超声波处理剩余污泥磷探究

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1、超声波处理剩余污泥磷探究　　摘要从国内外污泥处理与处置的现状看，现有的污泥处理与处置方法在环境和经济方面均存在问题，污泥减量技术的研究和应用在污水生化处理领域具有重要意义。超声波技术是当今污泥处理有效方法之一。利用超声波破解污泥，可以达到污泥的减量化。研究在各类条件下超声波参数条件下对污泥减量化的影响，从而在理论上为进一步的研究提供基础。关键词：剩余污泥超声波污泥减量中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1.剩余污泥的产生在目前发展的各种污水处理技术中，活性污泥法应用最为广泛。该法最大的优

2、势是运行稳定、处理效果好、操作管理方便、处理费用较低。其原理是利用水中的微生物对废水中的有机废物进行利用和降解，以去除废水中的有机物质。与此同时会引起微生物的增殖，表现为污泥量的增加。为了维持废水处理中生物量恒定，每天增殖的污泥量作为剩余污泥排出。虽然剩余污泥的产生量通常仅为处理废水体积的1%以下，但其处理费用一般占到污水处理厂总运行费用的25%-740%，甚至高达60%。剩余污泥中含有多种有害有毒物质以及未稳定的有机物，必须采取安全、经济有效的方法对其进行处置，否则极易产生二次污染。因此，污泥

3、处理在废水处理技术中占很重要的一部分。2006年，全国废水排放总量为536.8亿吨，城镇生活污水排放量296.6亿吨，占废水排放总量的55.3%，废水中化学需氧量排放量1428.2万吨。如果65%的污水用生物法处理。按1万吨废水产生2.7吨(干质量)污泥计算，则全国将产生污泥为1149.6万吨(干质量)。若折合成含水80%，则污泥为5748万吨。目前我国污水处理厂的污泥每年大约10%的速度增长[[[]徐强.污泥处理处置技术及装置[M].北京:化学工业出版社,2003]]。随着污水处理技术的不断提

4、高，污水处理率及处理深度都会提高，相应的污泥产量也会显著增长。过去30年中，世界各国对污泥处理一般采用：土地弃置、卫生填埋、堆肥化、焚化等方法。这些方法有许多实际的困难和尚未解决的问题。如何处理处置日益增多的污泥，如何使污泥处理处置的稳定化、减量化、无害化及资源化，是全球共同关注的重要课题。2.剩余污泥的超声波处理工艺2.1超声波特性7超声波与声波一样，是物质介质中的一种弹性机械波，其频率从20kHz到10MHz范围内。在介质的传播过程中，由于其频率高，波长短，因而具有方向性好、功率大、穿透力强

5、等特点。超声波在液体中传播时，产生一系列的特殊效应，如空化作用、热学效应、化学效应和生物效应等。这些效应使得超声波具有破碎、杀菌、均质等功能，它现己广泛应用于食品加工、化学、化工、医疗、医药和农药等许多领域。从上世纪中叶以来，人们逐渐认识到超声波在污水和污泥处理中的应用潜力。20世纪70年代，国外就有学者用超声波来提取细胞壁上的聚合物进而研究污泥中微生物的表面特性。1993年超声波技术被引人污泥处理研究中，该技术由于具有无污染、能量密度高、分解污泥速度快等特点，在污泥处理领域引起人们越来越多的关

6、注。2.2超声波技术在污泥减量处理中的作用机理当一定强度的超声波作用于某一液体系统中时，将产生一系列物理和化学反应，并明显改变液体中的溶解态和颗粒态物质的特征。这些反应是由声场条件下大量空化泡的产生和破灭引起的。超声波的作用机理主要是声化学机理和空化机理。超声波主要是利用声波的能量作用于污泥，提高污泥的脱水性能和可生物降解性，从而易于实现污泥的减量化。2.2.1空化作用7当一定强度的超声波作用于某一固液系统时，将产生一系列的物理和化学效应，并明显改变固液系统中的溶解态和颗粒态物质的特性。在很高的

7、声强度下，特别是在低频和中频范围内，液体系统中将产生大量的气泡，这些气泡靠吸收液体中的空气和蒸汽变大，并且随声波的变化而改变大小，最终在瞬间破灭，产生空化效应。气泡在破灭的瞬间，产生极短暂的强压力脉冲，形成瞬间热点，产生高温(5000K)、高压(500104kPa)，同时液体中会产生很高的剪切力(射流，时速达400km)，可以在常温下完成极端条件下才能完成的化学反应[[[]朱开金等.污泥处理新技术方法[J].环境与可持续发展,2006,4:12-13.]]。2.2.2声化学反应声化学反应是引起污

8、泥中难生物降解有机物分解的主要原因，主要发生在10~l00kHz的中等频率范围内。空化时伴随着高温高压将产生高活性的自由基(H·，·OH)和热解，从而引起声化学反应。由于空化气泡充满蒸汽并被疏水性的液体边界层包围，因此挥发性和疏水性物质优先累积于气泡中，发生热解和自由基反应。其中有些自由基到达液体边界层进入膨胀的溶液中与亲水性物质发生反应，从而促进了一些难降解物质的可降解性。2.3超声破解污泥的主要影响因素2.3.1超声频率7目前，多数超声破解污泥的试验是在18kHz-25kHz范围内开展的。低