純水設備對超聲波處理污泥技術的研究
【純水設備http://】隨著人口的增長和人們對環(huán)境保護的日益重視，污水處理廠迅速增加，產(chǎn)生的污泥量也日益增加。工業(yè)廢水和污泥經(jīng)處理后產(chǎn)生的污泥含水量接近98%，易腐爛，具有較強的氣味，而且還含有多種污染物。污泥處理成本非常高,根據(jù)現(xiàn)有的處理技術一般約占15% ~ 30%的污水處理廠的運行總成本,占總投資的10% ~ 25%,直接導致一些污水處理廠排放污泥,嚴重威脅生態(tài)環(huán)境。因此，純水設備解決污泥問題的關鍵是開發(fā)一種新的預處理工藝，提高污泥脫水速率，促進后續(xù)的生物處理。利用超聲波對剩余污泥進行預處理，可以改變污泥的性質(zhì)，提高污泥的穩(wěn)定性，從而提高污泥的脫水性能，促進污泥中氮、磷的吸收，從而實現(xiàn)污泥的再利用。
1. 超聲波可以改變污泥結構，提高污泥活性
超聲波可以改變污泥的絮凝結構，釋放細胞內(nèi)物質(zhì)，提高污泥的可降解性。曹Xiu-qin[1],如超聲波的程度進行了研究在細胞分解,結果表明,聲波能量密度為0.5 W /毫升的污泥性質(zhì)改變超聲處理后,污泥絮體分解,釋放胞內(nèi)物質(zhì),污泥上清液的溶解性化學需氧量(SCOD), N, P,急劇上升,細胞內(nèi)釋放材料具有良好的生物降解性能。此外，超聲波與堿耦合法結合可以對污泥進行破碎處理，進一步破壞污泥絮凝結構，使污泥的胞內(nèi)和胞外物質(zhì)進入水相，比單純使用超聲波[2]效果更好。超聲波對污泥活性的影響與超聲波輻照時間有關。當污泥被超聲輻照在短時間內(nèi),造成的機械剪切應力超聲波造成輕微損傷細胞,導致一種本能的防御細胞自身的影響,表現(xiàn)為增加酶的分泌,加速細胞繁殖,增強微生物的代謝活動。超聲波輻照8 h后，污泥活性達到最大值，24h后逐漸下降到控制水平。
2. 超聲波可以提高污泥的穩(wěn)定性
未經(jīng)處理的污泥非常不穩(wěn)定，在放置過程中會產(chǎn)生物理和化學變化，細菌和藻類繁殖迅速，出現(xiàn)污泥漂浮、發(fā)黑等現(xiàn)象。純水設備高強度超聲波可以殺滅污泥中的細菌，消除病毒，分解產(chǎn)生異味的物質(zhì)，從而消除異味的根源，殺滅藻類，消除懸浮物，提高COD的溶解度。與化學消毒相比，它不僅能避免化學堆積效應，而且能提高污泥長期放置的穩(wěn)定性，并能有效防止病原體的傳播。來自中國臺灣的Jean[4](2000)認為在0.11 W/ mL到0.33 W/ mL之間存在一個閾值，超過這個閾值，超聲波可以分解細菌，將相當一部分固體COD轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)。J ean通過研究發(fā)現(xiàn)，在0。33 W/mL，超聲處理40分鐘后，異養(yǎng)菌和大腸桿菌的聲能密度分別下降82%和99%，COD溶解度12次后增加1 h, 0。11 W/mL時，聲能密度函數(shù)短期內(nèi)，異養(yǎng)菌和大腸桿菌變化不大，僅在1h以上有明顯下降，且無論多久，可溶性COD幾乎保持不變。通過實驗,楚[5](2001)從臺灣,中國發(fā)現(xiàn),當超聲波能量密度為0.11 W /毫升,1小時后,異養(yǎng)細菌和大腸桿菌的減少了30%,59%,40%和64%,分別2 h后,當聲音能量密度為0.33 W /毫升,異養(yǎng)細菌和大腸桿菌分別減少56%和97%后只有20分鐘。同時,他們還調(diào)查了有機物質(zhì)分解釋放的細菌。污泥中BOD/COD = 0.66, SCOD/ TCOD小于1%。當聲能密度為0.11 W/ mL時，超聲處理2小時后，SCOD增加40倍，BOD/ COD在0.66 ~ 0.8之間，說明細菌分解釋放的COD基本上是生物可降解的。
3.超聲波可改變污泥流變性和提高污泥脫水性能
超聲波的作用可以改變污泥的流變特性，其影響程度與超聲波條件有關。低能量密度、短時間超聲波處理可以降低污泥的比阻，提高污泥的流變性和脫水性能。然而，高能量密度和長時間處理會增加污泥的比阻，使其流變性變差。
污泥的流變性能反映污泥的脫水性能，而流變性能的變化為提高污泥的脫水速度提供了方便的途徑。
污泥強度高，處理時間短，污泥顆粒約80 m，污泥脫水性能改善，沉淀性好。
聲強較低(低于600 W/m2)、處理時間較短的超聲波有利于降低污泥的結合水含量，促進污泥脫水，但增大聲強、延長處理時間的效果變差。超聲波頻率是20 kHz,平均聲強約400 W / m2,,可以減少污泥的結合水含量從16.7 g / g干基地2.0 g / g干燥基地通過超聲波治療2 ~ 4分鐘。陰玄和其他超聲治療可以大大降低污泥的含水率綁定,提高污泥的脫水能力,泥含量提高5% ~ 10%,最終減少污泥。
使用超聲波的方法結合絮凝劑處理污泥,污泥板框過濾實驗,結果表明,超聲波可使污泥含水量從98%減少到81%,污泥的體積減少到原來的1/10,聲音超410 W / m2,超聲波處理2.5分鐘最佳的處理條件,同時絮凝劑使用的干基從0.7%降至0.6%干的基礎上。楊jinmei等人的研究表明,濾餅的含水率降低2.9%后超聲治療7 s、粘度和比電阻是10年代最低的超聲波處理后,都低于原污泥分別29.4%和24.2%。15 s后污泥沉降率是原污泥沉降率的3.7倍。超聲波與絮凝劑聯(lián)合使用，可提高污泥的脫水沉降性能，使絮凝劑用量減少一半以上。
4. 超聲波能促進污泥中氮、磷的增加，有利于污泥資源化
北京建筑工程學院曹秀芹、陳王君研究表明 ,隨著超聲波作用時間的延長,污泥清液中的有機氮含量提高迅速,原因在于超聲空化產(chǎn)生的剪切力使細胞破碎,釋放出胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和氨基酸。而氨氮和硝態(tài)氮的含量也隨超聲時間的延長而提高,應該是由于超聲空化使一部分有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮與硝態(tài)氮。上述研究還發(fā)現(xiàn),污泥在超聲波作用下,磷化合物的含量與氮也有相似的變化。氮磷含量的增加有利于污泥資源化。城市土壤與自然形成的土壤相比,有機質(zhì)含量低、有效養(yǎng)分含量低。純水設備超聲波處理后的污泥可用于農(nóng)林耕地和牧業(yè)草地的增肥。據(jù)文獻[12]報道,污泥施于土地表面一年后,土壤上表面20 cm 中的全氮、速效氮、全磷的含量都明顯增加,土壤的容重、持水量和孔隙度也有一定程度改善。如果能將經(jīng)超聲波無害化處理的污泥用于干旱、半干旱、鹽堿地、礦山廢棄地或沙漠地區(qū)的改良,更是保護生態(tài)、造福當代之舉。
采用超聲波技術處理污泥,有利于污泥減量化、無害化、資源化,具有重大的社會、環(huán)境、經(jīng)濟意義。低頻率低劑量的超聲波處理污泥能夠加強污泥的活性，改變污泥絮體結構，使污泥菌膠團中的結合水釋放出來，提高污泥的脫水性能；高強度的超聲波可以殺死污泥中的細菌,消除病毒, 提高COD 的可溶解性。目前，國內(nèi)外關于污泥超聲減量化的研究主要在于超聲條件對促進污泥厭氧和好氧減量化的影響，以及超聲對污泥的物理、化學和生物性質(zhì)的影響。蘇州皙全純水處理科技有限公司致力于純水設備工業(yè)水處理設備,反滲透設備及實驗室純水設備,超純水機設備,GMP純化水設備, UF超濾、離子交換機,醫(yī)藥用水、食品飲料用水、電子行業(yè)等純水、超純水設備領域的服務。公司可根據(jù)客戶要求制作各種流量的純水設備，超純水設備及軟水處理設備。 實驗室水處理設備，南通純水設備
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