PPT分享|超聲波污泥處理——源頭減量 強化脫水 高級厭氧消化三部分

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:張光明：謝謝主持人郝老師，非常高興今天有這樣一個機會到這個會場來跟各位同行匯報一下我的課題組在污泥領(lǐng)域做的一些工作。我這個報告題目是《超聲波污泥處理——源頭減量、強化脫水、高級厭氧消化三部分》，我來自中國人民大學(xué)。

首先非常簡單說一下背景，因為是污泥會議，來的各位都是行家，所以特別細(xì)的地方我就不講了。

現(xiàn)在城市污水處理廠整體來說面臨三大問題：第一是大量剩余污泥無處可去，它的處理處置成本非常高。第二是總氮難以達標(biāo)，總氮難以達標(biāo)的一個根本問題是進水的COD太低、碳源不足。第三個是問題我們的能耗過高。在城市污水處理廠面臨的三大問題中，我們的超聲波技術(shù)都能找到自己的用武之地。

剩余污泥的特點，大家都知道，產(chǎn)量非常高，含水率非常高，同時也含有大量有機物，就是它的內(nèi)含碳很高，從另一個角度來說，它可以作為我們污水廠反硝化時候的一個內(nèi)生碳源使用。

針對這三個問題我剛才說到超聲波都有用武之地，分別是什么呢?針對污泥剩余產(chǎn)量高的問題可以從兩個角度來看，一個是它產(chǎn)生太多，就讓它少產(chǎn)生一點。這就是我接下來要匯報的，超聲波污泥溶胞隱性生長、從而實現(xiàn)源頭減量這樣一個方式。這就是讓剩余污泥少出廠，整個產(chǎn)生就要變少。第二是大家都很熟悉的強化脫水，就是把它的體積給減下來?？偟贿_標(biāo)這一塊，剛才我們也分析到，這個污泥是可以作為內(nèi)碳源用的，我們用超聲波把它內(nèi)在的碳給釋放出來作為碳源使用。能耗高這一部分能做的就是以超聲波做污泥預(yù)處理，從而促進高級厭氧消化，可以回收部分的能源。有個非常類似的技術(shù)，就是昨天天大的季民教授說到的超聲解耦合，而我這里是沒有耦合，是一個純粹的超聲。

說的半天超聲波能干這個、能干那個，我們來看一下超聲波是怎么回事?從定義來看，就是功率超過16kHz咱們的耳朵聽不見，超聲波是一個縱波，它的傳遞就是在水里或者是污泥里面是這樣一個傳遞的方式，我們所利用的是功率超聲。超聲波有兩種，一種叫做檢測超聲，比如說家里女同志懷孕去做B超，那叫檢測超聲。我們用的是功率超聲。功率超聲顧名思義就是它的功率比較大，在水中就可以帶來一系列的作用。首先是一個直接強化傳質(zhì)，因為它快速壓、張，16千赫茲，也就是每秒鐘有1.6萬次，帶來一個非常大的加速度。在功率達到一定的功率之后，就會產(chǎn)生一個空化這樣一個現(xiàn)象，我們就叫做超聲空化現(xiàn)象。這個現(xiàn)象非常常見，空化泡瞬間破裂，會帶來一個強烈的沖擊波。這個沖擊波和空化現(xiàn)象就可以用污泥的絮體打破，也就是后面說的一系列它在污泥里面應(yīng)用的基礎(chǔ)，就來自這樣一個工作原理。

超聲設(shè)備有很多種，這幾種是比較常見的，槽式、探頭式和浸沒式的，功率超聲，這三種設(shè)備在污泥處理中都可以找到自己的用處。

(詳見PPT) 首先我講一下剩余污泥源頭減量，就是超聲波污泥溶胞耦合隱性生長，這個技術(shù)原理非常簡單，大家看就是我們在二沉池出來有一個回流污泥，有這樣一條線，我們在這條線把一部分的回流污泥進行超聲溶胞，大家注意這是部分回流污泥進行超聲溶胞。超聲溶胞的第一步是絮體的破壞，細(xì)胞的破壁。左邊這幾張圖是我們放大的照片，大家可以清楚地看到，隨著超聲波作用它整個絮體結(jié)構(gòu)被打破了，里面的物質(zhì)被釋放出來。污泥首先變小了，粒徑大概從平均100個微米可以平均降到10個微米，變小之后架橋離子被釋放，直接帶來的結(jié)果就是，我們固相的物質(zhì)被釋放到水里面去，變成一個溶解態(tài)的COD。固態(tài)的SS相應(yīng)就減少了，VSS也相應(yīng)減少。

(詳見PPT)釋放的物質(zhì)里面有多糖、蛋白質(zhì)，尤其注意最后一張DNA。因為DNA是細(xì)胞遺傳物質(zhì)，它的釋放就說明里面的微生物被徹底破壞掉、被釋放出來了，這里非常典型的就是溶解性COD，就是SCOD，就是水里面的COD，不過在污泥里面另外起來一個名字叫SCOD，就有一個極大地提高。

其實這個就跟昨天的季老師的圖很像，就是一個溶胞，我們做了一些溶胞機理的分析，里面更多是來自胞外聚合物EPS剝離的貢獻。

(詳見PPT)在這張ppt里面，我們做了一個光譜學(xué)的研究，就發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)、多糖是被剝離下來了，但是它的基本性質(zhì)不變，什么意思呢?說明我們這是一個機械和物理的作用，沒有發(fā)生化學(xué)作用。所以它整個的光譜學(xué)的特性是沒有變化，就是一個純機械和物理的作用。

(詳見PPT)這是我們測的剝離下來的物質(zhì)里面熒光光譜的一些圖，結(jié)論和上一張圖是一樣的，所以就不細(xì)講了。

延伸閱讀：

PPT分享|一體化污泥炭化技術(shù)和資源循環(huán)利用