞發(fā)生滲透，繼續(xù)適度處理，當(dāng)電磁場達(dá)到一定值（ EEO，HHO）時(shí)，細(xì)胞膜就發(fā)生不可修復(fù)的破裂，這種現(xiàn)象稱為電穿孔。同時(shí)，由于電磁場是變化的，在極短的時(shí)間內(nèi)，電磁場的頻率、強(qiáng)度都會(huì)發(fā)生極大的變化，在細(xì)胞膜上產(chǎn)生振蕩效應(yīng)。不可逆的電穿孔和激烈的振蕩效應(yīng)能使細(xì)胞破裂，這種 破裂導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)紊亂，從而殺死細(xì)胞，進(jìn)而殺死細(xì)菌。 2）電離作用：變化電磁場的介電阻斷性對(duì)微生物具有抑制作用。在外加電磁場的作用 12 下，污泥空間中的帶電粒子將產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)，撞擊污泥分子，使污泥分子分解，產(chǎn)生陰、陽離子，同時(shí)，電解質(zhì)電解出陰、陽離子。這些陰、陽離子在強(qiáng)電磁場的作用下極為活躍，穿過本來就已提高通透性的細(xì)胞膜，與微生物內(nèi)的生命物質(zhì)如蛋白質(zhì)、 RNA作用，因而阻斷了細(xì)胞內(nèi)正常生化反應(yīng)和新陳代謝的進(jìn)行。另外，電磁場能夠使水分子的氫氧鍵斷裂，在水中生成過量的超氧陰離子自由基、過氧化氫及自由質(zhì)子。而過氧化氫有強(qiáng) 烈的氧化作用，作用于生物分子，會(huì)破壞 DNA，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。液體介質(zhì)中電離作用產(chǎn)生的臭氧同樣有強(qiáng)烈的氧化作用，能與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)發(fā)生一系列反應(yīng)。以上兩種作用的聯(lián)合構(gòu)成了殺死細(xì)菌體的主要因素。 （ 2） 污泥深度脫水和脫除重金屬的無害化處理工藝 1）預(yù)沉分離：取城鎮(zhèn)污水處理廠含水率為 %~%的剩余污泥，加入一定量的反應(yīng)劑，攪拌混凝 10~35min 后，制成混合液。將此混合液泵入重力濃縮池，經(jīng)過 30~120min的自然沉降，達(dá)到初步濃縮的目的，得到上清液和濃縮污泥，將所述上清液從重力濃縮池的上部自然排出，送回污水處理廠的污水處理系統(tǒng)，將所述濃縮污泥從重力濃縮池的底部排出，進(jìn)入下道工序處理。 2）濃縮污泥無害化處理：排出后的濃縮污泥進(jìn)入殺菌系統(tǒng)，通過前期的酸化作用后進(jìn)行微波加熱，濃縮污泥中的微生物被殺死并分解，微生物體內(nèi)的大量間隙水、毛細(xì)管水水分及其吸附的重金屬被排出。污泥中重金屬在該條件環(huán)境下轉(zhuǎn)化為酸溶性金屬離子而進(jìn)入溶液，污泥中組分性質(zhì)發(fā)生改變，膠粘性降低或消失，污泥透水透氣性增加，污泥中的臭氣成分被氧化分解成為 無臭成分。 3）機(jī)械過濾固液分離：對(duì)經(jīng)過改性處理后的濃縮污泥，用板框壓濾機(jī)等常規(guī)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行過濾，得到過濾液和干污泥渣。 4）過濾液用石灰調(diào)節(jié) pH 值至 ~9 后，送回污水處理廠的污水處理系統(tǒng)或根據(jù)過濾液中重金屬性質(zhì)與含量等因素，按照濕法冶金原理，加入適量比例的反應(yīng)劑，進(jìn)行中和、沉淀、過濾，獲得形成穩(wěn)定狀態(tài)的重金屬化合物渣和廢水。重金屬化合物渣根據(jù)其含量和 13 實(shí)際情況，可進(jìn)行深加工回收或銷售給冶煉廠。廢水即可經(jīng)處理后排放或循環(huán)使用，或返回污水處理廠。 5）根據(jù)干污泥渣含量及各地的實(shí)際情況，進(jìn)行深加工，生產(chǎn)有機(jī)復(fù)混肥、建材或固體燃料等。 （ 3）污泥無害化處理裝備 本項(xiàng)目處理污泥所用到的設(shè)備設(shè)施主要是重力濃縮設(shè)施、微波殺菌系統(tǒng)、板框壓濾系統(tǒng)，如圖 3圖 3圖 34 所示。 重力濃縮設(shè)施：根據(jù)處理量大小進(jìn)行自行設(shè)計(jì)和制造，達(dá)到把含水率 95%的污泥，在輔助藥劑的絮凝下，實(shí)現(xiàn)污泥第一次脫水，達(dá)到含水率約 92%。 微波殺菌系統(tǒng)：通過發(fā)射高頻率的微波，產(chǎn)生溫度場與電磁場，直接而有效地在整個(gè)物料內(nèi)部產(chǎn)生熱量，促進(jìn)細(xì)菌的分子高速運(yùn)動(dòng)，加速其細(xì)胞膜的擠壓而破裂，從而達(dá)到殺菌的目的。 板框壓濾系統(tǒng)：混合液流經(jīng)過濾介質(zhì)（濾布），固體停留在濾布上，并逐漸在濾布上堆積形成過濾泥餅。而濾液部分則滲透過濾布，成為不含固體的清液。 （ 4）污泥濃縮、機(jī)械脫水和干化的效果 本項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余污泥、二沉污泥的快速深度脫水。具體污泥濃縮、機(jī)械脫水和干化效果見以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 實(shí)驗(yàn) 1： 污泥樣品取自湖南某污水處理廠，含水率為 %，含固率為 %。取污泥 置于燒杯中，按照本項(xiàng)目工藝進(jìn)行處理，然后將漿液進(jìn)行固液分離，并用 2L 水進(jìn)行洗滌，得污泥渣和漿液。連續(xù) 3 次實(shí)驗(yàn)得到的污泥渣的濕重和干重如表 31 所示 。 表 31 連續(xù) 3 次實(shí)驗(yàn)得到的污泥渣的濕重和干重（ Kg） 序號(hào) 污泥渣來源 污泥濕重 污泥渣濕重 污泥渣干重 含水率 1 污水 % 14 2 污水 % 3 污水 % 實(shí)驗(yàn) 2： 污泥樣品取自湖南岳麓區(qū)污水處理廠，含水率為 %，含固率為 %。處理方法如同實(shí)驗(yàn) 1，連續(xù) 3 次實(shí)驗(yàn)得到的污泥渣的濕重和干重如表 32 所示 。 實(shí)驗(yàn) 3： 二沉污泥樣品取自湖南星沙某污水處理廠，含水率為 %，含固率為 %。取污泥 置于燒杯中，加水 ，加質(zhì)量濃度為 93%的工業(yè)級(jí)硝酸 ，攪勻，送入微波裝置中加熱，使?jié){液溫度達(dá)到 70℃并維持 20min，然后將漿液進(jìn)行固液分離，并用 水進(jìn)行洗滌，得干污泥渣和漿液。連續(xù) 3 次實(shí)驗(yàn)得到的干污泥渣的濕重和干重如表 33所示 。 實(shí)驗(yàn) 4： 二沉 污泥樣品取自湖南開福某污水處理廠，含水率為 %，含固率為 %。處理方法如同實(shí)驗(yàn) 3，同樣取二沉污泥 用于實(shí)驗(yàn)。連續(xù) 3 次實(shí)驗(yàn)得到的干污泥渣的濕重和干重如表 34 所示 。 實(shí)驗(yàn) 5： 污泥樣品取自東莞某污水廠，含水率為 %。處理方法如同實(shí)驗(yàn) 3，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果送至湖南省分析測試中心進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)本技術(shù)處理后，污泥含水率降至 45%。具體檢測結(jié)果見附件 ——湖南省分析測試中心檢驗(yàn)報(bào)告 20xx06087。 從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以分析得出，本項(xiàng)目的污泥濃縮、機(jī)械脫水和干化效果明顯，可大大減少污泥干量，使污泥含水量降低到 50%左右。 （ 5）污泥脫臭的效果 污泥經(jīng)本項(xiàng)目技術(shù)處理后，可達(dá)到殺菌除臭的目的。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 實(shí)驗(yàn) 6： 二沉污泥樣品取自湖南星沙某污水處理廠，含水率為 %，含固率為 %。通過 MicroStation 全自動(dòng)快速微生物鑒定儀，鑒定污泥中含微生物種群數(shù)量與微生物種類數(shù)量。鑒定步驟如下： （ 1） 平板擴(kuò)大培養(yǎng)：用 BIOLOG 專用培養(yǎng)基將純種擴(kuò)大培養(yǎng)； （ 2） 配制菌懸液：按要求配制一定濁度 (細(xì)胞濃度 )的菌懸液； 15 （ 3） 接種培養(yǎng)：將菌懸液接種至微孔鑒定板 (Microplate)，培養(yǎng)一定時(shí)間； （ 4） 獲取結(jié)果：將培養(yǎng)后鑒定板放入讀數(shù)儀中讀數(shù)，軟件自動(dòng)給出鑒定結(jié)果。 取二沉污泥 置于燒杯中，進(jìn)入快速沉降，加入一定量的反應(yīng)劑，使得其含水率降低至 95%左右，然后再進(jìn)入生化反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)完成后輸入加溫預(yù)處理系統(tǒng)，在加溫預(yù)處理系統(tǒng)中，使?jié){液溫度達(dá)到一定溫度并維持一定時(shí)間。按不同溫度與時(shí)間條件連續(xù) 3 次進(jìn)行試驗(yàn)，將漿液按上述方法進(jìn)行測定微生物種群數(shù)量與微生物種類數(shù)量。 二沉污泥微波加熱殺菌前后微生物種群 數(shù)量變化及微生物種類數(shù)量變化情況如表 3表 36 所示 。 由表 35 和表 36 可知，二沉污泥采用本方法微波加熱后，有效實(shí)現(xiàn)了殺菌除臭的目的，污泥臭氣濃度（無量綱） ≤20。 （ 6）脫除污泥中重金屬的效果 本項(xiàng)目無害化污泥處理技術(shù)可有效去除剩余污泥、二沉污泥中重金屬，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。 實(shí)驗(yàn) 7： 污泥樣品取自湖南某污水處理廠，含水率為 %，含固率為 %。在103~105℃下將污泥干燥至恒重后，測量樣品中的重金屬含量。取污泥 置于燒杯中，按照本技術(shù)處理，然后將漿液進(jìn)行固液分離，并