李玉瑛，曹晨旸，李冰

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雙頻超聲波預(yù)處理剩余污泥的研究

李玉瑛，曹晨旸，李冰

（五邑大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東 江門(mén) 529020）

超聲波；剩余污泥；污泥破解

伴隨城市污水處理產(chǎn)生的大量剩余活性污泥，其處理費(fèi)用占全部污水處理費(fèi)用的60%左右[1]，而隨著土地資源的匱乏和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的提高，污泥處理費(fèi)用將繼續(xù)上升[2]，這將進(jìn)一步增加污水處理廠的運(yùn)行成本. 目前，污泥預(yù)處理技術(shù)主要有機(jī)械法（如超聲處理）、化學(xué)法（如堿法）、熱力學(xué)法（如熱處理、凍／融處理）和生物法（如生物酶法）等[3-5]. 其中超聲預(yù)處理由于高效、穩(wěn)定、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受關(guān)注. 污泥在超聲波作用下不斷被壓縮和膨脹，產(chǎn)生氣穴泡并不斷成長(zhǎng)，最終在共振下“內(nèi)爆”而產(chǎn)生超高溫、高壓，以及強(qiáng)力水噴射流帶來(lái)的巨大剪切力，足以破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)和微生物細(xì)胞壁. 研究表明：低頻超聲波[6]（20～100 kHz）尤其適合于污泥預(yù)處理，目前研究者大都采用單頻超聲波[7]進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，雙頻超聲波的研究報(bào)道較少. 本研究以城市生活污水處理廠的剩余污泥為研究對(duì)象，研究了不同頻率組合的雙頻超聲波對(duì)污泥的破解效果，以期為污泥減量化、穩(wěn)定化的后續(xù)研究奠定基礎(chǔ).

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 污泥來(lái)源及裝置

超聲波裝置采用CY-5D型超聲波生物促進(jìn)生長(zhǎng)儀，它由超聲波發(fā)生器和換能器兩部分組成.

1.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在超聲時(shí)間、聲能密度、雙頻組合3個(gè)因素上各取3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)（見(jiàn)表1）.

1.3 試驗(yàn)方法

表1 正交試驗(yàn)表

2 結(jié)果與討論

2.1 不同超聲參數(shù)組合對(duì)VSS/SS的影響

超聲處理后污泥的VSS/SS值結(jié)果見(jiàn)表2，方差分析見(jiàn)表3. 由表2、表3的分析結(jié)果可知，超聲時(shí)間、聲能密度和雙頻組合對(duì)污泥的VSS/SS值影響的顯著順序?yàn)椋弘p頻組合第一，聲能密度第二，超聲時(shí)間第三. 即在相同的混合液體積和污泥濃度下，雙頻組合對(duì)污泥VSS/SS值影響最大. 此外，污泥經(jīng)頻率組合為18 kHz/20 kHz、超聲時(shí)間為50 s、聲能密度為0.1 W/mL的超聲處理后，VSS/SS值最大，為0.665. 由表2可知，VSS/SS值隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)先減小后增大，VSS/SS值隨著聲能密度的增大是先增大后減小. VSS/SS的比值在一定程度上可以說(shuō)明有機(jī)物在污泥中所占的比例. 超聲破解后VSS/SS的比值變大了，即可生化性的物質(zhì)增多了，這將有利于提高后續(xù)超聲回流污泥的可降解性.

表2 污泥VSS/SS正交試驗(yàn)結(jié)果

表3 污泥VSS/SS正交試驗(yàn)方差分析

2.2 不同超聲參數(shù)組合對(duì)含量的影響

表4 污泥正交試驗(yàn)結(jié)果

表5 污泥正交試驗(yàn)方差分析

2.3 污泥的處理體積對(duì)超聲波破解污泥效果的影響

圖1 VSS/SS值及含量與污泥體積的關(guān)系

3 結(jié)論

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A Study of the Pretreatment of Excess Sludge with Dual-frequency Ultrasonics

LIYu-ying, CAOChen-yang, LIBing

(School of Chemistry and Environmental Engineering, Wuyi University, Jiangmen 529020, China)

ultrasonic; excess sludge; sludge decomposition

1006-7302（2012）03-0042-05

X703

A

2010-05-04

廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2009B030802054）

李玉瑛（1971—），女，山西太原人，副教授，博士，研究方向環(huán)境污染控制.