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本文针对扬子石化水厂的有毒害物质剩余活性污泥,研究超声促进该污泥进行分解以及厌氧消化的过程。并在此基础上进行放大试验,得到实验规律,为该项技术的中试做理论上的准备。
超声处理可以使污泥絮体分解成小颗粒。超声声强越大,处理时间越长,污泥絮体分解得越彻底。超声作用会使污泥的温度上升。在同一温度下,超声作用比单纯的热分解使污泥中平均SCOD值增加一倍以上:在相同的超声波处理声强和处理时间下,不控制污泥温度的污泥中平均SCOD值比控制污泥温度的提高了63%。由此可见,剩余活性污泥絮体结构的瓦解是超声波与热解共同作用的结果,在温度比较低的时候,超声波的分解作用是主要因素,随着处理温度的升高,热解作用也越来越明显。
低频超声有利于污泥的分解,但是28.7kHz与40kHz的超声在频率方面对污泥的分解的差别不明显。超声使污泥分解系数达到61.5%的比能耗为28800kJ·kg-1(干污泥),大约是机械方法的3倍。在使用超声波分解剩余活性污泥促进后续厌氧消化应用过程中,应充分考虑超声波预处理的声强和处理时间,使能耗控制在经济最优化的范围内。
厌氧消化25天,2000W·m-2之的超声处理污泥60min,可以使累积产气量提高了61%;污泥的COD降低率超过50%。处理时间达到300min时,累积产气量提高了144%。
放大厌氧消化实验(5000mL)表明,在2000W·m-2超声波声强下预处理60min,污泥厌氧消化25天累积的产气量比没有经过超声波处理的提高了约36%;无超声波作用的污泥厌氧消化20天,COD降低率为37.5%,有超声作用的厌氧15天就达到39.1%。由此可见,达到相同的有机物去除率,有超声波作用的大约可以提前5天。
超声促进污泥厌氧消化的经济效益不十分明显,与传统的厌氧消化相比费用节省并不是很多,重要的是其具有很大的环保效益。能够增加甲烷产量,缩短消化时间。