微波污泥预处理研究

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1、微波污泥预处理及其在原位污泥减量中的应用研究魏源送中国科学院生态环境研究中心211.05.272011年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会内容提要研究背景微波污泥预处理及其在原位污泥减量中的应用研究微波及其组合工艺污泥预处理C、N、P释放特性MW+H2O2工艺的H2O2投加策略研究MW+H2O2工艺影响因素研究污泥减量小试研究微波及其组合工艺污泥预处理中试研究致谢32021/10/8活性污泥法：目前世界上最广泛应用的污水生物处理技术污泥处理成本最高可达总运行费用的30-50％昂贵的费用以及供填埋土地的日益稀缺污泥处理

2、与处置－巨大挑战！问题的提出厌氧产气氮磷回收预处理无害化减量化资源化基于溶胞-隐性生长污泥减量瓶颈在于细胞壁的保护目前缺乏经济高效的预处理手段42021/10/8问题的关键.加热速度快接触时间短均匀加热/选择性加热易于控制/节能高效低温灭菌加热快体积小溶胞效率低污水处理固废处理污泥处理土壤修复酸、碱H2O2经济性清洁（H2O，O2）Fenton耗时较长调节pH微波基于微波预处理的原位污泥减量技术技术路线实验室规模技术单元研发实验室规模减量研究中试规模研究污泥减量技术示范工程研究52021/10/8微波及其组合工艺工艺具体方

3、法微波600W微波功率，辐射样品，升温至100℃，结束微波-酸加入5mol/L盐酸，调节样品pH至约2.5，其余同“微波”方法微波-碱加入5mol/LNaOH溶液，调节样品pH至10，其余同“微波”方法微波-过氧化氢600W微波功率，辐射样品，升温至80℃，按H2O2/MLSS=0.75（质量比）的比例加入30%的过氧化氢溶液，继续辐射升温至100℃，结束62021/10/8微波及其组合工艺对污泥粒径的影响d(0.1)/μmd(0.5)/μmd(0.9)/μm原污泥22.29763.575155.233MW21.56161

4、.584150.956MW+Acid74.088178.683378.289MW+Alkali20.15258.420152.455MW+H2O213.42540.144118.2337MW-Acid：D10、D50、D90分别增加了2.3、1.8、1.4倍MW-Alkali：半凝胶状，沉降性、脱水性恶化MW-H2O2：污泥粒径明显减小，沉降性良好2021/10/8微波及其组合工艺对碳释放的影响8MW-H2O2＞MW-Alkali＞MW＞MW-Acid2021/10/8微波及其组合工艺对氮释放的影响9MW-H2O2＞MW-

5、Alkali＞MW＞MW-Acid2021/10/8微波及其组合工艺对磷释放的影响10MW-H2O2＞MW-Acid＞MW-Alkali＞MW2021/10/8微波及其组合工艺中磷的释放过程1130℃开始，每升高10℃取一次样，测定上清液中磷的含量。2021/10/8小结12单独MW处理的工艺对污泥的作用效果有限，微波组合工艺可显著改善对污泥的预处理效果。MW-Acid工艺可使处理后的污泥粒径显著增大，沉降性、脱水性明显改善；微波-碱处理后的污泥则沉降性恶化。极难脱水。MW-Alkali、MW-H2O2工艺对于溶出污泥中的

6、含碳有机物、含氮物质具有明显作用。MW-Acid、MW-H2O2可促进污泥中磷的溶出，利于磷回收的进行。2021/10/8132021/10/8MW-H2O2预处理中的H2O2投加策略活性污泥酶变性Y升温活性污泥H2O2MW-H2O2协同作用污泥破解活性污泥酶变性Y升温活性污泥H2O2MW-H2O2协同作用污泥破解142021/10/8过氧化氢酶：区别好氧/厌氧微生物的特征之一，活性污泥中过氧化氢酶活为32.1unit/mg污泥升温速率：设定20度/分钟，升温过程中过氧化氢酶逐渐失活过氧化氢酶对H2O2分解的影响水浴控温条

7、件下，污泥中过氧化氢酶对H2O2的分解效果152021/10/8H2O2剂量对有机物溶出以及H2O2残留比例的影响H2O2剂量的影响H2O2162021/10/8有机物的分布处理过程中有机物的分布情况（以TC表示）处理过程中有机物的分布情况（以COD表示）表明污泥中有机物除了生成CO2逸出外，仍有大部分有机物被氧化为小分子物质。172021/10/8小结过氧化氢酶的作用显著影响其处理效果和过氧化氢的投加量。过氧化氢酶的活性在高温下（60℃和80℃）受到抑制。研究发现反应体系中H2O2有严重残留现象。确定了微波-过氧化氢

8、污泥预处理过程中的H2O2投加策略，即80℃条件下按0.5~1的比例（H2O2TSS）投加,再升温至100℃。该过氧化氢的投加策略能显著提高H2O2的利用率和污泥溶胞效率。随着H2O2投加量的增加，有机物逐步从固相中释放出来进入溶液以及气相中。182021/10/8污泥浓度分为2组考察即等量与等比例投