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污泥回流是一种有效的强化混凝技术,常用于低温低浊水的给水处理工艺中。但是回流污泥中会积累大量有机物及致病微生物等,对水质安全性造成危胁。超声波能够改变污泥絮体特性,灭活致病微生物、降低消毒副产物前体物等,研究超声波对给水沉淀污泥特性的影响,可为污泥回流强化混凝技术的安全应用提供支持。 试验采用北京某给水厂原水及沉淀污泥,研究了探头式和槽式超声波反应器的超声频率、时间和声能密度对污泥絮体的破解情况以及对污泥沉降和脱水性能的影响,并将超声处理后的污泥回流用于混凝过程,探讨了不同超声条件下回流污泥对混凝效能的影响。 试验结果表明,采用探头式超声波反应器处理沉淀污泥时,污泥粒径与声能密度有良好的相关性,声能密度越高污泥粒径降幅越大;超声作用可改变污泥结构,造成污泥Zeta电位升高,使得SCOD、蛋白质和多糖溶出含量增加。在低声能密度(0.03W/mL)时,25kHz超声波对污泥的破解效果较好,可有效改善污泥脱水沉降性能,而在高声能密度(5 W/mL)时,40kHz超声波对污泥破解效果较好。 采用槽式超声波反应器处理沉淀污泥时,作用时间越长污泥粒径降幅越大;超声作用改变污泥结构,导致污泥Zeta电位升高,SCOD、蛋白质和多糖溶出含量增加,污泥SRF和CST值增大,污泥脱水性能变差;超声频率越高对污泥破解效果越好,25kHz和40kHz超声作用可有效改善污泥沉降性能。 超声波对污泥回流强化混凝过程的研究结果表明,在探头式超声频率为25kHz、作用时间为10-20min、声能密度为0.03W/mL条件下,浊度、UV254和DOC的最高去除率可达56.5%、31.25%和47.6%。在槽式超声频率为125kHz、作用时间为15-20min、声能密度为0.03W/mL条件下,浊度和DOC最高去除率可达51.72%和32.78%。