【摘要】：為提高剩余污泥的破解效果并降低能耗,采用FS(fluid shear,流體剪切)、UC(ultrasonic cavitation,超聲空化)、FS和UC聯(lián)合工藝(FS-UC,UC-FS)破解剩余污泥,并應(yīng)用單因素試驗(yàn)結(jié)合響應(yīng)面法對(duì)聯(lián)合工藝進(jìn)行優(yōu)化.結(jié)果表明:FS對(duì)剩余污泥破解效果一般,只在開始階段具有較好效果,隨作用時(shí)間延長(zhǎng),破解效果未有顯著提高甚至下降.UC對(duì)剩余污泥破解效果明顯,隨作用時(shí)間延長(zhǎng),破解效果顯著提升,但能耗也隨之增大,EDR(energy disintegration ratio,效能比)明顯下降.相同作用時(shí)間下,UC破解效果優(yōu)于FS破解效果,UC破解剩余污泥的DDCOD(degree of disintegration,破解率)與EDR均明顯高于FS方法.單因素試驗(yàn)得出的較優(yōu)FS作用時(shí)間范圍為2~8 min,較優(yōu)UC作用時(shí)間范圍為5~15 min.響應(yīng)面法試驗(yàn)結(jié)果顯示,聯(lián)合工藝的剩余污泥破解效果和能量利用率均優(yōu)于單一方法,聯(lián)合工藝中FS-UC工藝的破解效果優(yōu)于UC-FS工藝.FS-UC工藝的最佳參數(shù):FS處理5.6 min再UC處理15.0 min,該條件下剩余污泥實(shí)際DDCOD為50.8%,EDR為26.8%.UC-FS工藝的最佳參數(shù):先UC作用15.0 min再FS作用7.8 min,該條件下剩余污泥實(shí)際DDCOD為36.5%,EDR為17.1%.研究顯示,以DDCOD和EDR為指標(biāo),4種工藝的高效性順序?yàn)镕S-UCUC-FSUCFS,其中FS-UC工藝具有能耗低、破解效率高的特點(diǎn),是4種工藝中剩余污泥破解效果最好的一種工藝.
【圖文】：

大顆粒菌膠團(tuán)被分解成微菌膠團(tuán)和細(xì)菌單體，DDCOD迅速提高．但是，由于微小菌膠團(tuán)和細(xì)菌單體被破解，數(shù)量減少，超聲空化作用對(duì)剩余污泥的破解效果受到影響，造成剩余污泥的破解效果增加放緩．由圖1(b)可見，F(xiàn)S破解的EDＲ隨作用時(shí)間的增加呈下降趨勢(shì)．3min時(shí)，EDＲ較高，但由于作用時(shí)間短，剩余污泥DDCOD較低．7min時(shí)，雖然EDＲ有所下降但剩余污泥DDCOD有了明顯提高．10min時(shí)，DDCOD雖然有所上升，但是EDＲ的下降更為明顯，這說(shuō)明單純延長(zhǎng)FS時(shí)間不能有效提高剩余污泥DDCOD，還會(huì)造成能量的浪費(fèi)．圖1FS、UC破解剩余污泥的DDCOD與EDＲFig.1DDCODandEDＲofexcesssludgedisintegrationbyFSandUC1779

著，說(shuō)明該研究的方法可靠．在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，該模型的Ｒ2(確定系數(shù))為0.8616，AdjＲ2(調(diào)整后的確定系數(shù))為0.8154，說(shuō)明模型能解釋86.16%響應(yīng)值的變化，具有較好的回歸性．一般信噪比(AdeqPrecision)大于4才可進(jìn)行模擬，該研究的信噪比為13.252，符合要求．結(jié)合回歸方程和各因素間關(guān)系得到FS-UC工藝的剩余污泥DDCOD響應(yīng)曲面．由圖2可見，F(xiàn)S時(shí)間和UC時(shí)間存在一定的交互作用，但并不顯著．剩余污泥DDCOD與UC時(shí)間基本呈線性關(guān)系，隨著UC時(shí)間的增加DDCOD也隨之增加，這與之前單因素試驗(yàn)的結(jié)論吻合．圖2FS時(shí)間和UC時(shí)間對(duì)DDCOD的交互影響Fig.2InteractiveeffectsofFStimeandUCtimeonDDCOD而FS時(shí)間對(duì)剩余污泥DDCOD的影響近似呈拋物線形式，隨FS時(shí)間的增加先增再減．而且FS時(shí)間變化對(duì)于DDCOD的影響較為平緩，說(shuō)明FS作用相對(duì)于UC作用是一個(gè)次要影響因素．通過(guò)回歸方程求得最優(yōu)條件為先FS處理5.6min再UC處理15min，該條件下DDCOD為51.9%，EDＲ為27.4%．2.2.2UC-FS工藝UC-FS工藝中FS時(shí)間和UC時(shí)間對(duì)剩余污泥DDCOD影響的二次多項(xiàng)回歸方程如下，其中C代表UC時(shí)間，D代表FS時(shí)間．Y1=23.43+7.68C+2.68D－0.63CD+0.8C2+3.96D2(5)對(duì)模型方程進(jìn)行方差和顯著性分析，模型的F值為38.74，(Prob＞F)＜0.0001＜0.05，回歸方程對(duì)FS時(shí)間和UC時(shí)間兩個(gè)因素與響應(yīng)值之間的非線性關(guān)系顯著，說(shuō)明該研究的方法可靠．在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，該模型的Ｒ2為0.9651，AdjＲ2為0.9402，說(shuō)明模型能解釋96.51%響應(yīng)值的變化，模型具有較好的回歸性;信噪比為19.221，，符合要求．結(jié)合回歸方程和各因素間關(guān)系得到UC-FS工藝的剩余污泥DDCOD響應(yīng)曲面圖．由圖3可見，F(xiàn)S時(shí)間和UC時(shí)間對(duì)剩余污泥DDCOD的影響

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