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污泥预处理能够加速污泥微生物胞内物质的释放与水解,提高厌氧消化效率,缩短消化周期,改善厌氧消化性能,提高污泥产气量。本文以城市污水处理厂剩余污泥为对象,研究了超声波过氧化氢耦合作用、超声波次氯酸钠耦合作用、超声波溶菌酶耦合作用、臭氧氧化和低强度超声波作用对污泥破解及后续厌氧消化性能的影响。并对污泥臭氧氧化及低强度超声波处理进行经济性分析。
污泥破解试验主要分析了超声波声能密度、作用时间以及氧化剂、臭氧投加量、超声波与溶菌酶作用次序对剩余污泥破解效果的影响。研究表明,有机物溶出量随超声波声能密度及作用时间的延长而增加,在1.OW/mL声能密度下超声波作用50min后溶解性有机物增量最大,达到5690.46mg/L。超声与过氧化氢耦合破解污泥过程中药剂投加量对污泥破解效果几乎没有影响。超声波与次氯酸钠耦合作用中,溶出有机物随次氯酸钠投加量的增加而增加。超声波与溶菌酶二者作用顺序对污泥破解效果有一定影响。污泥经溶菌酶作用24h后进行超声波破解的作用方式有利于胞内物质的溶出。
随着臭氧投加量的提高,污泥固体含量逐渐减少,SCOD、TN、TP含量增加,臭氧投加量为250mg/gSS时,SCOD达到1620mg/L。低强度超声波作用时间影响污泥破解效果,当作用时间低于15min时,表现为污泥絮体受到破坏,絮凝体间包裹的有机物释放,SCOD溶出量增长缓慢;当作用时间超过15min后,污泥细胞结构逐渐遭到破坏释放出胞内有机物,SCOD溶出量迅速增加。固定作用时间为10min,改变超声波声能密度对污泥破解效果影响很小。
厌氧消化试验过程中,过氧化氢及次氯酸钠的投加量影响污泥厌氧消化产气率。当过氧化氢投加量为14.02mg/gSS时,耦合处理后污泥厌氧消化产气率较对照组提高了72.8%;超声与4.023mg/gSS次氯酸钠耦合预处理后产气率较对照组提高了69.7%,生物气中甲烷含量较对照组提高了10%;超声波与溶菌酶作用后污泥厌氧消化产气率较对照组提高了71.7%,二者作用先后顺序对产气率基本没有影响。
臭氧投加量为70mg/gSS时,污泥厌氧消化产气率最高,达到123.85mL/gSS,较对照组提高了160%,污泥SS减量化程度提高了15.5%。低强度超声波声能密度为0.05W/mL,作用时间为10min时,对厌氧消化产气促进作用经济性最高,此时,污泥产气率较对照组提高了40.61%。
本文以污水日处理量10万吨的污水处理厂为例,对污泥臭氧氧化处理及低强度超声波处理的运行成本进行了分析。采用臭氧氧化方法处理1吨含水率98%的污泥运行成本为4.15元,采用低强度超声波预处理方法处理1吨含水率为98%的污泥运行成本为8.08元。