1、电化学预处理与表面活性剂联合调理对污泥脱水性能的影响【摘要】 剩余污泥是城市污水处理的重要副产物,其产量约为污水处理量的 12%。由于剩余污泥具有胶体性质,其含水率高,与水的粘合度较大,造成其脱水困难,后续处置成本高。提高污泥脱水性能,已成为污泥处理的首要问题。通过物理、化学或生物的方法对污泥进行预处理,改变污泥絮体的理化性质,对污泥絮体进行破坏,使其释放出胞内有机物和结合水,减小与水的结合能力,是改善污泥的脱水性能的重要途径。目前广泛采用的添加聚电解质污泥脱水调理方法其使用成本较高,且存在药剂随污泥弃置后潜在的二次污染问题。为有效解决此类问题,本文以去除污泥中水分为主要目的,研究电化学预处理
2、与表面活性剂联合调理作用对污泥脱水指标的影响(如毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)、污泥粘度和污泥 Zeta 电位等),并探讨了其对污泥絮体结构的影响(胞外聚合物 EPS、胞外蛋白、胞外多糖等)。主要研究结论包括：(1)确定了电化学预处理最优参数：通过电化学预处理对污泥进行调理,以污泥 CST 和粘度、胞外聚合物、胞外多糖、胞外蛋白等作为污泥脱水性能的指示性指标,研究了电压和电解时间与污泥调理效果之间的关系,并在此条件下,根据相关作用机制的原理,优化了电压和电. 更多还原【Abstract】 Sewage sludge is one of the important by-produc
3、ts from waste water treatment plant, and it increases greatly with the rapid urbanization process and the advanced waste water treatment process applied. The development of the cost-effective sludge treatment process is still a big challenge due to the present of the high water content and the collo
4、id in sludge. Therefore, the improvement of the dewatering system is the prerequisite for the proper sludge disposal. Some pretreatment processes, such a. 更多还原 【关键词】 剩余污泥； 电化学处理； 脱水性能； 表面活性剂； 【Key words】 surplus sludge； electrolysis conditioning； dewaterability； surfactant； 摘要 3-5 ABSTRACT 5-6 第一章 文
5、献综述 10-24 1.1 污泥的来源 10 1.2 污泥的成分及分类 10-12 1.2.1 污泥的成分 10-11 1.2.2 污泥的分类 11 1.2.3 污泥的危害 11-12 1.3 污泥处理处置 12-18 1.3.1 污泥脱水 13 1.3.2 污泥中水分的存在形式 13-15 1.3.3 影响污泥脱水因素 15-16 1.3.4 污泥脱水技术 16-18 1.4 污泥调理 18-23 1.4.1 污泥调理的意义 18-19 1.4.2 污泥调理的原理 19-20 1.4.3 污泥调理方法 20-23 1.5 电化学调理的研究 23-24 第二章 课题研究内容及实验设计 24-3
6、2 2.1 实验准备 24-25 2.1.1 污泥样品 24 2.1.2 实验药品 24-25 2.2 实验测试项目及方法 25-31 2.2.1 污泥比阻 SRF 的测定 27-28 2.2.2 毛细吸水时间 CST 的测定 28-29 2.2.3 粘度的测定 29-30 2.2.4 其他参数的测定 30-31 2.3 实验数据处理 31-32 第三章 电化学处理污泥的参数确定 32-48 3.1 材料与方法 32-33 3.1.1 实验材料 32 3.1.2 实验装置 32-33 3.2 分析方法 33 3.3 实验结果与分析 33-45 3.3.1 电化学处理对污泥脱水性能的影响 33-
7、35 3.3.2 电化学处理对污泥粘度的影响 35-36 3.3.3 电化学处理对污泥上清液 EPS 浓度的影响 36-38 3.3.4 电化学处理对污泥上清液蛋白浓度的影响 38-40 3.3.5 电化学处理对污泥上清液多糖浓度的影响 40-41 3.3.6 电化学处理对污泥上清液蛋白/多糖比值的影响 41-43 3.3.7 电化学处理对污泥形态的影响 43-45 3.4 本章小结 45-48 第四章 电化学处理与表面活性剂联合作用对污泥脱水性能的影响研究 48-64 4.1 概述 48-49 4.1.1 表面活性剂的特点 48 4.1.2 表面活性剂在污泥领域的研究现状 48-49 4.2
8、 实验材料与方法 49-51 4.2.1 实验药品与仪器 49-51 4.2.2 实验步骤 51 4.3 结果与讨论 51-62 4.3.1 非离子型表面活性剂对污泥脱水性能的影响 52-55 4.3.2 阴离子表面活性剂对污泥脱水性能的影响 55-59 4.3.3 阳离子表面活性剂对污泥脱水性能的影响 59-62 4.4 本章小结 62-64 第五章 污泥调理对脱水性能影响的机理分析 64-78 5.1 混凝理论 64-66 5.1.1 压缩双电层机理 64 5.1.2 吸附电中和机理 64 5.1.3 吸附架桥机理 64-65 5.1.4 沉析物网捕卷扫机理 65-66 5.2 污泥的胞外
9、聚合物 66-67 5.2.1 污泥 EPS 的产生和组成 66-67 5.2.2 胞外聚合物 EPS 与污泥脱水性能的关系 67 5.3 电化学调理与表面活性剂联合作用下的机理分析 67-76 5.3.1 非离子型表面活性剂的机理分析 67-70 5.3.2 阴离子表面活性剂 SDS 的机理分析 70-73 5.3.3 阳离子表面活性剂 CTAB 的机理分析 73-76 5.4 本章小结 76-78 第六章 结论与展望 78-82 6.1 结论 78-79 6.2 展望 79-82 参考文献作物品质生理生化与检测技术试题专业： 作物栽培学与耕作学 姓名：马尚宇 学号：S2009180一、名词
10、解释或英文缩写1. 完全蛋白质与不完全蛋白质完全蛋白质：complete protein 含有全部必需氨基酸的蛋白质即为完全蛋白质。不完全蛋白质：incomplete protein 不含有某种或某些必需氨基酸的蛋白质称为不完全蛋白质。2. 加工品质和营养品质加工品质：processing quality 包括磨面品质（一次加工品质）和食品加工品质（二次加工品质） 。磨面品质指籽粒在磨成面粉的过程中，对面粉工艺所提出的要求的适应性和满足程度。食品加工品质指将面粉加工成面食品时，给类面食品在加工工艺和成品质量上对小麦品种的籽粒和面粉质量提出的不同要求，以及对这些要求的适应性和满足程度。营养品质：
11、nutritional quality 指其所含的营养物质对人（畜）营养需要的适应性和满足程度，包括营养成分的多少，各营养成分是否全面和平衡。3. 氨基酸的改良潜力(氨基酸最高含量平均含量)/平均含量1004. 简单淀粉粒和复合淀粉简单淀粉粒：小麦、玉米、黑麦、高粱和谷子，每个淀粉体中只有一粒淀粉称为简单淀粉粒。复合淀粉：水稻和燕麦中每个淀粉质体中含有许多淀粉粒，称为复合淀粉粒。5. 淀粉的糊化作用和凝沉作用糊化作用：淀粉粒不溶于冷水，若在冷水中，淀粉粒因其比重大而沉淀。但若把淀粉的悬浮液加热，到达一定温度时（一般在 55以上） ，淀粉粒突然膨胀，因膨胀后的体积达到原来体积的数百倍之大，所以悬
12、浮液就变成粘稠的胶体溶液。这一现象，称为“淀粉的糊化”，也有人称之为 化。淀粉粒突然膨胀的温度称为“ 糊化温度”，又称糊化开始温度。凝沉作用：淀粉的稀溶液，在低温下静置一定时间后，溶液变混浊，溶解度降低，而沉淀析出。如果淀粉溶液浓度比较大，则沉淀物可以形成硬块而不再溶解，这种现象称为淀粉的凝沉作用，也叫淀粉的老化作用。6. 可见油脂和不可见油脂可见油脂：经过榨油或提取，使油分从贮藏器官分离出来，供食用或食品加工等利用的油脂，如花生油，菜籽油等。不可见油脂：不经榨取随食物一起食用的油脂，如米、面粉、肉、蛋、乳制品等含有的油脂。7. 必需脂肪酸和非必需脂肪酸必 需 脂 肪 酸 ： 为 人 体 健
13、康 和 生 命 所 必 需 ,但 机 体 自 己 不 能 合 成 ,必 须 依 赖 食 物 供 应 ， 它们 都 是 不 饱 和 脂 肪 酸 。非 必 需 脂 肪 酸 ： 是 机体可 以 自 行 合 成 ， 不 必 依 靠 食 物 供 应 的 脂 肪 酸 ,它 包 括 饱 和 脂 肪酸 和 一 些 单 不 饱 和 脂 肪 酸 。8. 沉淀值和降落数值沉淀值：sedimentation value 小麦在规定的粉碎和筛分条件下制成十二烷基硫酸钠（SDS）悬浮液，经固定时间的振摇和静置后，悬浮液中的面粉面筋与表面活性剂 SDS 结合，在酸的作用下发生膨胀，形成絮状沉积物，然后测定该沉积物的体积，即
14、为沉淀值。降落数值：falling number 指一定量的小麦粉或其他谷物粉和水的混合物置于特定黏度管内并浸入沸水浴中，然后以一种特定的方式搅拌混合物，并使搅拌器在糊化物中从一定高度下降一段特定距离，自黏度管浸入水浴开始至搅拌器自由降落一段特定距离的全过程所需要的时间（s）即为降落数值。降落数值越高表明的活性越低，降落数值越低表明 -淀粉酶活性越高。9. 氨基酸化学比分和标准模式氨基酸的化学比分：食物蛋白质(Ax)中各必需氨基酸的含量与等量标准蛋白质（Ae）中相同氨基酸含量的百分比，即为化学比分。标准模式：FAO/WHO 根据人体生理需要在 100g 优质蛋白中氨基酸应该达到的含量（g） 。
15、10. 面筋和面筋指数面筋：wheat gluten 面粉加水揉搓成的面团，在水中反复揉洗后剩下的具有弹性和延伸性的物质，主要成份是谷蛋白和醇溶性蛋白，是小麦所特有的物质。面筋指数：优质面筋占总面筋的百分比。代表了面筋的质量，与面团溶张势，与拉伸仪的拉伸面积和面包体积都显著正相关，面筋指数低于 40%和高于 95%都不适合制作面包。二、简答题1. 简述品质测试中精密度、正确度和准确度的关系。精密度是指在相同条件下 n 次重复测定结果彼此相符合的程度。精密度的大小用偏差表示，偏差越小说明精密度越高。准确度是指测得值与真值之间的符合程度。准确度的高低常以误差的大小来衡量。即误差越小，准确度越高；误
16、差越大，准确度越低。应当指出的是，测定的精密度高，测定结果也越接近真实值。但不能绝对认为精密度高，准确度也高，因为系统误差的存在并不影响测定的精密度，相反，如果没有较好的精密度，就很少可能获得较高的准确度。可以说精密度是保证准确度的先决条件。当已知或可以推测所测量特性的真值时，测量方法的正确度即为人们所关注。尽管对某些测量方法，真值可能不会确切知道，但有可能知道所测量特性的一个接受参考值。例如，可以使用适宜的标准物料或者通过参考另一种测量方法或准备一个已知的样本来确定该接受参考值。通过把接受参考值与测量方法给出的结果水平进行比较就可以对测量方法的正确度进行评定。正确度通常用偏倚来表示。2. 简
17、述作物品质的控制因素、制约因素和影响因素。作物品质的控制因素主要是生物遗传（遗传因素） 、品种特性（非遗传因素）等。作物品质的制约因素主要是栽培（土壤结构和耕作栽培方法） 、气候（降雨和数量、光照度和温度）等。作物品质的影响因素主要是病虫害（锈病、腥黑穗病、根腐病和赤霉病） 、收获（收获延后、收获期雨淋、热损伤） 、贮藏（霉变、虫蛀）等。3. 麦谷蛋白和醇溶蛋白质电泳各用什么方法，简述主要步骤。麦谷蛋白电泳使用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳，即 SDS-PAGE 技术。该方法的基本原理是蛋白质在一定浓度的含有强还原剂的 SDS 溶液中与 SDS 分子按比例结合，形成带负电荷的 SDS-蛋白
18、质复合物。这种复合物由于结合大量的 SDS，是蛋白质丧失了原有的电荷而形成仅保持原有分子大小为特征的负离子集团。由于 SDS 与蛋白质的结合是按重量成比例的，电泳时，蛋白质分子的迁移速度只取决与分子大小。主要步骤如下：样品提取 制胶 电泳（恒流） 检测（染色、脱色和保存）（1）样品提取从待测的小麦样品中取一粒种子，用样品钳夹碎，倒入已编号的 1.5ml 离心管中，在管上标明重量，待测。按 1:10 的比例加入 50%异丙醇提取液(mg: l） ，在 60-65水中水浴 20-30 min。第一次水浴后。取出离心管，放置在室温条件下提取 2h，期间振荡几次。将离心管 1000rpm 离心 10m
19、in，弃去上清液，再按 1:10 比例加入 50%异丙醇提取液进行第二次水浴。第二次水浴后，室温下提取 2h，1000rpm 离心 10min，弃去上清液。按 1:7 的比例加入 HMW-GS 样品提取液，搅拌均匀，至于 60-65水浴 2h，中间振荡 1-2 次。提取液 10000rpm 离心 10min 取上清液，4 冰箱保存备用。（2）制胶擦板：先用自来水将板的正反面洗净擦干，然后用酒精和 Repel 试剂将玻璃板内面擦拭干净。封槽：将玻璃板底部先用凡士林封住，擦干净后再用橡皮膏粘紧。灌胶第一步：按分离胶贮液所需比例配分离胶，然后灌胶，将板倾斜一定角度防气泡出现，灌完分离胶立即在胶的表面
20、加正丁醇压平。第二步：待分离胶与正丁醇之间形成明显界限后，用滤纸吸出正丁醇，把配好的浓缩胶倒入分离胶上面，灌胶后立即插入样品梳。（3）加样10000rpm， 10min 离心备用样品液待浓缩胶交联后小心取出样品梳，用弯管注射器迅速冲洗样品孔 2-3 次，所用冲洗液为稀释 1 倍的电极缓冲液。样品孔内加电极缓冲液，用 50l 微量注射器点样，每样品孔内加 8l 样品提取液，两端加标准样品。（4）电泳将玻璃板装入电泳槽，对于 1620cm 玻璃板，在恒流条件下电泳 14h。红线插电源正极，黑线插电源负极。（5）染色电泳完毕，把浓缩胶切去，用充分吸水蓬松的毛笔在胶的一角小心挑起，靠重力作用小心取下胶
21、板，放入塑料盘内，加入 400ml10%三氯乙酸染色液和 10ml 考马斯亮蓝。（6）脱色、照相将染过色的胶放在自来水中脱色即可，脱色时间越长，蛋白带越清晰。醇溶蛋白电泳使用酸性-聚丙烯酰胺凝胶电泳，即 A-PAGE 电泳。其原理如下：A-PAGE 电泳使用相同孔径的凝胶、相同缓冲系统的样品缓冲液，为连续电泳，只用分离胶，不用浓缩胶，使用恒压电泳。主要步骤如下：样品提取 制胶 加样 电泳 染色 脱色 保存A-PAGE 电泳时，样品称重夹碎放入 0.5ml 的离心管中按 1:5 的比例加入提取液，振荡提取。电泳时，采用恒压 500v，恒温 15-18电泳。电泳时间一般为 45-55min，时间的
22、确定为甲基绿迁移至底板所需时间的 4 倍。 ，染色需要过夜，脱色时使用蒸馏水脱色。连接电源时，接线与 SDS-PAGE 电泳接线相反，电泳槽黑线（负极）连接电泳仪正极，红线连接电泳仪正极。4. 简述 A、B、C 型淀粉粒的形成过程。A 型和 B 型淀粉粒在发育时，子粒中先形成 A 型淀粉粒，而后再形成 B 型淀粉粒，不论 A 或 B 型淀粉粒，在其发育的过程中，都是首先形成小淀粉粒核，随后淀粉分子在核表面的沉积形成成熟淀粉粒。在花后 4 d 或之前，最初的球形淀粉粒开始在淀粉体中形成，并成为 A-型淀粉粒的核，核再通过葡聚糖聚合体的逐步积累而生长，最终形成 A-型淀粉粒。B-型淀粉粒首先在 A
23、-型淀粉粒和淀粉体膜之间出现，然后膜向细胞质突出并收缩释放出 B-型淀粉粒。C-型淀粉粒在花后 21 d 开始合成。5. 简述质构仪在食品物理特性方面的应用。（1） 在面粉品质评价中的应用质构仪拉伸试验参数中的拉伸距离与面团的流变学特性指标有很好的相关性，拉断力与拉断应力能较好地反映面粉吸水率的大小，拉伸距离对反映面粉筋力强弱有很好的预测性，质构仪拉伸试验参数中的拉断力与拉断应力与面粉粘度特性指标有密切关系。质构仪测定的拉伸面积、拉伸阻力、延伸度和拉伸比例可用于评价面团的强度、弹性和延伸性，可以较全面地评价和确定面粉的品质和适用范围。（2） 在面条、面包和馒头等面类食品品质评价中的应用与面条感
24、官评价指标呈显著相关的质构仪 TPA 指标为硬度、弹性、胶着性和恢复性，TPA 硬度和胶着性能较好反映面条感官适口性。TPA 硬度和胶着性能部分反映面条表观状态和韧性，TPA 弹性和恢复性能部分反映面条粘性和光滑性。除粘着性外，不同品种间煮熟面条的质构仪指标差异显著，表明 TPA 硬度、弹性、粘聚性、胶着性和咀嚼性均可反映品种间面条的质地结构差异，可作为评价面条结构特性的客观量化指标。所以，质构仪TPA 指标硬度能较好地反映面条的软硬度和总评分。馒头面包等面类食品同样如此。（3） 在大米品质评价中的应用由于大米弹性、黏着性、硬度、黏度与大米的蒸煮指标之间存在显著的相关性，因此可以用质构仪测定的
25、弹性、黏着性、硬度、黏度来代替蒸煮指标中的碘盐值、膨胀率、米汤干物质、吸水率来评价大米的食用品质。（4） 在肉制品品质评价中的应用肉的弹性可使用质构仪的一次压缩法测最大力、或一次压缩法测外力作功值的方法进行测定，两种方法的弹性测量值与感官对照值都有很好的相关性。（5） 在酸奶品质评价中的应用通过质构仪的 A/BE 反挤压装置测定的一系列力的变化可以反应出酸奶的不同特性。正的力值和面积越大，说明酸奶越稠厚、内聚力越大，对活塞下压时的抵抗力越大，也说明酸奶爽滑性、细腻度越差；负的力值说明酸奶对活塞的附着性，即力的绝对值越大，奶粘性越大，活塞上提时粘在其上的越多，一般较稠的酸奶粘性较大。（6） 在果
26、蔬品质评价中的应用在水果中的应用主要包括测试其成熟度、坚实度、果皮或果壳的硬度、果实的脆性及果皮或果肉的弹性等;在蔬菜中的应用主要指测试其成熟度、硬度、酥脆度、弹性、断裂强度、韧性、柔软性以及纤维度等。（7） 在其他食品品质评价中的应用除上述食品外，还可用于蜂蜜、果酱、米线、饺子等多种食品品质的评价，其测定的结果具有较高的灵敏度和客观性。6. 用中文标注粉质图谱和 RVA 图谱上的主要品质指标。(见试卷)三、综合题结合个人研究方向，设计一个作物品质的研究方案。硕士研究生的开题题目是不同畦长和畦宽对冬小麦耗水特性和产量的影响 ，试验以济麦 22 为供试材料，在山东省兖州市小孟镇史家王子村进行大田
27、试验。试验设 3 个畦宽，分别为 1.0m、1.5m 和 2.0m；每个畦宽设 4 个畦长，分别为 10m、20m、40m 和 60m。随机区组设计，3 次重复。不同畦宽间隔离带宽 2m，不同畦长间隔离带宽 1m。各处理均在拔节期和开花期灌水，除畦首外，浇前和浇后沿灌水水流方向每隔 10 m 取一个点，测定该点处 0-200 cm 土层土壤相对含水量。灌水时，当水流前锋达到畦长长度的90%位置时，停止灌水，记录灌水量和灌水时间。根据试验处理，拟对取点处的成熟籽粒样品进行品质测定。品质测定指标包括以下内容：（1）籽粒容重。（2）面筋含量和面筋指数（3）吹泡仪参数测定（4）粉质参数（5）糊化参数（6）蛋白质含量根据测定的品质指标结果以及产量和水分利用效率的综合指标选择最适宜的畦田畦长和畦宽组合，为小麦的节水高产栽培提供理论依据和技术支持。
