城市污水污泥超声波预处理的研究

文章通过分析污泥耗氧率(SOUR)和破解率(DDCOD)的变化,研究了浓度为9.5g/L的生活污泥在频率为28kHz的超声波下,不同超声波声能密度和超声时间作用对污泥预处理效果的影响。试验结果表明,在适当的声能密度和超声时间下,超声波预处理可以明显提高污泥破解率,同时提高污泥的生物活性,试验结果为超声波预处理与污泥处理工艺联用以提高污泥减量化效率提供了依据。     

超声波预处理对污泥干燥特性的影响

城市污泥的高含水率对其处理处置带来了各种不便.超声波由于功率大、穿透能力强、可引起空化作用等特性而在污泥干燥方面具有独特的优势.针对超声波对污泥干燥特性的影响进行实验研究,通过污泥干燥实验研究了超声处理时间、超声波功率、超声水温和干燥温度4种因素对污泥干燥特性的影响.结果表明,超声处理能够加速污泥表面自由水分蒸发和快速结束平稳干燥阶段,有效提高污泥干燥效率;超声处理对污泥干燥特性的改善随超声波功率(100~250 W)、超声水温和干燥温度的升高而更加明显.在低温105℃下干燥时,短时间的超声处理3 min对污泥干燥特性的改善效果最好.超声处理对污泥干燥整体效率的提高使其有望成为污泥低成本干化的有效方法,并为污泥干燥工艺的优化提供参考.     

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。     

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     

超声处理对剩余污泥的粒径和溶出物的影响

为了有效地发挥微型动物摄食对剩余污泥的减量作用,研究了超声声能密度和超声时间对剩余污泥的粒径和溶出物(蛋白质、多糖、DNA、COD及BOD)溶出的影响.在脉冲比2:1和超声时间10min的条件下,声能密度为0.2W·mL-1时出现一个污泥粒径变化的转折点,当小于转折点时污泥粒径随声能密度增加明显下降,而当大于转折点时污泥粒径几乎不受声能密度影响.在脉冲比2:1和声能密度0.8W·mL-1的条件下,超声时间5min是个转折点.上清液中溶出物的浓度随超声波声能密度或超声时间的增加而增加,各溶出物指标之间存在显著的相关关系.溶出物指标中蛋白质指标可以较好地反映出污泥破解状态.为了得到既能使污泥粒径变小到微型动物可摄食的程度又能使污泥中溶出物的溶出量最少的效果,建议声能密度或超声时间取上述转折点为限值.个数平均粒径(Dn)和重量平均粒径(Dw)分别反映了污泥的几何粒径变化和溶出物的溶出状况,因此,在超声破解污泥-微型动物摄食污泥的污泥减量工艺中可通过Dn和Dw的并用来决定剩余污泥超声处理的工艺参数.     

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%.     

超声波处理城市污泥的研究进展

超声波处理可分为高频波破解处理和低频渡处理,影响超声波处理技术的因素有很多,如：频率、声强或声密度、时间等。如何控制超声强度、时间等影响因素。更大效率地发挥超声波对污泥的预处理和处理作用是研究的重点。采用联合技术,充分发挥超声波技术的优势也是现今该领域研究的热点方向之一。     

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.     

OSA剩余污泥超声波处理试验研究

分别采用不同超声功率、超声时间及脉冲比的超声波处理OSA工艺产生的剩余污泥,研究超声作用对细胞内容物的释放、酶活和污泥粒径的影响。研究结果表明,声能密度越大、超声处理时间越长,污泥被破坏程度越大,释放出的有机物浓度也就越高;较低的声能密度在短时间内可以促进微生物脱氢酶活性。从总体上看超声作用会降低微生物的脱氢酶活性和碱性磷酸酶活性;超声处理在较短时间内即可实现对污泥絮状结构的解体,此后污泥颗粒的粒径分布保持相对稳定状态。     

污泥碱解和超声破解预处理的效果研究

为提高污水厂污泥的厌氧消化速率,采用多频率多功率槽式超声发生器,研究了超声波、碱解、以及两者的组合作用对污泥破解预处理效果的影响.结果表明,碱和超声波的组合预处理方式,对污泥溶解性COD的释放效果和VSS减少效果明显优于单独的超声波和单独的碱处理.单独超声预处理,污泥VSS的最大减少率为15.98%;单独碱解(NaOH/TS=0.04)时为22.12%;先碱解(NaOH/TS:0.04,24 h),再超声(60 min)以及碱(NaOH/TS=0.04)和超声(60 min)同时作用的预处理方式,可将污泥VSS减少率分别提高到51.45%和54.45%.破解作用引起污泥的水解分为快速水解和缓慢水解2个阶段,对快速水解阶段进行动力学分析可知,同时采用碱和超声的预处理方式不但可以获得最高的水解速率,而且降低了碱的投加量,缩短了超声破解的时间.     

以超声波破解剩余污泥为碳源强化污水脱氮

针对污水厂生物脱氮碳源不足和剩余污泥难以处置的问题,探讨了利用超声波处理后的剩余污泥作为生物脱氮外加碳源的可行性。研究采用三因素三水平的响应曲面分析法,考察了超声波声能密度、时间和pH对剩余污泥可生化性(BOD_5)的影响,确定了超声波破解剩余污泥的最佳工艺条件。结果表明:在超声波声能密度为2. 0 W/m L,超声波时间为40 min和pH=7. 0的条件下,剩余污泥ρ(BOD_5)为2195 mg/L,增加为原来(88 mg/L)的24. 9倍,大大增强了其可生化性。超声波破解前后剩余污泥的大肠菌群检测结果证明,超声波破解也可将致病菌灭活,使剩余污泥无害化。在以3种剩余污泥产物为外加碳源的反硝化实验中,利用最佳参数条件下处理的剩余污泥为碳源时反硝化效果最好,反应仅进行14 h,ρ(NO_3~--N)从108 mg/L迅速降至3 mg/L,去除率达到95%以上,NH_4~+-N几乎无积累,整个反硝化过程完成仅需24 h,表明采用优化后的超声波预处理条件可以有效提升以剩余污泥为碳源的反硝化效果。     

超声波-氢氧化钙联合破解剩余污泥的效果

在对超声波、Ca(OH)2单独破解污泥效果研究的基础上,运用响应面法对超声波-Ca(OH)2联合破解剩余污泥的效果进行研究。结果表明:超声波单独破解剩余污泥过程中,污泥破解效果与超声波能量密度和作用时间均成正相关;Ca(OH)2单独破解剩余污泥过程中,当Ca(OH)2投加量为0.04 mol/L时,污泥破解效果最佳,1 h内污泥的破解率(DD)由控制样的0.61%增长到7.48%;联合破解剩余污泥效果优于2种单独破解效果,污泥破解率与超声波能量密度(A)、Ca(OH)2投加量(B)、联合作用时间(C)满足三元二次方程方程DD=-2.660-0.057A+484.738B-0.048C+0.441AB-2.233×10-3AC-0.088×BC-2.909×10-4A2-6 055.000 B2+2.117×10-4C2,且超声波与Ca(OH)2联合破解污泥过程中存在协同效应,当超声波能量密度为0.10 kW/L、Ca(OH)2投加量为0.04 mol/L、联合作用时间为60min时,污泥的破解率达到19.60%,此时协同效应最强。     

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。     

超声波参数对剩余污泥中SCFAs和EHCs释放的影响

考察了不同超声处理参数下剩余污泥中短链脂肪酸SCFAs和易水解组分EHCs的释放特性。结果表明:超声波作用下SCFAs的最大释放量为197.0 mg/L,超声时间对SCFAs释放影响显著;在超声时间为100 min内,声能密度小于0.6 W/mL时,EHCs释放随超声时间和声能密度的增加而提高;在相同能耗下,长超声时间、低声能密度的超声处理条件更有利于获得较高的EHCs,超声时间对EHCs释放的贡献度高于声能密度;释放的EHCs以糖类为主,经短时间水解酸化可生成较高浓度的SCFAs。     

低温热水解和超声联合破解污泥优化工艺的参数研究

针对国内低温热水解和超声联合技术应用于低有机质剩余污泥厌氧消化预处理领域的实验研究和工艺参数缺陷问题,探讨了低于100℃的低温热水解和超声波技术联合破解剩余污泥的技术可行性及工艺参数的优化.以热水解温度和超声能量为控制参数,以污泥破解度、溶解性蛋白质和多糖浓度为分析指标,通过Box-Behnken设计实验,并根据响应曲面法(RSM)构建了污泥破解的二次多项式预测模型,进而得到各影响因素作用下的最佳破解工艺参数.结果表明,温度对污泥破解的影响较超声能量明显.低温热水解和超声联合作用下,最佳工艺组合为温度80℃和超声能量12000kJ/kgTS,该工艺下的污泥破解结果为污泥破解度39.01%,溶解性蛋白质1360.59mg/L和多糖334.52mg/L,该结果与预测值吻合度较高,表明响应曲面模型所得参数较为可靠,能够为实际应用和推广提供参考.     

超声能量对剩余活性污泥特性的影响研究

采用从0～26 000 kJ.kg-1中的7个超声能量水平进行活性污泥的破解研究.结果表明,超声波能有效改变污泥特性,破坏污泥絮体结构和细胞壁,使污泥中固体物向液相转变,从而改变污泥的沉降性能和可生化性能.低能量超声波作用污泥时,污泥的沉降速度和上清液浊度能得到明显改善,1 000 kJ.kg-1的超声能量使污泥在45...     

超声波-缺氧/好氧消化过程污泥胞外聚合物和溶出物的变化研究

为研究超声波促进污泥缺氧/好氧消化的机制,采用均匀试验得到的最佳超声波参数与缺氧/好氧消化衔接进行间歇试验,通过生物化学分析法研究了消化过程污泥EPS指标(多糖、蛋白质、DNA和总量)和相应溶出物的变化趋势,同时以未经超声处理的消化过程作对照.均匀试验结果表明,在超声波声能密度0.1 W/mL,超声处理时间15 min...     

在线超声清洗对膜生物反应器污泥混合液特性的影响

采用低功率超声波实现了膜生物反应器中膜污染的在线超声清洗,考察在线超声清洗对污泥混合液特性的影响。结果表明:在线超声清洗能有效控制膜污染,但也会导致污泥浓度和污泥活性降低,混合液过滤性能变差,上清液有机物浓度上升,污泥絮体结构破解。污泥混合液特性的恶化必然会影响膜生物反应器的稳定运行,不利于膜污染的控制。为了避免混合液特性过度恶化,每次超声清洗时间应该控制在10 min以内。     

冷热联用对市政脱水污泥低温干燥的影响

为探究冷热联用干燥市政脱水污泥的可行性,明确冷冻对市政脱水污泥低温干燥的影响,以市政脱水污泥为试验材料,利用扫描电镜（SEM）及流式细胞仪研究了冷冻对污泥的作用.考察了不同冷冻温度和冷冻时间对脱水污泥干燥特性的影响,并对不同含水率和厚度的脱水污泥冷热联用低温干燥效果进行了分析.结果表明：冷冻使污泥的内部微小孔隙增多.当冷冻温度降到-30℃时,细胞死亡率达到15.5%,是未冷冻时的9.7倍.当干燥温度为60℃,冷冻温度分别为-10℃、-20℃和-30℃时,脱水污泥完成干燥的时间分别缩短了25.0%、33.3%和29.2%.质量为5g±0.1g,厚度为3mm,直径为50mm的污泥样品冷冻6h后达到最大强化效果.污泥含水率的下降会导致强化效果减弱,当含水率降至45%时强化效果消失.增加泥饼厚度使强化效果小幅下降,5mm、10mm和15mm厚的泥饼强化效果分别为33.3%、31.3%和30.4%.     

超声波-缺氧/好氧消化过程污泥EPS、酶活性及菌落数的变化研究

为研究超声波促进污泥缺氧/好氧消化的机理,采用最佳超声波参数（超声频率28kHz,超声密度0.1W.mL-1,超声时间15min,超声间隔时间12h）与缺氧/好氧消化衔接进行间歇试验,研究了消化过程中污泥胞外聚合物（EPS）组分（蛋白质、多糖、DNA）和相应溶出物占总量的比例,以及酶活性（蛋白酶,脱氢酶）和菌落数的变化...