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.     

pH值对旋流球磨破解污泥释放有机质影响的研究

剩余污泥含有大量的有机质，对污泥进行破解将有机质转化为生物处理可利用的碳源，从而实现污泥资源化与减量化。该文探讨了pH值对低速水力旋流球磨剪切破解污泥释放有机质的影响，考察了不同pH值下污泥破解液中SCOD、核酸、蛋白质的释放情况。结果表明，当pH值为9～11时，溶解性化学需氧量（SCOD）、核酸和蛋白质的释放均显著高于中性和酸性条件。碱性条件下经过4 h破解，破解液中SCOD最终释放量趋于平衡，浓度均值增加到3 730～3 830 mg/L，且基本达到释放的极限；继续增加破解时间，SCOD释放量增加不显著。当pH值为9～11时，经过3 h破解，核酸释放量趋于平衡，其浓度在690～720 mg/L。相反地，在中性或酸性条件下，SCOD、核酸和蛋白质释放速率较低，即使破解时间达到5 h,SCOD、核酸和蛋白质的释放也远没有达到平衡，且释放总量显著低于碱性条件。粒径分析结果表明，原污泥平均粒径由破解前的30.256μm降到13.66μm，粒径显著变小；在碱性条件下的破解过程中还发现出现大量峰值粒径为0.13μm的细颗粒，此粒度在中性和酸性条件破解过程中没有出现。扫描电镜表征表明，污泥破解后...     

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.     

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。     

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。     

淀粉酶促进剩余污泥热水解的研究

考察了微好氧条件下,外加淀粉酶对污水处理剩余污泥热水解的影响,以及水解过程中污泥上清液各成分的变化情况,并对酶水解过程的动力学进行了分析.结果表明,淀粉酶的加入对剩余污泥的热水解有促进作用.在最适温度50℃,酶投加量0.5g/L条件下,水解4h后,污泥中SCOD/TCOD达到30.98%,比未加酶时高7.68%.在淀粉酶催化作用和热水解的共同作用下,污泥固体溶解,大分子碳水化合物被水解成小分子糖类,固相蛋白质溶出,并进一步水解.污泥水解过程中,上清液糖、蛋白质浓度均呈现先增加后降低趋势.加酶后污泥上清液中糖、蛋白质浓度分别于4h、6h达到最大值271.43mg/L和1437.37mg/L.污泥水解反应前4h内,VSS溶解率和SCOD/TCOD增加迅速,符合一级反应动力学,4h后反应趋于平衡.4h时VSS溶解率达到22.01%.     

Fenton氧化破解啤酒工业污泥实验

利用Fenton反应氧化破解啤酒工业污泥,探究不同反应条件对污泥上清液中SCOD、总磷、总氮和氨氮释放的影响。结果表明:在pH为2.5,H2O2投加量为11 g/L,反应温度为60℃,不投加Fe2+条件下反应1 h破解效果最好。污泥上清液中的SCOD、TN、TP、NH+4-N的浓度分别由135.52,80.65,4.72,69.53 mg/L增至2 207.1,794.53,45.14,200.65 mg/L,色度下降,黏度减小,说明通过Fenton反应,污泥被高效氧化破解,大量有机物和氮磷得以释放,有利于污泥的后续资源化处理。     

游离亚硝酸预处理强化剩余污泥发酵同步反硝化性能

考察了游离亚硝酸(FNA)预处理对污泥解体和剩余污泥发酵同步反硝化性能的影响.结果表明,不同FNA浓度(0,0.68,1.35和2.03mgN/L)处理剩余污泥预处理过程中,SCOD的产量和产生速率均随着FNA浓度的增加而增加,其中SCOD的产生速率依次为0.66, 1.70, 2.13和2.70mg/(gVSS×h).随着预处理过程中FNA浓度的增加,剩余污泥中死菌占总菌的比例由41%上升至80%.FNA预处理可使剩余污泥发酵同步反硝化系统SCOD的产量增加49%和污泥减量提高41%,同时使系统反硝化能力提高40%. 此外, FNA预处理可使该系统中温室气体N2O产量占NO2-还原量的百分比减少58%.     

剩余污泥电解氧化减量化性能研究

进行了电化学氧化减量剩余污泥的研究,探究了不同电压,搅拌速度,电极材料以及电场方向对电解氧化污泥效果的影响,结果表明,在电压6V,搅拌速率120r/min,电极材料为石墨条件下,7小时MLSS浓度下降83.3%,SCOD浓度提高至2700mg/L。伏安特性曲线和电镜结果显示,电化学氧化高效作用于细胞破裂,以及SCOD(胞液)降解,表明电化学氧化对于剩余污泥降解具有显著效果,是一种前景广阔的污泥减量化技术。     

流场特性对PAC-UF中膜面PAC层不均匀性的影响

基于数值模拟的方法研究了各工艺条件下粉末活性炭-超滤(PAC-UF)系统的流场特性,评估反应器内流场速度和剪切力对膜面PAC滤饼层不均匀性的影响。模拟结果表明,随着PAC投加量由200 mg/L增至400 mg/L、转速由60 r/min增至150 r/min、膜组件高度由3.25 cm增至8.25 cm,膜组件两端剪切力差值分别增长了9.55%、234.51%、76.19%。反应器内不均匀分布的流场速度造成了膜组件轴向剪切力的明显差异,而该差异对膜面形成下薄上厚的不均匀PAC滤饼层产生重要影响;膜丝轴向剪切力差异性越大,形成的膜面PAC层下薄上厚现象越明显。采用三维电磁测速仪对数值模拟结果进行实验验证,得到反应器内流场速度实验值与模拟值吻合程度良好,印证了数值模拟方法的准确性。