【摘要】： 利用超聲波對(duì)剩余污泥進(jìn)行破解,可以使污泥胞內(nèi)外物質(zhì)溶出進(jìn)入水相,改變污泥特性,減少污泥固體量,既能促進(jìn)后續(xù)污泥厭氧消化速率,提高生物氣產(chǎn)率,也會(huì)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(jī)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(jìn)行隱性生長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)污泥零排放的可能性。 試驗(yàn)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(yàn)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(duì)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(jìn)入水相。應(yīng)用響應(yīng)曲面法(RSM)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析得出的蛋白質(zhì)、DNA變化的等高線可知,隨聲能密度增加以及時(shí)間延長(zhǎng),蛋白質(zhì)、DNA溶出值增加。當(dāng)破解時(shí)間小于15min時(shí),蛋白質(zhì)與DNA溶出值隨時(shí)間增加而均勻增加,為線性溶出規(guī)律。當(dāng)破解時(shí)間大于15min時(shí),隨時(shí)間延長(zhǎng),蛋白質(zhì)、DNA溶出值增長(zhǎng)變化率趨緩。在破解反應(yīng)初期,污泥絮體解體的同時(shí),其中所含的Ca2+、Mg2+也迅速溶出進(jìn)入水相。 超聲破解污泥后,以污泥比阻(SRF)、毛細(xì)吸水時(shí)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,大量蛋白質(zhì)、多糖等生物大分子聚合物進(jìn)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(shí),細(xì)小的污泥絮體對(duì)水分子的吸附作用改變了污泥中的水分分布,導(dǎo)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(jìn)入水相,部分間隙水轉(zhuǎn)化為自由水,但是細(xì)小污泥絮體顆粒的吸附作用更占優(yōu)勢(shì),最終導(dǎo)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(jìn)行隱性生長(zhǎng),能實(shí)現(xiàn)污泥的零排放。零剩余污泥排放工藝處理生活污水的試驗(yàn)經(jīng)過101d穩(wěn)定運(yùn)行,除了取樣分析,基本沒有外排剩余污泥。而對(duì)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(jìn)水COD平均值提高約19%,進(jìn)水易降解COD提高30%。在試驗(yàn)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(jìn)水SS值增加了約18 %。在進(jìn)水COD為150～800mg/L,SS為20～70 mg/L,曝氣池污泥負(fù)荷為0.06～0.49kgCOD/(kgTS.d)的條件下,零剩余污泥排放工藝出水COD和SS分別為40～
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

圖 1—1 活性污泥絮體結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1—1 Structure of activated sludge floc泥中有機(jī)物含量高達(dá)60～70％，而且含豐富的氮、磷、鉀

圖 1—2 污泥中水分的存在形態(tài)示意圖Figure 1—2 Miosture distribution in activated sludge4 種水分中，間隙水、表面水和化學(xué)結(jié)合水稱為結(jié)合水，

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本文編號(hào)：2727971