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超声波破解剩余污泥的研究
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超声波破解剩余污泥的研究
引言
随着世界经济的发展，城市污水排放量日益增多，污泥产量也随之提高，对污泥处置成为各国的难点。剩余污泥的处理方法主要有露天堆放、填埋、投海等手段，这些方法的特点成本低，但容易造成二次环境污染；污泥焚烧技术处置剩余污泥是最彻底的污泥处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积，但是其缺点能耗高。现在国外许多国家都采用超声波方法对污泥进行预处理，减少污泥的排放量，提高TN、TP的去除率，缩短污泥消耗时间，减少泡沫和提高产气量等，此方法完全是一种物理的方法，不会对环境造成二次污染。
1.超声波污泥处理的机理
超声波设备应用于污水处理过程中产生的生物污泥（活性污泥）处理，其原理是污泥在超声波的作用下产生共振气穴泡，且不断膨胀，在微观环境里气穴泡内产生超高温高压（5000℃、500bar），最终共振内爆，产生的强力水喷射流形成巨大的水力剪切力，实现对污泥絮体结构与污泥中微生物细胞壁的巨大破坏，使细胞质和酶从细胞中溶出，当其作为催化剂和补充营养回流到生化系统时，有效的补充了生化阶段所需的碳源，使生化系统的降解效率和降解度大大提高，更多的污染物将会被转化为水和二氧化碳，使污泥排放量得到消减。
2.超声波污泥处理设备的构成
超声波污泥处理系统由大功率超声波换能器、大功率超声波智能电源、反应釜和采水单元组成。超声波换能器把电能转换为机械能作用于污泥，对污泥进行破碎；超声波电源由单片机或DSP产生信号，经过功率放大、经匹配网络输入到换能器上，为换能器提供激励信号，并时时监测换能器的运行状态；反应釜是超声波污泥处理的容器，使污泥在容器内得到充分空化处理。超声波设备工作频率20kHz，功率0～2kW（可调）。
3.污泥实验
实验污泥取于富阳污水处理厂的贮泥池，前后两次使用超声波设备对污泥在烧杯中进行破碎实验，破碎后检测污泥COD、TN、TP和TC等指标的变化规律。富阳污水处理厂污泥的基本性质如表1所示。MLVSS是混合液中可挥发性的悬浮固体浓度，它代表活性微生物的量。MLSS一般是指生物池里混合液悬浮固体颗粒的浓度，简称污泥浓度。超声波设备工作频率20kHz，超声功率500w，处理500ml污泥。
从图1可以看出，60s的超声作用后，污泥絮体变得有些松散，但絮体骨架仍然保持着，经1min、2min、3min超声作用以后絮体则大大减少。2min后絮体颜色变淡、尺寸变小，到3min后絮体被完全打碎。由此可以看出，超声作用时间对污泥絮体的变化有很大影响，超声波时间越长破碎效果越好。
3.2不同超声时间污泥COD的变化
由图2可知，上清液中的COD是随着超声波处理时间的增加而增加的，超声波处理时间越长，污泥释放出的有机物就越多，处理10min，COD增加了1400mg/L左右。从图中数据来看，上清液中COD的量与超声处理时间之间符合一级反应动力学规律。
COD随处理时间增加而增加，因为超声波对污泥絮体结构与污泥中微生物细胞壁的破坏逐渐加大，使细胞质和酶从细胞中溶出，溶液中可利用的溶解性有机物增加，这对后续的厌氧消化是非常有利的。
4.结论
污泥上清液COD、污泥击破率随超声处理时间的增加而增大，但结合运行成本分析考虑，超声波处理污泥的最佳工程处理时间为60～120秒。
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-全文完-
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