污泥的超聲波預(yù)處理

污泥的超聲波預(yù)處理[摘要]超聲波處理是一種新興的、有效的用以加強污泥的可生化性的機械預(yù)處理方法，并且對于所有污水處理設(shè)施中污泥的處理和處置都十分有效果。超聲波處理是通過擾亂污泥污理的試驗設(shè)施表明，生物氣體的產(chǎn)量提高了50%，此外能量衡算顯示獲得的凈能量與超聲波裝置的電耗的平均比率是2.5。這篇綜述總結(jié)了超聲波處理污泥的優(yōu)點、超聲波處理參數(shù)對處理效果的作用、污泥特性對于污泥裂解的影響及由此帶來的厭氧消化器中生物氣體產(chǎn)量處置的最經(jīng)濟(jì)可行和環(huán)境可行的預(yù)處理方法，將超聲波處理和其他預(yù)處理的選擇進(jìn)行比較是很有必要的。超聲波處理的最佳參數(shù)隨污泥特性的不同而變化。1.引言21世紀(jì)工業(yè)化與城市化的快速發(fā)展導(dǎo)致了污水處理系統(tǒng)的污泥產(chǎn)量達(dá)到了處理系統(tǒng)產(chǎn)生的干污泥量是670,000Mg/y，并預(yù)計產(chǎn)率在將來還會繼續(xù)提等)水解成溶解性的單體(單糖、脂肪酸和氨基酸等)繼而水解為CO2、H2、有機酸和酒精。第二類代謝細(xì)菌是能夠?qū)⒑唵蔚膯误w和脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐宜?，H2傳統(tǒng)厭氧消化處理較低的微生物轉(zhuǎn)化率導(dǎo)致了反應(yīng)器中很高的水力停留時的可生物降解性，并通過降低停留時間和提高生物氣體產(chǎn)量來加強厭氧消化的效究者展開了廣泛的研究。超聲波處理是一種新興的有前景的機械式污泥裂解技時間以及污泥量的減少。此外，單位超聲波能量(1kW)的消耗能產(chǎn)生7kW的能量。以甲烷產(chǎn)量提高效果衡量的預(yù)處理技術(shù)的效率的順序是，超聲波分解>自動窯熱處理>水浴熱處理>冷凍。本文展現(xiàn)了關(guān)于超聲波預(yù)處理污泥以加強厭氧消化的廣泛性的綜述，并比較了實驗室試驗和實踐規(guī)模試驗的結(jié)果。2.超聲波處理波的方法來破壞微生物細(xì)胞。Hughes與Nyborg[16]還有Alliger[17]研究了超聲波作用于微生物細(xì)胞的機理并發(fā)現(xiàn)，短暫地暴露在超聲波根據(jù)頻率的不同，可將其分為三個區(qū)域：功率超聲(20—100kHz)，高頻超聲(100kHz—1MHz)和超聲診斷(1—500MHz)。超聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用最早Hz在拉力區(qū)域會出現(xiàn)微小的氣泡(即空穴)。這些小氣泡不斷變大達(dá)到了不穩(wěn)定的氣泡產(chǎn)生到破裂的過程就是所謂的空穴現(xiàn)象?？昭馀莸漠a(chǎn)生和破裂如圖3所示。示連接著震動片的磁線圈轉(zhuǎn)化成機械能(震動)。在壓電技術(shù)中，電能通過連接著熱能的轉(zhuǎn)化效率可以通過式(1)—(3)計算。2.3.1污泥的破解超聲波密度和(d)超聲波強度。各表達(dá)式見表2。dWang[49]等人對氫氧自由基和水力機械剪切力對污泥破解的影響進(jìn)行了評數(shù)u可以通過(4)式計算。提高聲波密度同樣可以提高破解效率。在高聲波密度下更多的顆粒被破解污泥的脫水性能逐漸降低(CST上升)。這是因為聲處理后產(chǎn)生了更多的小顆粒的縮短，污泥的CST是減少的(即污泥的脫水性能增強)，由于細(xì)胞溶解向液相中釋放胞外聚合物(EPS)等生物聚合物，使得污泥的合水組分提高了4倍并因此使污泥的脫水性能下降。原污泥的結(jié)合水比例為提高了污泥中結(jié)合水的含量。研究了物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)的變化并總結(jié)出單位輸入功率與TDS之間有很強的相關(guān)w能夠減小絮體的平均尺寸并產(chǎn)生豐富的分離的細(xì)胞。與上述許多研究相反地，污泥的濁度隨比能的升高而升高。在低頻率的條件下有較高的污泥破解效dj污泥是包含了各種微生物的復(fù)雜基質(zhì)，這些微生物的細(xì)胞壁的強度各不相OD質(zhì)的釋出效率在超聲處理過程中并不是始終如一的。蛋白質(zhì)的釋出高于多糖和A，為了評價此范圍，提出了指數(shù)D，其計算如式(7)；Tiehm穴氣泡尺寸對污泥有人對初沉污泥和二沉污泥在超聲處理中其溶解性的影響進(jìn)行了分析。SCOD在二沉污泥中有更好的溶解，同時還觀察到在初沉污泥和二沉污泥中SCOD20分鐘會出現(xiàn)生物質(zhì)的鈍化。上述兩個研究都可以說明，污泥的鈍化取決于超。Akin等[66]測定了評價計算污泥粉碎度所需的各系數(shù)的值。Wang等[81]測量了不同聲處理時間下液相中蛋白質(zhì)的釋出量。他們發(fā)現(xiàn)在Feng等[46]發(fā)現(xiàn)了在不同輸入功率條件下經(jīng)超聲處理后銨氮和氮濃度的變RRUR3.出聲波處理對厭氧消化中污泥的可降解性及產(chǎn)甲烷量的影響超聲波處理的主要目的是提高污泥在厭氧消化中的可降解性以及在低HRT溶解>自動窯熱預(yù)處理>水浴熱預(yù)處理>冷凍.污泥中細(xì)胞內(nèi)聚合物的溶解參數(shù)將會影響到污泥的消化。在厭氧消化過程中提高VS的減少量可以直接轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)甲烷量的提高。響Tiehm出，隨著二者在預(yù)Wang等[31]也研究了超聲處理時間對污泥粉碎及隨后的厭氧消化的影響作TBougrier功率的聲波處理對于水解酸化的促進(jìn)作用主要是表現(xiàn)在其對于水解復(fù)雜有機物的促進(jìn)限制。4.未來展望能量守恒計算得到。DD我們需要更深入地探究短暫氣穴和穩(wěn)定氣穴對于污泥的可生化降解性能和AD5.結(jié)論污泥的超聲波降解預(yù)處理對污泥在厭氧消化過程中的可生化降解性能具有很大的意義