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.     

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。     

低声能密度超声波破解污泥的效果研究

以生活污水处理厂污泥为研究对象,采用超声波技术进行污泥破解,研究不同声能密度和超声作用时间对污泥预处理效果的影响。结果表明,低声能密度超声波在120min内可破碎污泥絮体,分解细胞壁,使胞内有机物溶出;延长超声作用时间、增加声能密度均有助于污泥中有机物、氮、磷等物质的释放,当声能密度为0.10 W/mL、超声作用时间为120 min时,溶解性COD(SCOD)、可溶性蛋白质、可溶性多糖、TN、氨氮、TP、正磷酸盐的浓度较破解前分别提高了29.99、44.49、17.31、14.06、3.19、1.35、1.00倍;破解污泥释放出的氮以有机氮为主,磷的释放作用不明显。利用Pearson相关性分析得知,在声能密度变化条件下,除TP外,SCOD、可溶性蛋白质、可溶性多糖、TN、氨氮、正磷酸盐之间均呈极显著相关(p0.01);在超声作用时间变化条件下,各指标间均呈极显著相关(p0.01)。     

超声波处理、热处理及酸碱调节对剩余污泥溶解效果的对比研究

以高含磷剩余污泥为对象,采用超声波处理、热处理和酸碱调节3种减量化技术,研究了细胞物质溶解过程中COD、氮、磷的释放规律.结果表明,在超声最大时间为1.0 h、声能密度为0.167～0.500 W/mL的实验条件下,超声波处理中污泥减量和细胞物质的释放效果随超声时间延长而提高,声能密度对释放效果的影响较小;在热处理中,污泥减量和细胞物质的释放效果随热处理温度的升高和热处理时间的延长而提高,但热处理温度的贡献大于热处理时间;在超声波处理和热处理(除热处理温度为50 ℃外)中,污泥上清液TN中均以有机氮为主,NH3-N次之;在酸碱调节处理中,只有在初始pH为12.0时,处理4.0 h后才会有一定的污泥减量和溶解效果,但污泥浓度下降不明显.3种减量化技术中,超声波处理最为经济、有效.     

超声波对污泥中SCFAs释放影响及作用效应研究

以剩余污泥为研究对象,考察了超声波处理过程中超声时间及声能密度对污泥中短链脂肪酸SCFAs释放的影响及其作用效应。实验结果表明,污泥中SCFAs的释放量随超声时间和声能密度的提高而提高,但当超声能量270 J/mg MLSS后,SCFAs释放变缓甚至下降;在相同能耗下,长超声时间、低声能密度的超声波处理条件更有利于污泥SCFAs的释放,超声时间影响更显著;污泥中释放的SCFAs以乙酸及丙酸为主。在超声波释放剩余污泥SCFAs过程中自由基效应及热效应皆不显著,机械效应起最主要作用。     

超声波工作参数对污泥中磷释放的影响

若能有效释放与回收污泥中的磷,对缓解磷资源短缺有重要意义.为获得较好的磷释放效果,本研究以剩余污泥为研究对象,考察了超声波法处理污泥过程中超声波作用时间和声能密度对磷释放的影响.实验结果表明,在超声波作用60 min内,污泥中的磷释放量随超声波作用时间的延长而明显增加;磷释放随声能密度的提高呈现先快后慢的上升趋势,声能密度在0.2～1.2 W/mL范围时,其对磷释放的贡献度随超声波作用时间的提高而降低;污泥所释放的磷以PO3--P为主,占所释放TP的59.5％ ～87.2％;污泥中磷的释放量随超声能量增大而提高,上升趋势为先快后慢,在相同超声能量下,低声能密度长超声波作用时间下的磷释放效果优于高声能密度短时间下的释放效果.     

高声能密度超声波破碎污泥细胞效能的研究

采用超声波在较高声能密度下处理SBR的剩余污泥,主要考察了含固率、声能密度和作用时间对污泥细胞破碎效果的影响。结果表明,在声能密度0.5～3 W/mL内,含固率1%～1.5%的剩余污泥经超声波作用后,上清液SCOD随作用时间呈线性升高;在声能密度1～3 W/mL内,含固率0.25%～0.5%的剩余污泥经超声波作用后,上清液SCOD随作用时间呈平缓缓慢升高。高声能密度超声波更适合对较高含固率污泥的细胞破碎;此情况下,上清液SCOD增幅、NH4＋-N、TN及TP升幅均与声能密度正相关。经超声波作用6 min后,污泥形态结构已破坏。     

超声波处理回流剩余污泥对SBR工艺的污泥减量效能

在SBR中试系统中,采用较高声能密度较短时间的超声波处理剩余污泥后回流至系统连续运行20 d的方式进行污泥减量,通过分析测定系统MLSS、累计排泥量以及系统出水水质指标,考察了系统污泥减量效果及污泥回流对系统污水处理效果的影响。结果表明,对SBR系统2/3的剩余污泥用声能密度为1 W/mL的超声波预处理6 min后回流至SBR系统。SBR系统最终需处置的污泥量减少了45.64%,获得了理想的污泥减量效果。污泥回流后SBR系统对SS、COD、TN以及NH4+-N的去除效果均无明显变化,仅出水TP含量略高于对照的SBR,出水水质仍能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。     

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。     

正交实验优化超声波预处理污泥的工况研究

在污泥浓度为9 915 mg/L时,选取超声频率、超声声强和超声时间3个因素设计正交实验,以污泥破解度(DDSCOD)、污泥好氧率(SOUR)和脱氢酶(DHA)活性作为指标,对超声波预处理的工况进行了优化。研究结果表明,最佳的超声预处理参数组合为:超声频率28 kHz,声能密度0.15 W/mL,超声时间10 min。此外,研究还发现不同浓度的污泥,对应的最佳超声组合参数也不同。     

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。     

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.     

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。     

碱预处理污泥产酸效果及其生物群落研究

为了提高污泥水解酸化过程中的挥发酸产量,获取污水脱氮除磷所需的内碳源,以深圳市罗芳污水厂的二沉池污泥为研究对象,采用不同的碱量对其进行预处理。通过测定碱预处理污泥水解酸化过程中的挥发酸浓度,并采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(polymerase chain reaction denature gradient gel electrophoresis,PCR-DGGE)技术对参与碱预处理污泥水解酸化产酸过程的主要微生物种群进行分析,结果表明,当碱投加量为0.20 g NaOH/g VSS时,初始溶出的蛋白浓度为1 780 mg/L;水解酸化15 d时,挥发酸总量达到3 473 mg/L;参与产酸的主要细菌属于Firmicutes、Proteobacteria、Bacteroidetes三个门类。     

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.     

接种比对碱超声波耦合溶胞污泥水解酸化的影响

以城市污水生物处理过程中的剩余污泥减量化为研究背景,通过实验研究了经碱超声波耦合溶胞后的剩余污泥在不同接种比下水解酸化的效果,分析了污泥上清液中pH、SCOD、VFAs、NH4+-N和PO34--P等参数随时间的变化趋势。结果表明,溶胞污泥经过72 h的水解酸化反应,20%接种比下的水解酸化COD溶出率和VFAs增长率最高,分别为75.5%和177%。蛋白质水解程度为16.9%,也高于50%和70%两组接种比。此外,COD、NH4+-N和PO34--P等主要溶出物均在12 h后达到基本稳定状态。