超声波对污泥脱水及厌氧消化影响的研究进展

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1、第36卷第2期水处理技术Vol.36No.22010年2月TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTFeb.,20101超声波对污泥脱水及厌氧消化影响的研究进展叶正祥，张栋（同济大学环境科学与工程学院，上海200092）摘要：超声波技术作为污泥厌氧消化预处理手段被广泛关注。超声波能改变污泥的性质，改善污泥厌氧消化的性能，但是其处理效果受到频率、强度、作用时间和发生方式等因素的影响，只有在合适的条件下，预处理效果才能达到最佳。本文着重介绍了超声波的频率、强度、作用时间和发生方式对污泥脱水性能、污泥沉降性能、微生物活性和污泥产气

2、等多方面的影响。由于脱水性能和厌氧消化的改善所需要超声波的条件不一样，所以有必要通过进一步实验使预处理效果最优化；同时，为了进一步降低能耗，有效利用超声波与其它预处理技术相结合将是未来的研究方向。关键词：超声波；污泥；厌氧消化；预处理中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1000-3770(2010)02-0001-04活性污泥法处理废水被广泛应用，而由此产生量密度高、分解速度快、设施简单、占地面积小和不的废弃活性污泥的生物处理技术也在被广泛研究[1]。形成二次污染等特点而受到越来越多的关注。超声有些国家已建立起回收和再利用剩余

3、活性污泥的方波可以使污泥解体、细胞分解，将有机物释放出来转案（如焚烧、填埋和作为营养元素施于土地中），但是变为可溶态，从而替代或部分替代污泥水解，加速污这些方法会造成环境的二次污染，所以新的法律规定泥的厌氧消化[12-13]。严禁生物固体的抛弃与土地填埋，污泥减量化、稳定1超声波预处理技术化、无害化和资源化就成为新的热门研究方向[2]。剩余污泥含水量高、易腐烂、有强烈的恶臭味，并当一定强度的超声作用于污泥体系时，污泥中含有多种污染物质。传统复杂的处理方法使得污泥处会产生大量的空化气泡，这些气泡会随着声波的变理费用急剧上升，占整个污水处

4、理费用的35%～化而变化并瞬间破灭，产生空化现象。由于气泡的瞬50%，因此需要开发新工艺[3]。在众多的污泥处理技术间破灭，会形成瞬间热点，产生高温高压和较高的剪中，厌氧消化技术以其低能耗、高处理效率、低剩余污切力。当空化发生时，液体污泥体系中产生较高的剪染物并且可生成其它较清洁的能源，如氢气、甲烷等，切力作用于污泥中的化学物质上，随之发生的高温而倍受学者的广泛关注，成为新的研究方向[4]。高压将产生明显的声化学反应，使难以降解的有机污泥的厌氧消化可分为3个阶段：水解、酸化和物得以分解，这主要是由于高温热解和高活性的自由基引起的[14

5、]。产甲烷，其中水解阶段是厌氧消化的限速步骤[5]。水解成为限速步骤的主要原因之一是由于微生物细胞壁利用超声波对污泥进行预处理，可迅速改变污泥的结构组成，Deng等人[15]对超声波预处理的污泥（膜）的存在，厌氧菌进行发酵所需的基质就包含在微生物的细胞膜内，只有破碎细胞壁（膜）将这些有进行理化性质的测定，发现污泥的沉降速度、上清液机质释放出来，厌氧菌才能利用它们进行厌氧消化。浊度、粒径分布、菌胶团结构等物理特征发生明显变化，同时SCOD、NH+-N、NO--N和胞外聚合物等化只有对污泥进行预处理，提高厌氧消化过程中污泥的43水解速率，

6、才能够有效地改善污泥的消化性能[6]。近年学性质与未经超声波预处理的污泥也有所不同。如来较常见的污泥预处理方法有机械法、化学法、热碱菌胶团具有良好的保水性，而超声波预处理可以破法、氧化法和辐照法[7-11]等。其中，超声波法因具有能坏菌胶团强度结构，使菌胶团内部包含的水排出，使收稿日期：2009-07-28作者简介：叶正祥（1986－），男，硕士研究生，主要从事污泥生物资源化技术的研究联系电话：15121075898；E-mail：yzx208zy@126.com2水处理技术第36卷第2期污泥更易于脱水。在较高声能密度的作用下，超声波

7、的超声发现所有频率的超声都明显改善污泥的沉降能把细菌分解，并使相当一部分固态COD转变成性能，其中30kHz处的超声处理效果为最好。实验溶解态COD。适当强度的超声波还可以促进酶活中还对上清液的性质进行分析以研究低频时的化学性，加速微生物的生长，从而提高对有机物的分解与效应，发现溶解性COD和金属离子的改变量很小，吸收能力。这说明超声波并没有使金属离子和有机物从污泥转移到液相中去，超声的化学效应几乎没有显现，所以2超声波预处理对污泥性质的改善进一步证明了污泥脱水性能和沉降性能的改善应归超声波预处理能有效地破解污泥絮体并释放有功于超声所

8、产生的机械力。机质，实验表明污泥脱水性能的改善与其破解程度有超声波预处理能提高污泥的溶解性COD，基本关。当破解程度较弱时，污泥脱水性能没有明显的变上取代了污泥的水解过程。蒋建国等人[22]在研究中发化；当破解程度适中时