低强度超声波与酸、碱协同对污泥溶胞的影响

在能量密度为0.05W·mL-1和pH范围3.0～12.0条件下,研究了超声波辐射与酸、碱协同对污泥溶胞效果的影响.结果表明,溶解性化学需氧量(SCOD)、溶解性磷(SP)和溶解性糖(SA)含量随pH增大均呈先降后升趋势.当pH为3.0时,污泥溶胞效果不高,随污泥溶液碱性增强,SCOD、SP和SA含量随pH呈指数增长,说明强碱性环境有利于污泥溶胞.超声波辐射可显著提高污泥溶胞率,而且pH越大超声波辐射改善的溶胞效率越高.pH=11.0时超声波辐射60min以内,SCOD、SP和SA含量与时间均呈线性关系,超声波/碱协同污泥溶胞为一级反应.pH大于9.0的碱性条件下,超声波辐射和提高pH均可降低VSS/TSS.依据实验数据,应用非线性优化技术得到SCOD与pH和超声波辐射时间的数学模型,其平均相对误差小于2.6%.     

剩余污泥的超声破解与影响因素程度分析

采用超声波技术破解污泥絮体及污泥微生物细胞壁结构 ,可使固体性有机物与胞内物质变为溶解性有机物(SCOD)。SCOD溶出率随超声作用时间、声强及声能密度的增加而增加 ,在一定声能密度下 ,SCOD溶出率随时间延长呈线性增长趋势 ,即污泥破解反应遵从一级反应动力学规律。VSS的变化规律同SCOD溶出率的变化规律相似。利用多元统计学中t分布检验方法分析诸因素对破解效果所产生的影响 ,得出各因素影响程度从大至小顺序为 :超声作用时间 >声能密度 >声强     

剩余活性污泥超声波破解的特性研究

通过7个0～26 000 kJ/kg TS超声能量水平进行活性污泥的破解研究。结果表明,在超声能量低于1 000 kJ/kg TS时,超声波轻微破坏了污泥絮体结构,破解效应较弱,而超声能量高于5 000 kJ/kg TS,污泥的破解效应显著增强,污泥中的SCOD、蛋白质含量、碳水化合物含量和无机氮含量随着超声能量的增加而显著增加,并与超声能量呈显著相关性,污泥的可生化性能得到改善。26 000 kJ/kg TS的超声能量破解污泥,使污泥中的碳水化合物、蛋白质、氨态氮和硝态氮含量分别增加了92%、97%、173%和55%,但SCOD的破解程度仅为25.3%,仍不能完全破解污泥,因而不是破解污泥的最佳能量。     

碱/超声联合处理对庆大霉素菌渣溶胞的影响

为提高庆大霉素菌渣的利用率,利用碱、超声以及碱/超声联合处理方法对其进行溶胞处理。通过检测溶胞前后溶液中SCOD和pH值的变化,研究初始pH值、处理时间和超声声能密度对庆大霉素菌渣溶胞效果的影响,采用正交试验确定溶胞最佳处理条件。结果表明,碱/超声联合处理效果明显优于单独碱或超声处理,正交试验结果显示最佳碱/超声联合处理条件为初始pH值11.0、处理时间60min、超声声能密度2.4 W/m L,此时SCOD增长率可达550%左右,约为单独碱处理和单独超声处理时SCOD增长率的2.6倍和2.9倍。     

超声波对污泥破解及改善其厌氧消化效果的研究

利用槽式超声波发生器对城市污水处理厂剩余污泥进行处理,研究超声波对污泥的破解效果以及破解后污泥消化产气能力的改善情况,分别比较超声波发生方式、处理时间、功率和声能密度等因素对污泥破解及厌氧消化等特性的影响.结果表明,经过超声波处理后的污泥在厌氧反应初期.其产气速率增长较为明显.同时,单频超声波处理后污泥的厌氧产气累积增量高于双频超声波,为40.93%.而双频超声波处理后污泥的SCOD溶出量大,比单频高23.5%.     

超声破解促进污泥两相厌氧消化产气性能研究

以超声波对城市污水处理厂剩余污泥进行超声破解。试验结果表明,超声破解能提高污泥的溶解性化学需氧量(SCOD)、总挥发性固体(VS)去除率、生物产气量、产气率和甲烷含量,促进两相厌氧消化产气性能。声能密度和破解时间是影响污泥破解效应的主要因素,超声频率是影响污泥破解效应的次要因素。     

基于Matlab的超声空化场测量与可视化分析

为探究超声空化机理、明确超声条件对空化效应的影响,采用铝箔腐蚀法,测量了不同条件下槽式与探头式超声装置中空化场分布,在Matlab平台实现了超声空化场的二维可视化,并通过超声基础试验进行分析验证,.结果表明:槽式超声场分布不均匀,随着超声频率的增加,铝箔腐蚀面积减小,空化效应减弱;空化效应在波腹处最明显,高效区面积最大.探头式超声空化场的高效区主要分布在探头轴线附近,随着铝箔与探头距离的增加,空化效应逐渐减弱,低效区面积增加;空化效应随超声波声能密度的增加而增强,声能密度5W/mL时,腐蚀面积可达80%以上.相同条件下,槽式超声波反应器中超声空化效应较强.超声波声能密度越大,处理后的污泥上清液SCOD越高,破解效果好;随着超声频率的增加,污泥破解程度下降,空化效应减弱.     

污泥的超声破解及其对微生物活性的影响

同步测定了超声处理过程中污泥破解程度、微生物活性、颗粒大小等参数的变化,并分析了不同参数之间的内在联系及超声参数对污泥微生物活性的影响.结果表明,污泥颗粒的超声处理过程可以分为2个阶段:首先絮体破碎为直径十几μm的小凝集体,胞外有机质溶出,微生物游离出来,活性增强;随后小凝集体被进一步破坏,污泥颗粒直径降至10μm以下,微生物胞内有机质溶出,活性明显下降.由于污泥的不均匀性,2个阶段并非截然分开,短时间内,污泥破解程度低于20%时,以絮体破碎为主,污泥活性提高20%以上;当污泥破解程度在20%~40%之间时,部分微生物开始受到损伤,污泥活性提高不到20%;当污泥破解程度高于40%时,大部分微生物受到损伤,污泥活性迅速下降.低强超声可以在较长处理时间内使大部分污泥颗粒停留在絮体破碎阶段,有效避免微生物的破坏,因此适用于增强污泥微生物活性.     

超声-磁场耦合对污泥好氧消化的影响

本文采用超声-磁场耦合处理污泥,破解污泥絮体及污泥微生物细胞,使固体性有机物与胞内物质变为溶解性有机物。主要通过监测好氧消化过程中污泥MLSS、COD、SCOD和氨氮的变化,研究超声-磁场耦合对污泥好氧消化的影响。实验表明:超声-磁场耦合破解处理后,污泥SCOD与氨氮含量都表现为先减少后增高;磁场强度为160Gs和362Gs污泥样品的MLSS减少量与COD减少量明显高于单独进行超声破解的污泥样品。     

碱/超声对土霉素菌渣溶胞效果的影响

为提高土霉素菌渣溶破胞效果,利用碱/超声联合方法对土霉素菌渣进行溶胞处理。通过菌渣SCOD、COD溶出率、细胞形态和厌氧沼气产量的变化,考察了碱/超声协同作用对菌渣溶胞效果的影响。研究结果表明,碱/超声协同处理作用溶胞效果明显,对菌渣COD溶出率影响最大的因素是超声声能密度。碱/超声最佳处理条件为:声能密度2.4 W/m L、Na OH投加量0.08 g/g TS、反应时间120 min,此时,SCOD浓度从607.11 mg/L升高到15 265.90 mg/L,COD溶出率达到70.24%,且处理后残渣BMP试验沼气累积产量提升明显。     

污水处理系统剩余污泥碱处理融胞效果研究

研究了碱处理对污水生物处理系统剩余污泥的融胞效果及其影响因素.结果表明,碱处理能够使污泥细胞中有机物溶出,成为溶解性物质,从而使污泥液相的溶解性化学需氧量增加.pH值高于11.0时,污泥的絮体和细胞2种结构被破坏,而pH值低于11时,仅能破坏其絮体结构.碱处理过程中,起作用的是OH^-离子,但同时加入的金属离子也会影响污泥融胞的效果.碱处理能减小污泥的重量,VS的最大去除率可达48.01%(TS约为40.40%,pH值13.0左右时).污泥粒径随着碱处理pH值的升高而减小.污泥浓度、pH值和处理时间均是影响碱处理效果的重要因素,正交试验表明,在高pH值下,污泥浓度越高,碱处理污泥融出的SCOD总量越多,但折算为相同pH值下,单位污泥融出的SCOD基本不变.     

预处理方式对剩余污泥水解及厌氧产甲烷性能的影响

考察了不同的预处理方式对剩余污泥水解及厌氧消化产甲烷过程的影响。研究结果表明:低温热碱预处理对污泥的水解效果最好,剩余污泥中SCOD及可溶性总糖、蛋白质溶出效果大幅提升,SCOD溶出率达到16.6%;执行三种方式预处理后,后续厌氧消化的效率得到明显改善,剩余污泥经碱处理、低温热水解和低温热碱处理后,厌氧消化的产气量较未预处理污泥分别提高了75.6%、72.9%和83.7%。     

超声波在低声能密度下处理污泥的实验研究

文章采用超声波在0.014W/mL、0.025W/mL、0.031W/mL、0.035W/mL四个声能密度水平下,作用时间在0～60min范围内对生活污水厂污泥进行处理。研究结果表明:在低声能密度下,超声波处理污泥45min可以使可溶性化学需氧量(SCOD)溶出率超过10%,同时可以使污泥中氨氮的含量降到5mg/L左右。     

过氧化氢-敏化剂强化污泥微波预处理溶胞效果的研究

提高污泥溶胞效率是强化污泥厌氧处理的关键.为加强污泥微波预处理溶胞效果,本研究分别考察了常压、半封闭条件下二氧化钛颗粒、碳质材料作为敏化剂与过氧化氢联合进行微波污泥预处理的效果.结果表明,碳质材料敏化剂对微波、过氧化氢-微波污泥预处理产生了负作用,降低了污泥的溶胞效果,而二氧化钛能有效增加污泥中营养物质的释放.当二氧化钛颗粒投加量为0.12 g·g~(-1)干污泥时,SCOD、PO_4~(3-)-P的浓度比单独微波处理分别增加了11.86%、61%;当二氧化钛颗粒投加量为0.24 g·g~(-1)干污泥时,NH_4~+-N释放比单独微波处理高出27.78%.微波辐射作用下投加二氧化钛颗粒产生了羟基自由基,强化了过氧化氢-微波对污泥细胞的氧化作用.     

三种预处理方法对污泥的破解效果

运用热水解、超声波和微波等3 种方法预处理污水剩余污泥,通过测定污泥pH 值、可溶性蛋白质、总糖和可溶解性化学需氧量(SCOD)等指标考察其对污泥破解效果的影响.结果表明,在各种预处理中,污泥pH 值变化不显著.污泥破解效果随处理强度的增加而增强.超声波ED=2W/L,t =10min 条件时,污泥的破解效果最好,可溶解性蛋白质、总糖和SCOD 浓度分别为1013.6,512.6,4184 mg/L;SCOD/TCOD 值较原始污泥升高了41.73%.从实际应用和运行成本考虑,长时间而低强度的处理都能够达到较为理想的破解效果,即热处理(t=75min,T=45℃),超声波处理(t =10min,ED=0.5W/L),微波处理(t =300s, p =70W). 在能耗相同的条件下,破解效果为超声波>微波>热水解.     

在线超声对膜-生物反应器活性污泥混合液性质的影响

采用在线超声控制膜-生物反应器的膜污染,通过测定活性污泥混合液絮体粒径、胞外多聚物含量、上清液有机物浓度、污泥浓度和黏度的变化,探讨了超声波对膜-生物反应器中活性污泥混合液性质的影响.结果表明:在线超声使污泥絮体破碎,其平均粒径与未施加超声波的系统相比降低约20μm左右;污泥胞外聚合物含量降低(28±5)mg·g-1左右,致使混合液上清液TOC增加;但同时超声波的施加可以降低污泥浓度和混合液黏度,使混合液膜过滤性得到改善,有助于膜污染的控制.     

超声波耦合Fenton氧化对污泥破解效果的研究 ——以粒径和溶解性物质为例

提出超声波和Fenton氧化协同作用来破解污泥,比较了单独的Fenton氧化和超声波耦合Fenton氧化对污泥粒径,溶解性物质和污泥上清液中多聚糖与蛋白质的影响.结果表明,污泥经过Fenton氧化和超声波耦合Fenton氧化处理后,污泥比表面积明显增加,体平均粒径和索太尔平均径都明显降低,污泥的絮凝体结构遭到了氧化破解,污泥的脱水性能和稳定性能得到了改善.超声波耦合对于污泥破解促进作用十分明显,表现在污泥的比表面积变得更大,粒径降低幅度更明显.这2种氧化对于污泥中SCOD的增加促进作用都十分明显,Fenton氧化处理后污泥SCOD从120.45mg/L增加到585.47mg/L,增加3.9倍,而超声波耦合Fenton氧化处理后,污泥中SCOD则能从120.45mg/L增加到767.47mg/L,增加5.4倍.单独的Fenton氧化处理,污泥上清液中多聚糖最高浓度为209.74mg/L,相对于原污泥的57.81 mg/L增加了2.6倍,而超声耦合Fenton氧化处理后污泥上清液中多聚糖最高浓度则为433.68mg/L,相对于原污泥增加了6.5倍.2种氧化对上清液中的蛋白质的作用则是先增加后下降.     

低强度超声波强化污水生物处理中超声辐照污泥比例的优化选择

通过超声波的SBR反应器与对照反应器处理人工配制生活污水的对比试验,研究了利用低强度超声波强化污水生物处理的另一个重要工艺参数———超声处理污泥比例(即超声处理污泥量占反应器内总污泥量的百分比).设置超声波反应器采用频率35kHz、声强0.3W/cm²超声波每隔8h取反应器中一定比例的活性污泥辐照10min后再返回反应器.结果表明,超声处理污泥比例为10%时,其COD和NH₃-N去除率可分别提高5%和0.5%左右,以好氧呼吸速率(Oxygen Uptake Rate,OUR)表示的污泥活性可提高12%以上.通过对污泥增长率的研究表明,当超声污泥比例为10%,超声波反应器内污泥的增长率比对照反应器降低了11%左右,减轻了后续污泥处理工序的负荷.随着超声处理污泥比例的增加,污泥体积指数SVI持续增大,但是超声污泥比例不超过10%对污泥沉降性能影响不大.因此,在超声强化污水生物处理工艺中,可采用强度0.3W/cm²超声波每隔8h取反应器中的10%的活性污泥辐照10min后再返回反应器,来提高反应器的生物处理效率.     

水力空化联合臭氧氧化协同促进剩余污泥溶胞

为有效提高剩余污泥溶胞效率并减少剩余污泥产量,采用水力空化与臭氧反应相结合的方法促进剩余污泥溶胞。系统探究了二者协同作用下剩余污泥的减量效果、有机质的释放、胞外聚合物(EPS)的解聚,分析污泥形态结构和各类溶解性有机物的变化趋势。结果表明：当臭氧浓度为(160±10) g/m³,水力空化联合臭氧处理135 min后,污泥的挥发性悬浮固体和总悬浮固体去除率分别为79.12%和68.55%,DD_COD达到90.67%,ρ(NH⁺₄-N)由(3.15±0.07) mg/L增加至(42.75±0.21) mg/L,蛋白质和多糖总量分别提高了627.05%和957.28%。剩余污泥经水力空化联合臭氧氧化处理后,粒度扫描和显微镜观察结果表明其颗粒较原泥显著变小;三维荧光结果显示该方法可有效增强污泥溶胞效果,在促进污泥溶胞和减量方面表现出显著的协同效应。     

微波、碱及其联合技术预水解市政污泥的研究

以SCOD/TCOD(可溶性COD/总COD)、毛细吸水时间(CST)为主要考察指标,研究了微波、碱及其联合技术预水解市政污泥的效果。结果表明,采用不同微波功率单独处理时,相对于原污泥,SCOD/TCOD均有显著提高,在高火档(功率为863 W)下,当处理时间为2 min,可由原污泥的1.40%增加到28.66%,且对应的CST相对原污泥亦有明显下降,即该处理既有利于污泥中不溶性COD转化为SCOD,亦可改善污泥的脱水性能。碱单独预处理污泥可使污泥的SCOD/TCOD从未处理的2.68%提高至25.83%,但毛细吸水时间亦显著增加,增加至原污泥的14倍,碱处理虽然可增加污泥中COD的溶出,但不利于污泥的脱水。而碱-微波(先碱后微波处理)联合预处理可使SCOD/TCOD从原污泥的1.23%增加至34.95%,优于碱或微波单独处理或者微波-碱联合处理效果,但不利于改善污泥的脱水性能。