超声 — 溶菌酶协同处理强化纺织印染污泥脱水性能研究

污泥脱水是实现污泥减量和减容的关键处理工艺。以纺织印染污泥为研究对象,考察超声能量密度和超声时间对超声—溶菌酶协同处理纺织印染污泥脱水性能的影响。结果表明,适当的超声能量密度和超声时间能够对印染污泥脱水产生积极作用,且超声预处理的最佳工况为超声能量密度2.0W/mL、超声时间20min。在最佳工况下泥饼含水率为62.3%,污泥比阻(SRF)为(3.21±0.12)×10~(12)m/kg。溶胞效率表现为超声—溶菌酶协同处理超声处理溶菌酶水解。污泥经过超声—溶菌酶协同处理后,体积减小近50%,脱水性能明显改善。     

超声波促进城市生活污泥缺氧/好氧消化的研究

本研究将超声波预处理引入城市生活污泥缺氧/好氧消化工艺中，自主设计了容积为30 L的生活污泥超声波-缺氧/好氧消化中试系统并用以实验研究。超声波预处理的参数为超声频率28 kHz，声能密度0.15 W/mL，超声时间10 min，超声间隔12 h，污泥超声比例30%。结果表明，引入超声预处理后，缩短了污泥的稳定时间，提高了污泥的消化效率。污泥消化10 d就已经达到了稳定标准，比未引入超声预处理时缩短了12 d，而MLVSS最大去除率提高了11%，达到了55.10%。超声波的引入，对污泥缺氧/好氧消化系统中污泥上清液溶解性COD（SCOD）的变化趋势影响比较明显，而对上清液的pH、氨氮和TP的变化趋势没有明显影响。     

超声预处理对剩余污泥酶活性的影响

为了研究不同工况下超声波预处理对剩余污泥酶活性变化的影响,对剩余污泥进行不同输入能量、频率的超声预处理,测定了预处理后污泥蛋白酶和脱氢酶的变化规律。结果表明:1)超声预处理在低能量输入条件下对污泥蛋白酶和脱氢酶活性存在促进作用,而随着超声能量的进一步增加,酶活性逐渐降低直至出现抑制现象;2)超声频率对污泥酶活性影响较为显著,其中20 k Hz超声频率对蛋白酶和脱氢酶活性的促进效果最高,其次分别为25和33 k Hz;3)当输入能量高于8000 k J·(kg TS)~(-1)后,25和33 k Hz频率超声预处理对污泥蛋白酶和脱氢酶活性存在抑制效应,引起该现象的原因分析可能是高频超声空化现象及伴随的热化学效应引起的生物酶失活导致的。     

双频超声波促进剩余污泥的破解

超声波破解技术在污泥厌氧消化预处理领域的研究广泛且深入,其中超声频率作为影响污泥破解效果的重要因素更是得到充分重视。为了探索双频超声波预处理对剩余污泥破解的影响,选择单独频率20和25 k Hz和双频20/25 k Hz3种,通过序批式实验研究了不同超声能量水平(0~12 000 k J·(kg TS)~(-1))下粒径、有机质释放和污泥比阻的变化情况。结果表明,污泥破解效果随超声能量的增加而增加,在超声能量为12 000 k J·(kg TS)~(-1)条件下,20和25 k Hz和20/25 k Hz3种频率的SCOD破解度较原泥增加了20.4%、17.3%和26.8%,平均粒径较原泥分别降低了29.68%、26.33%和33.39%。双频(20/25 k Hz)、低能量(400 k J·(kg TS)~(-1))的超声预处理能够有效降低污泥比阻,污泥脱水性能得到最大程度改善,该条件下污泥比阻降低了46.6%。随着超声能量进一步增加,污泥脱水性能迅速恶化。     

基于RSM模型的碱与超声联合破解污泥工艺优化

运用响应曲面法(RSM)研究碱解和超声联合作用对污泥破解的影响,以加碱量(0~0.16 g NaOH·(g TS)-1)和超声能量(4 000~20 000 k J·(kg TS)-1)为影响因素,分析其对污泥破解度、溶解性蛋白质和多糖浓度的影响规律,建立了二次多项回归模型,并实现了组合工艺的优化和验证。结果表明,加碱量对污泥破解效果的影响高于超声能量,最佳处理工艺条件为加碱量0.1 g Na OH·(g TS-1)和超声能量12 000 k J·(kg TS-1)。最佳工艺条件下,污泥破解响应值为污泥破解度40.13%,溶解性蛋白质1 365.46 mg·L~(-1)和多糖350.11 mg·L~(-1),与预测值吻合度较高,为碱解和超声联合预处理在污泥破解、厌氧消化预处理领域的应用提供了理论支持和数据支撑。     

微波/超声波对污泥粒度与水分的影响

脱水是污泥处理的重要工艺,预处理技术可以改变污泥脱水特性,促使污泥含水率的降低。在总结国内外污泥脱水特性表征的基础上,对超声、微波和超声微波组合方法处理后的污泥进行实验,分析在不同的条件下,污泥的毛细吸水时间(capillary suction time,CST)、粒度分布、水分的变化情况,并根据差示扫描量热仪(differential scanning calorimetry,DSC)测试结果计算出结合水的含量。研究结果表明:在微波作用时间为180 s时效果最好,污泥的CST为5.8 s,d50为5.423μm;超声作用30 s时效果最好,污泥的CST为12.1 s,d50为4.509μm;在超声与微波组合作用下微波时间为60 s、超声时间为30 s时,污泥的CST为12.8 s,d50为3.731μm。在此3种作用条件下,DSC图谱中峰值出现较早,峰值处热流分别为3.428、4.343和4.268 W·g-1。分析结果表明,经预处理后的污泥脱水特性向着有益于脱水的方向改变,粒度分析与DSC能够表征污泥含水率的变化情况。     

厌氧污泥性质对超声破解效率的影响

超声破解是污泥溶胞-隐性生长处理的一种重要前处理手段,破解效果受到超声条件及污泥性质的影响。以厌氧污泥破解后溶解性化学需氧量的增加值和污泥溶出破解率为评价指标,通过不同性质的厌氧污泥超声破解实验,探讨不同的污泥性质对厌氧污泥破解效果的影响,为厌氧污泥的下一步隐性生长处理提供良好条件。控制在超声频率为20kHz,超声声能密度1.2 W/mL,超声辐照时间20 min的条件下进行破解实验,实验结果表明,污泥的初始温度、pH值和污泥浓度等参数对厌氧污泥破解效率影响较大。     

剩余污泥超声预处理后水解酸化特性

为探讨剩余污泥超声预处理后的水解酸化特性,考察了0.6 W/mL、5 min和1 W/mL、5 min 2种超声预处理条件下污泥水解酸化过程有机质、氮、磷的释放情况。实验结果表明,2种超声预处理均可促进污泥水解酸化,并且0.6 W/mL比1 W/mL的超声预处理更有利于SCOD的释放、VFAs的产生以及氮和磷的释放;水解酸化初期,超声预处理比未经超声预处理的污泥在有机质、氮、磷释放率上差异非常明显,随着水解酸化的进行,有机质和氮释放率差异仍很明显,而磷释放程度逐渐接近;经0.6 W/mL超声预处理,污泥水解酸化3 d后,SCOD释放率、VFAs浓度、TN释放率和NH4+-N释放率分别是未经处理污泥的1.85、2.63、1.85和1.41倍,而TP和PO43--P释放率较未经处理污泥仅分别多2.44和1.23个百分点。研究表明,控制适宜的声能密度、超声时间和水解酸化进程是超声预处理强化剩余污泥水解酸化效果的关键。     

热水解超声组合预处理对污泥厌氧消化产气潜力的影响研究

针对城市污泥厌氧消化由于融胞困难所导致的消解速率低、产气量低等问题,采用热水解与超声组合的方法对污泥进行预处理,考察经预处理后污泥融胞效率的变化及对厌氧消化产气潜力的影响.结果显示,热水解与超声波组合工艺对污泥的破胞作用明显,在30 min热水解与0.53 W/mL超声声能密度组合工艺反应60 min条件下,相对于处理前污泥,预处理后污泥溶解性COD(SCOD)溶出率可提高41.6％,蛋白质增加值达282.7 mg/L,污泥厌氧消化的产气潜力显著增加；30 min热水解分别与0.53、0.33 W/mL超声声能密度组合工艺对污泥破胞效率的差异不大；随着超声时间的延长,在组合预处理工艺前20 min内SCOD的溶出速率较慢,20260 min时溶出速率逐渐提高.试验结果可为城市污泥厌氧消化预处理工艺的选择提供一定的理论依据.     

低频超声波预处理污泥的实验研究

污泥水解是污泥厌氧消化过程中的限速步骤,为提高污泥厌氧消化效率,采用低频超声波技术对污泥进行预处理,考察超声波作用时间以及声能密度对污泥预处理效果的影响.结果表明,低频超声波预处理可分散污泥絮体,使污泥内有机物大量溶出,提高污泥的厌氧消化性能.延长超声波作用时间或增加声能密度均有助于污泥中有机物、氮、磷等物质的释放.当超声波声能密度为0.138 W/mL时,超声波作用20 min后,上清液溶解性COD(SCOD)、TN、TP分别为初始的11.7、4.1、9.9倍.挥发酸(VFA)的增加量取决于超声波频率,低频超声波对VFA无显著影响.超声波预处理对污泥絮体有很强的破碎作用,使胞外聚合物(EPS)溶解释放,当声能密度为0.034、0.069、0.138 W/mL时,超声波作用20 min后,污泥上清液中的蛋白质质量浓度由初始的28.3 mg/L分别增加到79.4、108.7、142.9 mg/L;糖类质量浓度由初始的41.2 mg/L增加到142.7、175.8、240.4 mg/L.     

超声与次氯酸钠耦合预处理剩余污泥的中温厌氧消化效果

以某城市污水处理厂剩余污泥为对象,通过实验研究了超声与次氯酸钠预处理对污泥的溶胞效果,以及对后续厌氧消化的影响。结果表明,超声与次氯酸钠耦合作用最优操作条件为超声声能密度1.0 W/mL,作用时间50 min。在此条件下,次氯酸钠投加量为4.023 mg/g SS时,对污泥厌氧消化改善效果最明显,剩余污泥产气率及甲烷含量较对照组分别提高了69.73%和10%。同时污泥VSS去除率由11.11%提高到21.24%,在一定程度上实现了污泥减量。     

低强度超声波强化剩余活性污泥好氧消化的研究

污泥是城市污水处理厂的副产物,若处理不当,将会带来一系列严重的环境问题.实验采用低强度超声波对剩余活性污泥(WAS)的好氧消化过程进行强化,选取超声强度、超声时间、超声间隔3个因素设计正交实验.结果表明,经超声辐照的WAS,其好氧消化时间最短仅约为13 d,比未经超声辐照的缩短了18.00 d.对实验结果的极差分析和方差分析表明,低强度超声波强化WAS好氧消化的最佳参数为:超声强度1.0 W/cm2、超声时间10 min、超声间隔8 h.实验还研究了WAS达标前后溶解性化学需氧量(SCOD)和总化学需氧量(TCOD)的变化情况,发现在相对较短的处理时间内,经低强度超声波强化处理的WAS的TCOD降解率仍然能与对照相近甚至高于对照,主要原因是低强度超声波强化了微生物的新陈代谢,促进了其对有机物的吸收分解.     

剩余污泥减量化工艺条件优化研究

运用超声处理连续流活性污泥系统中不同种类的污泥,并将其回流至原系统中,研究其剩余污泥减量化效果。按正交实验设计并进行试验,确定最优工艺条件。结果表明:当声能密度为0.6 W/mL,作用时间为5 min,超声污泥为混合污泥,回流比为7∶120时,减量效果最佳。且在该条件下经一周期的运行,污泥减量效果达到96.24%,COD由进水的830 mg/L降至44 mg/L,NH4+-N和TN分别由进水的62.43 mg/L和103.19 mg/L,降解到2.31 mg/L和6.52 mg/L,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级排放标准。     

微波预处理对制革污泥絮凝脱水性能的影响

分别采用微波、絮凝剂和微波联合絮凝剂对制革污泥进行脱水预处理,考察不同处理条件下制革污泥沉降速率(SV30)、毛细吸水时间(CST)和污泥比阻(SRF)的变化,并通过粘度、水分分布和微观结构的变化探讨相关的脱水机理。结果表明,在微波输出功率为648 W、辐射时间为60 s的预处理条件下,阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)投加剂量为8 mg/L时,污泥脱水性能达到最佳。与单独添加絮凝剂的污泥脱水相比,该条件下的SV30、CST和SRF分别降低了25.0%、48.9%和34.7%。污泥絮凝脱水前进行微波预处理能够进一步提高污泥的脱水性能,微波辐射联合CPAM进行污泥脱水时,CPAM则起主要脱水作用。微波辐射通过破坏污泥絮体结构,改变污泥中的水分分布,降低污泥的粘度,从而提高污泥的脱水性能。     

超声与碱预处理低有机质剩余污泥特性分析

以某城市污水处理厂低有机质剩余污泥（VSS/SS为0.42）为对象，通过实验研究了超声与碱（NaOH和CaO）预处理对其特性的影响，分析了加碱和未加碱时污泥上清液中pH值、ORP（氧化还原电位）、SCOD、TP和NH₃-N等随超声处理时间的变化规律。结果表明，在超声处理30～120 min范围内，超声加碱处理可使污泥上清液中ORP明显下降；超声加碱处理可明显提高污泥上清液中的SCOD释放量，且加NaOH比加CaO更为明显；NaOH加超声处理可促进污泥中TP的释放，但CaO加超声处理则与此相反；无论是否加碱，超声处理对污泥上清液中NH₃-N释放影响较小；超声加碱处理剩余污泥可明显改善污泥絮体，使其更为紧密。     

基于剩余污泥的超声法提取微生物絮凝剂

通过超声系列实验,对超声法从剩余污泥中提取微生物絮凝剂(MBF)进行了系统研究。从剩余污泥中提取的MBF在碱性条件下表现出较好的絮凝活性。提高污泥浓度有利于提取出较高絮凝活性的MBF。由于超声波的破解作用,超声频率或功率过高均不利于MBF的提取。在20 kHz的超声频率下,连续超声比脉冲为1、4或8 s超声时的提取效果均要好。经过工艺优化,采用20 kHz、120 W的超声波对剩余污泥(19.4 g/L)连续超声30 s,所提取的MBF对高岭土悬浊液的絮凝率接近70%。结果表明,超声法可用于从剩余污泥中直接提取MBF,在降低MBF生产成本的同时实现污泥的资源化利用。     

超声波强化给水污泥沉降和脱水性能的研究

就超声波强化给水污泥沉降和脱水性能进行了研究.通过对SV、比阻和滤饼含水率等指标的分析发现,短时间的超声预处理可以明显改善污泥的沉降和脱水性能,且低频（25 kHz）比高频（147.9 kHz）时效果更好.当超声波声密度0.25 W/mL,超声时间3 s时,污泥滤饼含水率比原污泥下降4.7%.最佳超声波声密度0.45 W/mL.短时间超声条件下,超声波与絮凝剂的联用可以进一步降低污泥滤饼含水率,且达到相同滤饼含水率时可减少絮凝剂用量约80%,投资费用大大减小.超声波可以取代絮凝剂促进污泥的沉降性能.     

超声波强化给水污泥沉降和脱水性能的研究

就超声波强化给水污泥沉降和脱水性能进行了研究.通过对SV、比阻和滤饼含水率等指标的分析发现,短时间的超声预处理可以明显改善污泥的沉降和脱水性能,且低频(25 kHz)比高频(147.9 kHz)时效果更好.当超声波声密度0.25 W/mL,超声时间3 s时,污泥滤饼含水率比原污泥下降4.7%.最佳超声波声密度0.45 W/mL.短时间超声条件下,超声波与絮凝剂的联用可以进一步降低污泥滤饼含水率,且达到相同滤饼含水率时可减少絮凝剂用量约80%,投资费用大大减小.超声波可以取代絮凝剂促进污泥的沉降性能.