论文摘要
超声波破解城市污水厂的剩余污泥,可以使污泥絮体解体,胞外聚合物甚至是胞内物质溶出进入水相,部分代替水解步骤,提高后续污泥厌氧消化速率。本文利用低频(28kHz)探头式超声波发生仪,破解武汉市城市污水厂的剩余污泥,通过改变声能密度、超声时间、污泥的流动方式及辅助曝气等,研究超声破解污泥沥出液的溶出机制,并通过续批式厌氧发酵工艺探讨最具产气潜能的超声破解参数,最后将优化后的超声污泥作为为底物通过半连续动态式厌氧发酵工艺研究超声预处理技术对于城市污水厂剩余污泥厌氧消化的适应性。实验结果表明,超声波对污泥起到显著的溶胞作用,污泥经超声破解后,沥出液中SCOD、SP、SD在实验时间内等基本呈线性递增趋势,符合零级反应动力学,并且随着声能密度的增加,蛋白质和多糖溶出速率表现出不同的增长规律。通过配合曝气和改变污泥流动方式也可在一定范围内辅助超声破解。对于超声破解污泥的厌氧消化实验,得出声能密度为24W/ml、超声时间为2min可获得以蛋白质溶出率为指标的最宜厌氧发酵的污泥破解程度。以该超声参数处理的污泥进行污泥停留时间为10d的半连续厌氧发酵,产气稳定时超声污泥的日产气量比对照组高出41.2%,沼气中甲烷含量提高了7.70%。城市污水厂剩余污泥虽然由于诸多原因,性质上存在较大差异,但是超声破解预处理对于城市剩余污泥的厌氧发酵有较为广泛的适应性,并且出于经济性考虑,厌氧消化前应对污泥进行适当沉淀浓缩。厌氧消化后,与原泥相比,超声污泥的沉降性能有所提高,但是脱水性能会恶化。