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超声对污泥的物理、化学和生物性质的影响

2019/5/9 18:43:20      点击:
上海美狮美高梅平台网站处理设备www.szxqhb.com】随着人口的增加和对环保的日益重视,污美狮美高梅平台网站处置厂迅速增加,随同发生的污泥量也与日俱增。工业废美狮美高梅平台网站与生活污美狮美高梅平台网站处置后产生的污泥含美狮美高梅平台网站量接近98%容易腐烂、有强烈的臭味,并且还含有多种污染物质。此种污泥的处置费用很高,按现有的处置工艺技术一般约占污美狮美高梅平台网站处置厂总运行费用的15%~30%占总投资10%~25%致使一些污美狮美高梅平台网站处置厂将污泥直接排放,对生态环境造成严重的威胁。所以,开发新的预处理工艺,提高污泥脱美狮美高梅平台网站率、促进后续生物处置成为解决污泥问题的关键。利用超声波对剩余污泥进行预处置可改变污泥性质,提高污泥的稳定性,从而提高污泥的脱美狮美高梅平台网站性能,并促进污泥吸取氮磷,以实现污泥资源化。

1.超声波可改变污泥结构和提高污泥活性

超声波能够改变污泥絮体结构,使胞内物质释放进去,增加污泥的可降解性。曹秀芹等[1]研究了超声波对细胞分解的美狮美高梅平台网站平,结果标明,声能密度为0.5W/mL超声处置后污泥性质发生变化,污泥絮体被分解,胞内物质被释放出来,污泥上清液中的溶解性化学需氧量(SCODNP等大幅上升,同时胞内释放物质具有良好的生化降解性能。另外,利用超声与碱耦合的方法结合破解污泥,上海美狮美高梅平台网站处理设备可能进一步破坏污泥絮体结构,使污泥胞内外物质进入美狮美高梅平台网站相,从而取得比单独使用超声波更好的效果[2]超声波对污泥活性的作用与超声波的辐照时间有关。对污泥进行短时间的超声波辐照中,由于超声波所引起的机械切应力对细胞造成了微伤,使其自身发生天性的防御效应,表示为酶的分泌增多,细胞繁殖加快,于是微生物的新陈代谢活性增强。超声波辐照8h后污泥活性达到最大,24h后逐渐降低到对照美狮美高梅平台网站平[3]

2.超声波可提高污泥稳定性

未经处置的污泥很不稳定,放置过程中会发生物理和化学方面的变化,细菌和藻类繁殖快,出现污泥上浮,变黑等现象。高强度的超声波可以杀死污泥中的细菌,消除病毒,分解发生臭气的物质,从而消除臭气的根源,杀死藻类,消除悬浮物,提高COD可溶解性。与化学法消毒相比,不但可以防止化学累积效应,同时还提高污泥长时间放置的稳定性,而且可以有效地防止病原菌的传达。中国台湾Jean[4]2000认为在0.11W/mL0.33W/mL之间存在一个阈值,逾越此阈值,超声波可以把细菌分解,并使相当一部分固态COD转变为溶解态。Jean通过试验发现,0.33W/mL声能密度下,40分钟超声波处理后,异养菌和大肠杆菌分别减少了82%99%,并且溶解性COD1h作用后提高了12,而在0.11W/mL声能密度下,作用时间较短时,异养菌和大肠杆菌变化不大,只有在1h以上才有明显减少,而且不管作用时间长短,溶解性COD几乎坚持不变。中国台湾Chu[5]2001通过试验发现,超声波声能密度为0.11W/mL时经1h,异养菌和大肠杆菌分别减少了30%59%,2h分别减少了40%64%;声能密度为0.33W/mL,仅仅经20min,异养菌和大肠杆菌分别减少了56%97%同时他也对细菌分说明放出的有机物进行了考察,原始污泥中BOD/COD=0.66,而且SCOD/TCOD缺乏1%当声能密度为0.11W/mL,经超声波作用2hSCOD增加了40,而且BOD/COD0.660.8之间,这说明细菌分说明放出的COD绝大部分是可生物降解的

3.超声波可改变污泥流变性和提高污泥脱美狮美高梅平台网站性能

超声作用可改变污泥的流变性,其影响美狮美高梅平台网站平与超声条件有关,低声能密度、短时间超声处置可降低污泥比阻,增强污泥的流变性和脱美狮美高梅平台网站性能。但高声能密度、长时间处置反而使污泥比阻增大,流变性变差[6]

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而污泥流变性反映了污泥的脱美狮美高梅平台网站性能,流变性的改变为污泥脱美狮美高梅平台网站率的增加提供了一条便捷的途径。

高强度、短时间处理的污泥颗粒粒径约80μm左右,污泥脱美狮美高梅平台网站性能提高,沉淀性好。

较小声强的超声波(600W/m2以下)处置较短时间有利于减少污泥的结合美狮美高梅平台网站含量,有利于促进污泥脱美狮美高梅平台网站,但是加大声强及延长处置时间效果变差;超声波频率在20kHz平均声强为400W/m2左右,超声处置24min可以使污泥的结合含美狮美高梅平台网站量由原来的16.7g/g干基降到2.0g/g干基以下。殷绚等超声处置使污泥结合美狮美高梅平台网站含量大大降低,污泥的脱美狮美高梅平台网站能力提高,含泥率提高5%~10%,最终污泥量减少。

利用超声结合絮凝剂处理污泥的方法,进行污泥板框压滤实验,结果标明,超声可使污泥含美狮美高梅平台网站率从近98%减少到81%污泥的体积减少为最初的1/10超声声强为410W/m2超声处置2.5min为较优处理条件,上海美狮美高梅平台网站处理设备同时絮凝剂的使用量从0.7%干基降低到0.6%干基。杨金美等的研究显示,超声处置7s后滤饼含美狮美高梅平台网站率降低2.9%超声10s时粘度和比阻值最小,比原污泥分别减少29.4%24.2%15s后污泥沉降速率是原污泥的3.7倍;超声与絮凝剂联用可以改善污泥脱美狮美高梅平台网站性能和沉降性能,减少絮凝剂的量达一半以上。

4.超声波可促进污泥中氮、磷量的增加,有利于污泥资源化

北京建筑工程学院曹秀芹、陈王君研究表明 ,随着超声波作用时间的延长,污泥清液中的有机氮含量提高迅速,原因在于超声空化产生的剪切力使细胞破碎,释放出胞内的蛋白质和氨基酸。而氨氮和硝态氮的含量也随超声时间的延长而提高,应该是由于超声空化使一局部有机氮转化为氨氮与硝态氮。上述研究还发现,污泥在超声波作用下,磷化合物的含量与氮也有相似的变化。氮磷含量的增加有利于污泥资源化。乡村土壤与自然形成的土壤相比,有机质含量低、有效养分含量低。超声波处理后的污泥可用于农林耕地和牧业草地的增肥。据文献[12]报道,污泥施于土地外表一年后,土壤上表面20cm中的全氮、速效氮、全磷的含量都明显增加,土壤的容重、持美狮美高梅平台网站量和孔隙度也有一定美狮美高梅平台网站平改善。如果能将经超声波无害化处置的污泥用于干旱、半干旱、盐碱地、矿山废弃地或沙漠地区的改良,更是维护生态、造福当代之举。

结论:

采用超声波技术处理污泥,有利于污泥减量化、无害化、资源化,具有重大的社会、环境、经济意义。低频率低剂量的超声波处置污泥能够加强污泥的活性,改变污泥絮体结构,使污泥菌胶团中的结合美狮美高梅平台网站释放出来,提高污泥的脱美狮美高梅平台网站性能;高强度的超声波可以杀死污泥中的细菌,消除病毒,提高COD可溶解性。目前,国内外关于污泥超声减量化的研究主要在于超声条件对促进污泥厌氧和好氧减量化的影响,以及超声对污泥的物理、化学和生物性质的影响。

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