超聲預(yù)處理對(duì)污泥破解特性實(shí)驗(yàn)研究
中國(guó)污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間：2011-12-2 15:43:33
污水處理技術(shù) | 匯聚全球環(huán)保力量，降低企業(yè)治污成本
超聲預(yù)處理可以破壞污泥菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，改變污泥中水份存在形式，將難去除細(xì)胞結(jié)合水為容易去除的游離水，從而降低整個(gè)干燥過程的能耗。本實(shí)驗(yàn)針對(duì)建昌縣污水管理處的剩余污泥進(jìn)行超聲波預(yù)處理，考察輻射時(shí)間、超聲密度。
1 實(shí)驗(yàn)工況
本實(shí)驗(yàn)采用功率600w，頻率28khz的超聲波發(fā)生器對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理，污泥含水率：84.7%、86%、88.5%；超聲波密度：6w/mL、4w/mL、3w/mL；超聲輻射時(shí)間：1min、2min、3min、4min。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1超聲輻射時(shí)間對(duì)污泥含水率的影響
污泥細(xì)胞經(jīng)超聲波破碎后，內(nèi)部的細(xì)胞水成為自由水。提高污泥干燥速度，超聲處理后，空化引起的強(qiáng)大水力剪切力破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)和微生物細(xì)胞，使水分存在形式發(fā)生變化，自由水分相對(duì)增多，有利于水分的蒸發(fā)和污泥的進(jìn)一步干燥；實(shí)驗(yàn)表明，超過一定的超聲作用時(shí)間，污泥含水率的下降速度減慢。原因是如果超聲處理時(shí)間過長(zhǎng)，胞外聚合物和微生物被破碎為更微小的結(jié)構(gòu)，反而不利于污泥中水分的蒸發(fā)。
2.2超聲密度對(duì)污泥含水率的影響
不同超聲密度對(duì)污泥的破解程度不同，超聲密度是影響破解效果的另一個(gè)重要因素，隨著密度的提高，污泥的破解程度也更徹底。這與王芬，季民[4]等的研究結(jié)果一致。含水率為84.7%的污泥在6 w/mL的超聲波密度處理下，污泥的含水率變化很快；含水率為86%的污泥在不同的聲能密度下破解效果也比較明顯。
2.3污泥含水率對(duì)干燥速率的影響
同一超聲破解時(shí)間，不同含水率的污泥在相同的超聲處理?xiàng)l件下，干燥速率變化很大，含水率為84.7%的污泥干燥速率明顯優(yōu)于其他兩個(gè)。在6w/mL的超聲密度下，隨著污泥含水率的增大，含水率變化越來越慢。當(dāng)干燥時(shí)間超過一個(gè)小時(shí)，干燥速率明顯加快，到130min時(shí)，含水率為84.7%、86%、88.5%的污泥含水率分別降至18%、25%、39%。
2.4超聲密度對(duì)污泥pH的影響
超聲空化作用產(chǎn)生大量的熱，使污泥溫度上升，導(dǎo)致pH值波動(dòng)。含水率為86%的污泥在聲能密度為12w/mL條件下，pH最大上升值為0.29。但pH的上升和下降幅度不會(huì)太大，原因是破解污泥過程生成蛋白質(zhì)為一種兩性電解質(zhì)，由于蛋白質(zhì)的緩沖酸堿的作用，所以pH值上升不會(huì)太大，而整個(gè)污泥體系的pH值維持在7.22-7.81。由于污泥破解后溶解的物質(zhì)的成份很復(fù)雜，因此，同一含水率的污泥體系的pH值變化并無明顯規(guī)律。
2.5含水率對(duì)污泥pH值的影響
三個(gè)不同含水率的污泥在不同的超聲條件作用下，pH均有比較明顯的變化，其中率88.5%的污泥經(jīng)過1min、2min、3min、4min的超聲波作用，其上清液的pH值均有明顯改變
3 結(jié)論
（1） 輻射時(shí)間和聲能密度是影響污泥破解效果的兩個(gè)重要因素，在一定時(shí)間和密度范圍內(nèi)，破解效果隨時(shí)間和聲能密度的增大而增大，超過這個(gè)范圍，破解速率反而下降。
（2）污泥的含水率也是影響破解效果的另一個(gè)因素，例如，含水率84.7%的破解效果明顯好與86%和88.5%的兩個(gè)泥樣，干燥130min后，84.7%的污泥含水率已經(jīng)降至18%，而其他兩個(gè)仍在40%左右，在實(shí)際生產(chǎn)中，可以繼續(xù)適當(dāng)?shù)慕档秃室赃_(dá)到較好的干燥效果。
（3）從處理效果和節(jié)約能源角度來看，工況組合為含水率為84.7%，在2min和6w/mL作用下，污泥的含水率變化效果最佳。所以選擇這個(gè)工況有利于提高污泥的干燥速率，縮短干燥時(shí)間，節(jié)省能源。
（4）由于超聲的空化作用產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致污泥溫度升高，所以經(jīng)過超聲處理后，pH值會(huì)有所波動(dòng)。（遼寧省葫蘆島市建昌縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站）
參考文獻(xiàn)：
[1] 王芬.剩余污泥超聲破解的性能與機(jī)理研究 [D].天津大學(xué).2004
[2] 王永霞,樊建軍,莫衛(wèi)松.超聲波技術(shù)在污泥處理中的應(yīng)用[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào).2007.3
[3] 霍貞,王芬,季民.污泥破解技術(shù)的研究與進(jìn)展 [J].工業(yè)水處理.2005.9
1 實(shí)驗(yàn)工況
本實(shí)驗(yàn)采用功率600w，頻率28khz的超聲波發(fā)生器對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理，污泥含水率：84.7%、86%、88.5%；超聲波密度：6w/mL、4w/mL、3w/mL；超聲輻射時(shí)間：1min、2min、3min、4min。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1超聲輻射時(shí)間對(duì)污泥含水率的影響
污泥細(xì)胞經(jīng)超聲波破碎后，內(nèi)部的細(xì)胞水成為自由水。提高污泥干燥速度，超聲處理后，空化引起的強(qiáng)大水力剪切力破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)和微生物細(xì)胞，使水分存在形式發(fā)生變化，自由水分相對(duì)增多，有利于水分的蒸發(fā)和污泥的進(jìn)一步干燥；實(shí)驗(yàn)表明，超過一定的超聲作用時(shí)間，污泥含水率的下降速度減慢。原因是如果超聲處理時(shí)間過長(zhǎng)，胞外聚合物和微生物被破碎為更微小的結(jié)構(gòu)，反而不利于污泥中水分的蒸發(fā)。
2.2超聲密度對(duì)污泥含水率的影響
不同超聲密度對(duì)污泥的破解程度不同，超聲密度是影響破解效果的另一個(gè)重要因素，隨著密度的提高，污泥的破解程度也更徹底。這與王芬，季民[4]等的研究結(jié)果一致。含水率為84.7%的污泥在6 w/mL的超聲波密度處理下，污泥的含水率變化很快；含水率為86%的污泥在不同的聲能密度下破解效果也比較明顯。
2.3污泥含水率對(duì)干燥速率的影響
同一超聲破解時(shí)間，不同含水率的污泥在相同的超聲處理?xiàng)l件下，干燥速率變化很大，含水率為84.7%的污泥干燥速率明顯優(yōu)于其他兩個(gè)。在6w/mL的超聲密度下，隨著污泥含水率的增大，含水率變化越來越慢。當(dāng)干燥時(shí)間超過一個(gè)小時(shí)，干燥速率明顯加快，到130min時(shí)，含水率為84.7%、86%、88.5%的污泥含水率分別降至18%、25%、39%。
2.4超聲密度對(duì)污泥pH的影響
超聲空化作用產(chǎn)生大量的熱，使污泥溫度上升，導(dǎo)致pH值波動(dòng)。含水率為86%的污泥在聲能密度為12w/mL條件下，pH最大上升值為0.29。但pH的上升和下降幅度不會(huì)太大，原因是破解污泥過程生成蛋白質(zhì)為一種兩性電解質(zhì)，由于蛋白質(zhì)的緩沖酸堿的作用，所以pH值上升不會(huì)太大，而整個(gè)污泥體系的pH值維持在7.22-7.81。由于污泥破解后溶解的物質(zhì)的成份很復(fù)雜，因此，同一含水率的污泥體系的pH值變化并無明顯規(guī)律。
2.5含水率對(duì)污泥pH值的影響
三個(gè)不同含水率的污泥在不同的超聲條件作用下，pH均有比較明顯的變化，其中率88.5%的污泥經(jīng)過1min、2min、3min、4min的超聲波作用，其上清液的pH值均有明顯改變
3 結(jié)論
（1） 輻射時(shí)間和聲能密度是影響污泥破解效果的兩個(gè)重要因素，在一定時(shí)間和密度范圍內(nèi)，破解效果隨時(shí)間和聲能密度的增大而增大，超過這個(gè)范圍，破解速率反而下降。
（2）污泥的含水率也是影響破解效果的另一個(gè)因素，例如，含水率84.7%的破解效果明顯好與86%和88.5%的兩個(gè)泥樣，干燥130min后，84.7%的污泥含水率已經(jīng)降至18%，而其他兩個(gè)仍在40%左右，在實(shí)際生產(chǎn)中，可以繼續(xù)適當(dāng)?shù)慕档秃室赃_(dá)到較好的干燥效果。
（3）從處理效果和節(jié)約能源角度來看，工況組合為含水率為84.7%，在2min和6w/mL作用下，污泥的含水率變化效果最佳。所以選擇這個(gè)工況有利于提高污泥的干燥速率，縮短干燥時(shí)間，節(jié)省能源。
（4）由于超聲的空化作用產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致污泥溫度升高，所以經(jīng)過超聲處理后，pH值會(huì)有所波動(dòng)。（遼寧省葫蘆島市建昌縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站）
參考文獻(xiàn)：
[1] 王芬.剩余污泥超聲破解的性能與機(jī)理研究 [D].天津大學(xué).2004
[2] 王永霞,樊建軍,莫衛(wèi)松.超聲波技術(shù)在污泥處理中的應(yīng)用[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào).2007.3
[3] 霍貞,王芬,季民.污泥破解技術(shù)的研究與進(jìn)展 [J].工業(yè)水處理.2005.9
