超聲破解對(duì)污泥特性的影響機(jī)制與零剩余污泥排放工藝研究.pdf

1、利用超聲波對(duì)剩余污泥進(jìn)行破解,可以使污泥胞內(nèi)外物質(zhì)溶出進(jìn)入水相,改變污泥特性,減少污泥固體量,既能促進(jìn)后續(xù)污泥厭氧消化速率,提高生物氣產(chǎn)率,也會(huì)影響污泥脫水性能,還有可能形成新的零剩余污泥排放處理工藝.本文利用低頻(20kHz)探頭式超聲發(fā)生器,破解城市污水廠剩余污泥,研究超聲波破解的若干基礎(chǔ)理論問(wèn)題.主要內(nèi)容有超聲破解污泥瀝出液的溶出機(jī)制,破解后污泥脫水性能變化,并探索將剩余污泥破解后回流至曝氣池進(jìn)行隱性生長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)污泥零排放的可能性.

2、 試驗(yàn)結(jié)果表明,污泥經(jīng)超聲破解后,瀝出液中溶解性COD值、蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)大幅度增加.經(jīng)試驗(yàn)分析,在本研究中,污泥微生物胞外聚合物(EPS)以及瀝出液成分以蛋白質(zhì)為主.超聲破解污泥的前5min,瀝出液中蛋白質(zhì)等物質(zhì)的含量就超過(guò)EPS中對(duì)應(yīng)物質(zhì)含量.說(shuō)明經(jīng)5min的超聲作用,不僅污泥絮體中EPS被破壞,而且胞內(nèi)物質(zhì)也開(kāi)始瀝出進(jìn)入水相.應(yīng)用響應(yīng)曲面法(RSM)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析得出的蛋白質(zhì)、DNA變化的等高線可知,隨聲能密度增

3、加以及時(shí)間延長(zhǎng),蛋白質(zhì)、DNA溶出值增加.當(dāng)破解時(shí)間小于15min時(shí),蛋白質(zhì)與DNA溶出值隨時(shí)間增加而均勻增加,為線性溶出規(guī)律.當(dāng)破解時(shí)間大于15min時(shí),隨時(shí)間延長(zhǎng),蛋白質(zhì)、DNA溶出值增長(zhǎng)變化率趨緩.在破解反應(yīng)初期,污泥絮體解體的同時(shí),其中所含的Ca<'2+>、Mg<'2+>也迅速溶出進(jìn)入水相. 超聲破解污泥后,以污泥比阻(SRF)、毛細(xì)吸水時(shí)間(CST)表征的污泥脫水性能惡化.脫水性能惡化與生物胞內(nèi)外聚合物的溶出關(guān)系密切

4、,大量蛋白質(zhì)、多糖等生物大分子聚合物進(jìn)入水相,與水分子結(jié)合,提高了污泥的粘性,使污泥過(guò)濾性能下降.同時(shí),細(xì)小的污泥絮體對(duì)水分子的吸附作用改變了污泥中的水分分布,導(dǎo)致污泥中自由水含量下降.雖然EPS被破壞,其挾持水分以及胞內(nèi)水分均有進(jìn)入水相,部分間隙水轉(zhuǎn)化為自由水,但是細(xì)小污泥絮體顆粒的吸附作用更占優(yōu)勢(shì),最終導(dǎo)致污泥脫水性能惡化. 剩余污泥超聲破解后重新回流入曝氣池進(jìn)行隱性生長(zhǎng),能實(shí)現(xiàn)污泥的零排放.零剩余污泥排放工藝處理生活污水

5、的試驗(yàn)經(jīng)過(guò)101d穩(wěn)定運(yùn)行,除了取樣分析,基本沒(méi)有外排剩余污泥.而對(duì)照組在此期間共排放干污泥454.5g,其污泥產(chǎn)率為0.56(g污泥COD)/(gCOD).剩余污泥破解液回流可使進(jìn)水COD平均值提高約19﹪,進(jìn)水易降解COD提高30﹪.在試驗(yàn)期間生活污水的SS值較低(20～69mg/L),剩余污泥破解液回流僅使曝氣池進(jìn)水SS值增加了約18﹪.在進(jìn)水COD為150～800mg/L,SS為20～70 mg/L,曝氣池污泥負(fù)荷為0.06～0