超聲破解對污泥特性的影響機制與零剩余污泥排放工藝研究.pdf

1、利用超聲波對剩余污泥進行破解,可以使污泥胞內(nèi)外物質(zhì)溶出進入水相,改變污泥特性,減少污泥固體量,既能促進后續(xù)污泥厭氧消化速率,提高生物氣產(chǎn)率,也會影響污泥脫水性能,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)理論問題.主要內(nèi)容有超聲破解污泥瀝出液的溶出機制,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行隱性生長實現(xiàn)污泥零排放的可能性.

2、 試驗結(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EPS中對應(yīng)物質(zhì)含量.說明經(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)也開始瀝出進入水相.應(yīng)用響應(yīng)曲面法(RSM)對試驗結(jié)果進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、加以及時間延長,蛋白質(zhì)、DNA溶出值增加.當破解時間小于15min時,蛋白質(zhì)與DNA溶出值隨時間增加而均勻增加,為線性溶出規(guī)律.當破解時間大于15min時,隨時間延長,蛋白質(zhì)、DNA溶出值增長變化率趨緩.在破解反應(yīng)初期,污泥絮體解體的同時,其中所含的Ca<'2+>、Mg<'2+>也迅速溶出進入水相. 超聲破解污泥后,以污泥比阻(SRF)、毛細吸水時間(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入水相,與水分子結(jié)合,提高了污泥的粘性,使污泥過濾性能下降.同時,細小的污泥絮體對水分子的吸附作用改變了污泥中的水分分布,導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)水分均有進入水相,部分間隙水轉(zhuǎn)化為自由水,但是細小污泥絮體顆粒的吸附作用更占優(yōu)勢,最終導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行隱性生長,能實現(xiàn)污泥的零排放.零剩余污泥排放工藝處理生活污水

5、的試驗經(jīng)過101d穩(wěn)定運行,除了取樣分析,基本沒有外排剩余污泥.而對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水COD平均值提高約19﹪,進水易降解COD提高30﹪.在試驗期間生活污水的SS值較低(20～69mg/L),剩余污泥破解液回流僅使曝氣池進水SS值增加了約18﹪.在進水COD為150～800mg/L,SS為20～70 mg/L,曝氣池污泥負荷為0.06～0