高壓噴射與超聲空化聯(lián)合作用下剩余污泥的破解研究.pdf

1、城市污水處理廠產(chǎn)生的大量剩余污泥成為越來(lái)越嚴(yán)重的環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題。剩余污泥破解能夠破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)及菌體胞壁，使絮體內(nèi)有機(jī)物及菌體細(xì)胞內(nèi)含物溶出，難降解的固體性物質(zhì)向易降解的溶解性物質(zhì)轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)污泥的減量化與資源化。
　　高壓噴射法(High-pressure Jet Flow, HPJF)破解污泥探索研究為本論文研究?jī)?nèi)容之一，從循環(huán)次數(shù)、噴射壓力、靶距、污泥濃度(Mixed Liquor Suspended Solid, ML

2、SS)及噴嘴霧化角幾個(gè)角度研究各自對(duì)污泥破解效果的影響，并確定該破解法最優(yōu)破解條件;對(duì)超聲空化(Ultrasonic Cavitation，USC)破解法的研究則從超聲時(shí)間、頻率、功率及脈沖比四個(gè)影響因素進(jìn)行正交分析，確定各影響因素主次性，并得到最優(yōu)破解條件。高壓噴射與超聲空化均存在破解率(Disintegration Degree，DDCOD)較低的缺陷，本研究通過(guò)這兩種破解法的聯(lián)合，比較聯(lián)合法破解效果、進(jìn)行粒徑檢測(cè)和電鏡顯微觀察，確

3、定較優(yōu)聯(lián)合方式，分析聯(lián)合破解法的污泥破解機(jī)理。
　　污泥試樣經(jīng)高壓噴射破解離心，其上清液水質(zhì)測(cè)定結(jié)果表明:在相同實(shí)驗(yàn)條件下，循環(huán)破解一次能大幅度提高污泥破解效果，繼續(xù)增加循環(huán)次數(shù)破解效果增長(zhǎng)并不明顯;0°霧化角噴嘴破解效果優(yōu)于15°噴嘴，而15°噴嘴優(yōu)于40°噴嘴，它們對(duì)應(yīng)的最優(yōu)靶距分別為25、5及10cm;污泥破解效果隨噴射壓力增大而增大;污泥濃度超過(guò)10000mg/L時(shí)，破解效果下降明顯。正交分析得到該破解法各因素影響主次性為

4、污泥濃度＞靶距＞噴射壓力＞噴嘴霧化角，最優(yōu)破解條件為7510mg/L、25cm、6MPa、15°。
　　超聲空化破解污泥四因素最優(yōu)破解組合為超聲時(shí)間10min、超聲頻率20kHz、超聲功率600W、超聲脈沖比1∶2，它們影響主次順序?yàn)闀r(shí)間＞頻率＞功率＞脈沖比，時(shí)間為顯著影響因素。
　　高壓噴射與超聲空化聯(lián)合中，“高壓噴射+超聲空化”(HPJF+USC)最優(yōu)破解條件為噴射壓力8MPa、靶距10cm、噴嘴類型15°、污泥濃度11

5、810mg/L、超聲時(shí)間10min、超聲脈沖比1∶1、超聲功率15kHz，而“超聲空化+高壓噴射”(USC+HPJF)最優(yōu)破解條件為噴射壓力8MPa、靶距10cm、霧化角15°、污泥濃度6942mg/L、超聲時(shí)間10min、超聲脈沖比1∶1、超聲功率40kHz，兩種單一破解法聯(lián)合順序的不一致導(dǎo)致正交分析中各因素影響主次順序差異很大。
　　本研究的四組正交實(shí)驗(yàn)中，即高壓噴射、超聲空化、“高壓噴射+超聲空化”、“超聲空化+高壓噴射”，

6、它們所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)破解率分別為17.62％、13.21％、20.59％、27.23％，比能耗（Energy Consumption，Es）分別為2.60、20.09、18.68、25.55MJ/kgMLSS，效能比（DDCOD/Es）分別為6.54、0.65、1.07、1.06kgMLSS/MJ;結(jié)合粒徑比較和電鏡觀察，“超聲空化+高壓噴射”聯(lián)合法破解率最高是因?yàn)槌暱栈幚砗蟮氖Ｓ辔勰喈a(chǎn)生了帶缺口的菌體細(xì)胞，再經(jīng)高壓噴射沖擊及空化效應(yīng)使