污泥超声波预处理与缺氧/好氧消化联合工艺的研究

摘要

本文针对我国污水厂污泥处理困难的问题,在污泥消化工艺有关研究的基础上,对污泥缺氧／好氧消化(Anoxic／Aerobic Digestion,A／AD)工艺进行改进,探讨把超声波预处理引入污泥消化工艺中,寻求一种处理成本低、运行效果好、消化周期短、操作简单、易于管理的剩余污泥超声波-缺氧／好氧消化联合工艺,研究了各种工艺条件对污泥减量效果的影响。
　　 首先,研究了浓度为10g／L的生活污泥经频率为28kHz的超声波预处理后,不同超声波声能密度和超声时间作用对污泥耗氧率(SOUR)和破解率(DDCOD)的影响。结果表明,在适当的声能密度和超声时间下,超声波预处理可以明显提高污泥破解率,同时提高污泥的生物活性。最佳的声能密度和超声时间为0.1W／mL×15min和0.15W／mL×10min,此时,DDCOD分别达到了18.74％和17.03％,△SOUR分别达到了11.69和12.55mgO2／gMLSS·h,比能耗均为9.47kJ／gSS。
　　 其次,把超声波预处理引入污泥缺氧／好氧消化工艺,探讨超声波-缺氧／好氧消化联合工艺(U-A／AD)的操作参数。试验选取超声波声能密度、超声时间、超声间隔3个因素设计正交试验,研究了超声波对污泥缺氧／好氧消化的作用。结果表明,经超声预处理的污泥,缺氧／好氧消化9天后,MLVSS去除率最高达50.9％,比未经超声预处理的提高了14.4％。超声波强化污泥缺氧／好氧消化的最佳超声参数为:超声声能密度0.15W／mL、超声时间10min、超声间隔12h。其中超声间隔是消化效果的最大影响因素,其次是超声声能密度,而超声时间影响最小。
　　 最后,进行了联合工艺的实验室中试试验,自主设计了容积为30L的污泥超声波-缺氧／好氧消化中试系统。超声波预处理参数为超声频率28kHz,声能密度0.15W／mL,超声时间10min,超声间隔12h,污泥超声比例30％。结果表明,引入超声预处理后,明显缩短了污泥的稳定时间,提高了污泥的消化效率。污泥消化10天就已经达到了稳定标准,比未引入超声预处理时缩短了12天,而MLVSS最大去除率提高了11％,达到了55.10％。超声波的引入,对污泥缺氧／好氧消化系统中污泥上清液溶解性COD(SCOD)的变化趋势影响比较明显,而对上清液的pH值和氨氮、TP的变化趋势没有明显影响。