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、城市污水處理廠產生的大量剩余污泥成為越來越嚴重的環(huán)境和社會問題。剩余污泥破解能夠破壞污泥絮體結構及菌體胞壁，使絮體內有機物及菌體細胞內含物溶出，難降解的固體性物質向易降解的溶解性物質轉變，從而實現(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內容之一，從循環(huán)次數(shù)、噴射壓力、靶距、污泥濃度(Mixed Liquor Suspended Solid, ML

2、SS)及噴嘴霧化角幾個角度研究各自對污泥破解效果的影響，并確定該破解法最優(yōu)破解條件;對超聲空化(Ultrasonic Cavitation，USC)破解法的研究則從超聲時間、頻率、功率及脈沖比四個影響因素進行正交分析，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，本研究通過這兩種破解法的聯(lián)合，比較聯(lián)合法破解效果、進行粒徑檢測和電鏡顯微觀察，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理。
　　污泥試樣經高壓噴射破解離心，其上清液水質測定結果表明:在相同實驗條件下，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，它們對應的最優(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10000mg/L時，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，它們影響主次順序為時間＞頻率＞功率＞脈沖比，時間為顯著影響因素。
　　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驗中，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、它們所對應的最優(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為超聲空化處理后的剩余污泥產生了帶缺口的菌體細胞，再經高壓噴射沖擊及空化效應使