超声波处理活性污泥细胞破壁脱水研究

超声波在污水处理中的应用引言概述：随着城市化进程的加快和人口的增加，污水处理成为了一项重要的环保任务。

超声波技术作为一种非常有效的处理方法，被广泛应用于污水处理领域。

本文将详细介绍超声波在污水处理中的应用，包括超声波在污泥处理、污水氧化和污水消毒等方面的应用。

一、超声波在污泥处理中的应用1.1 增强污泥脱水效果：超声波可以通过激发污泥颗粒的振动，使其颗粒间的粘附力减小，从而提高污泥的脱水效果。

1.2 促进污泥降解：超声波的能量可以促进污泥中微生物的活性，加快有机物的降解速度，提高污泥的稳定性。

1.3 减少污泥体积：超声波可以破坏污泥中的胞外聚合物，使其释放出来，从而减少污泥的体积。

二、超声波在污水氧化中的应用2.1 提高氧化效率：超声波可以将氧气均匀地分散到污水中，增加氧气和污水颗粒的接触面积，提高氧化效率。

2.2 加速污水氧化反应：超声波的能量可以激活氧化反应，加快污水中有机物的降解速度，提高氧化效果。

2.3 降低氧化剂用量：超声波可以增加氧化剂与污水的接触效率，从而减少氧化剂的用量，降低处理成本。

三、超声波在污水消毒中的应用3.1 提高消毒效果：超声波可以破坏细菌的细胞壁和细胞膜，增加消毒剂与细菌的接触面积，提高消毒效果。

3.2 加速消毒反应：超声波的能量可以加速消毒反应的进行，减少消毒时间，提高消毒效率。

3.3 减少消毒剂用量：超声波可以提高消毒剂与污水的接触效率，从而减少消毒剂的用量，降低处理成本。

四、超声波在污水处理中的优势4.1 高效能：超声波技术可以在较短时间内完成处理过程，提高处理效率。

4.2 环保：超声波技术不需要使用化学药剂，减少了对环境的污染。

4.3 经济实用：超声波技术的设备和运行成本相对较低，适用于各种规模的污水处理厂。

五、超声波在污水处理中的挑战与展望5.1 能量传递问题：超声波在污水中的传递受到污水的复杂性和浑浊度的影响，需要进一步研究优化。

5.2 能耗问题：超声波设备的能耗较高，需要寻找更加节能的超声波技术和设备。

超声波破解剩余污泥的研究【摘要】超声波处理法是机械破解污泥细胞的一种，属于物理方法。

该法操作简单、污泥破解速度快、适用范围广，不会对环境造成二次污染。

本文采用超声波技术破碎城市污水处理厂的剩余活性污泥，研究了不同作用时间超声处理后污泥微观结构的变化，以及上清液中COD的变化规律。

研究结果表明，超声波破碎污泥絮体结构及细胞的效果明显，使其有机物质释放进入液相中，COD 随超声作用时间增加而增加。

【关键词】超声波；污泥Research on Ultrasonic Disintegration of SludgeXu yu Zhu guang-feng Tang yi-zheng Lou cheng-gan（Hangzhou Applied Acoustic Research Institute Zhejiang Hangzhou 310012）【Abstract】Ultrasound is a physical process has been used for sludge cell rupturing.The method has advantages of simple operation，sludge distintegration speed，wide application range，will not cause secondary pollution to the environment.This study was based on ultrasonication equipment used for pretreatment thickened waste activated sludge.The experimental was observed the change of floc structure，COD，TN and TP at different ultrasonic time.As a result，the ultrasonic rupture the cell wall in evidence and facilitate the release of intracellular matter to the aqueous phase.The COD，TN and TP release was proportion of sonication duration.【Key words】Ultrasonic；Sludge0.引言随着世界经济的发展，城市污水排放量日益增多，污泥产量也随之提高，对污泥处置成为各国的难点。

超声波在污水处理中的应用超声波技术是一种利用高频声波在介质中传播和传递能量的技术。

在污水处理领域，超声波被广泛应用于污水处理过程中的悬浮物去除、气浮污泥浓缩、脱水和消毒等环节。

本文将详细介绍超声波在污水处理中的应用，包括原理、设备、工艺和效果等方面。

一、超声波在污水处理中的原理超声波在污水处理中的应用基于声波的机械作用和声波的化学作用。

声波的机械作用包括声波的振动和声波的微流，可以有效地破碎悬浮物、气泡和颗粒，提高污水处理过程中的混合和传质效果。

声波的化学作用包括声波的空化效应和声波的氧化还原作用，可以加速污水中有机物的降解和氧化反应。

二、超声波在污水处理中的设备超声波在污水处理中的设备主要包括超声波发生器、超声波换能器和超声波反应器。

超声波发生器是产生高频电信号的装置，超声波换能器是将电信号转换为声波的装置，超声波反应器是将声波传递到污水中的装置。

超声波反应器的形式多样，常见的有浸入式反应器、管道式反应器和喷射式反应器等。

三、超声波在污水处理中的工艺超声波在污水处理中的工艺主要包括超声波预处理、超声波气浮、超声波脱水和超声波消毒等。

超声波预处理是指在污水处理前使用超声波技术对污水进行预处理，如破碎悬浮物、提高混合效果等。

超声波气浮是指利用超声波技术增强气浮污泥浓缩效果，提高气泡的分散性和上升速度。

超声波脱水是指利用超声波技术提高污泥的脱水效果，加速水分的排出。

超声波消毒是指利用超声波技术破坏细菌和病毒的细胞结构，达到消毒的效果。

四、超声波在污水处理中的效果超声波在污水处理中的应用可以显著提高处理效果。

首先，超声波可以破碎悬浮物和颗粒，提高混合效果，使污水中的悬浮物更易于沉淀和过滤。

其次，超声波可以增强气泡的分散性和上升速度，提高气浮污泥浓缩效果。

再次，超声波可以加速污泥的脱水过程，降低脱水能耗。

最后，超声波可以破坏细菌和病毒的细胞结构，达到消毒的效果，提高出水水质。

综上所述，超声波在污水处理中的应用具有广泛的应用前景。

超声波在水处理中的应用研究进展引言：水是人类生活不可或缺的重要资源，但水污染问题已经成为全球性的环境挑战。

为了解决水污染问题，科学家们不断努力寻找高效、环保的水处理技术。

超声波技术作为一种无污染、高效的水处理方法，已经引起了广泛的关注。

本文将介绍超声波在水处理中的应用研究进展。

一、超声波的工作原理超声波是指频率超过20kHz的机械振动波。

超声波传播时，可引起液体中微小气泡的振动、膨胀和破裂，从而产生剧烈的液体运动和物理效应。

超声波在水中的应用既包括物理效应，如溶解气体、气泡破裂等；也包括化学效应，如提高化学反应速率、触媒活性等。

二、超声波在水处理中的应用1.污泥处理超声波可以用来改善污泥处理过程中的固液分离效果。

通过超声波作用下，可以破坏污泥的粘聚作用，使其更容易与水分离。

研究表明，超声波对于减少污泥体积、提高污泥脱水效率有很好的效果。

2.水体净化超声波可以用来去除水中的悬浮颗粒、胶体和溶解有机物。

超声波的产生的微小气泡在水中迅速破裂，产生强烈的压力和剪切力，从而使水中的有机物质分解、氧化。

此外，超声波还可以提高吸附剂的活性，促进其与污染物的反应，从而提高水的净化效果。

3.水处理剂活化超声波可以使水处理剂在水中形成更稳定的胶体溶液，提高其活性和效果。

此外，超声波还可以促使水处理剂更均匀地分布在整个水体中，增加其覆盖范围，提高水处理效率。

4.水中重金属去除超声波可以加速水中重金属离子的沉淀和吸附。

超声波振动产生的微小气泡在水中迅速破裂，产生剧烈的湍流和涡流，从而增加颗粒与重金属的接触机会，提高重金属的去除效率。

三、超声波在水处理中的优势和挑战超声波在水处理中具有许多优势，如无需添加化学药剂、操作简便、处理效率高等。

但同时也存在着一些挑战，如超声波的能量分布不均匀、装置设计复杂等。

因此，如何克服这些挑战，进一步提高超声波技术在水处理中的应用效果，仍然需要进一步的研究和探索。

结论：超声波技术作为一种无污染、高效的水处理技术，已经在水污染治理中取得了一些研究进展。

超声波污泥处理——源头减量、强化脱水、高级厌氧消化三部分中国人民大学张光明教授张光明：谢谢主持人郝老师，非常高兴今天有这样一个机会到这个会场来跟各位同行汇报一下我的课题组在污泥领域做的一些工作。

我这个报告题目是《超声波污泥处理——源头减量、强化脱水、高级厌氧消化三部分》，我来自中国人民大学。

首先非常简单说一下背景，因为是污泥会议，来的各位都是行家，所以特别细的地方我就不讲了。

现在城市污水处理厂整体来说面临三大问题：第一是大量剩余污泥无处可去，它的处理处置成本非常高。

第二是总氮难以达标，总氮难以达标的一个根本问题是进水的COD太低、碳源不足。

第三个是问题我们的能耗过高。

在城市污水处理厂面临的三大问题中，我们的超声波技术都能找到自己的用武之地。

剩余污泥的特点，大家都知道，产量非常高，含水率非常高，同时也含有大量有机物，就是它的内含碳很高，从另一个角度来说，它可以作为我们污水厂反硝化时候的一个内生碳源使用。

针对这三个问题我刚才说到超声波都有用武之地，分别是什么呢？针对污泥剩余产量高的问题可以从两个角度来看，一个是它产生太多，就让它少产生一点。

这就是我接下来要汇报的，超声波污泥溶胞隐性生长、从而实现源头减量这样一个方式。

这就是让剩余污泥少出厂，整个产生就要变少。

第二是大家都很熟悉的强化脱水，就是把它的体积给减下来。

总氮不达标这一块，刚才我们也分析到，这个污泥是可以作为内碳源用的，我们用超声波把它内在的碳给释放出来作为碳源使用。

能耗高这一部分能做的就是以超声波做污泥预处理，从而促进高级厌氧消化，可以回收部分的能源。

有个非常类似的技术，就是昨天天大的季民教授说到的超声解耦合，而我这里是没有耦合，是一个纯粹的超声。

说的半天超声波能干这个、能干那个，我们来看一下超声波是怎么回事？从定义来看，就是功率超过16kHz咱们的耳朵听不见，超声波是一个纵波，它的传递就是在水里或者是污泥里面是这样一个传递的方式，我们所利用的是功率超声。

第27卷　第3期2008年 5月环　境　化　学ENV I RONME NT AL CHE M I ST RY Vol .27,No .3May 2008　2007年9月24日收稿.　3基金项目:国家十五科技攻关课题(2004BA604A01).33联系作者:ljy_1102@1631com 超声波提取活性污泥胞外聚合物的研究3龙腾锐　李金印33　龙向宇　罗太忠　唐　然(重庆大学,三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆,400045)摘　要　采用超声波提取活性污泥的胞外聚合物(EPS ),以EPS 中葡萄糖262磷酸脱氢酶(G6P D )活性衡量细胞破损程度.结果表明:超声波的最佳作用频率为21kHz,最佳作用功率范围为32W —40W ,提取时间不宜超过3m in .低泥龄污泥的EPS 易被提取,并且超声波法容易引起低泥龄污泥中细菌细胞的破损.关键词　超声波,活性污泥,胞外聚合物,葡萄糖262磷酸脱氢酶. 胞外聚合物(extracellular poly meric substances,简称EPS )普遍存在于活性污泥絮体的内部及表面,EPS 的组分与性质影响活性污泥的絮凝性、沉降性和脱水性[1—3].因此,对胞外聚合物提取方法进行研究具有重要意义. 本文将超声波作为提取EPS 的手段,在不引起细菌细胞大量破损的前提下,研究了外界因素与超声波作用参数对胞外聚合物提取效果的影响,确定了较优的作用环境与参数范围.1　实验部分111　活性污泥的培养 接种污泥取自重庆市唐家桥污水处理厂,采用15L 的S BR 反应器进行污泥培养,S BR 运行周期为12h,其中,进水20m in,曝气10h,沉淀115h,滗水10m in .人工配水由葡萄糖、淀粉、蛋白胨、氯化铵、磷酸二氢钾及其它微量元素配制,COD ∶N ∶P 为100∶5∶1.曝气过程中DO 控制在110—610mg ・l -1;废水中投加适量的NaHCO 3,控制pH 值在710—716;反应器温度在25±1℃;在曝气停止前10m in 采用混合液排泥,对1#反应器每天排泥1L 控制SRT 为15d,对2#反应器每天排泥5L 控制SRT 为3d;控制MLSS 浓度为2000—2200mg ・l -1.对反应器的MLSS,S V I 和出水COD C r 进行连续监测,当这3个参数的取值相对稳定时间达15d 后,为S BR 反应器达到稳定运行状态.取稳定运行状态下的活性污泥进行试验研究.112　胞外聚合物的提取 取一定体积的活性污泥,在3200r ・m in -1(离心力为1800g )下离心20m in,倾去上清液,补充蒸馏水至原体积的1/3(将污泥浓缩3倍),搅拌均匀.量取60m l 清洗后的污泥样品,于冰水浴中进行超声处理.然后在6000r ・m in-1(离心力为4200g )下离心30m in,上清液经0122μm 纤维素滤膜过滤,所得溶液即为EPS 样品.113　测定方法 多糖采用蒽酮法测定,用葡萄糖作为标准物质;蛋白质与腐殖酸采用修正的Folin 酚法测定,分别用牛蛋白血清与腐殖酸钠作为标准物质;DNA 采用二苯胺法测定,用22脱氧2D 核糖作为标准物质.胞外聚合物总量用多糖、蛋白质、腐殖酸与DNA 之和表示.采用葡萄糖262磷酸脱氢酶(G6P D )活性衡量提取过程导致的细胞破损.VSS 的测量方法为:将100m l 污泥于3000r ・m in -1下离心20m in 后置入坩埚中,先在105℃下烘干至恒重,然后在600℃高温灼烧后称重计算得到.均采用三次重复测量得到试验结果.　3期龙腾锐等:超声波提取活性污泥胞外聚合物的研究3112　结果与讨论211　超声对EPS提取液相温度的影响 分别研究了超声波(21kHz,32W)在冰水浴中与在空气中提取胞外聚合物时液相温度的变化,试验结果见图1(以SRT=15d的活性污泥为研究对象,下同).由图1可知,超声波提取污泥EPS的过程中,液相温度稳定升高,在冰水浴中提取EPS时液相温度的上升速度较在空气中提取EPS时的上升速度慢,即使超声作用时间长达15m in,液相温度也不会高于15℃. 胞外聚合物提取参数的评价与确定,需要综合考虑提取效率与提取过程产生的细胞破损两个方面.对于提取过程产生的细胞破损,以往的研究者多采用EPS中DNA占污泥中DNA的百分率来评价,然而细胞自溶释放的DNA也为EPS的重要组分之一,所以采用DNA百分率来衡量提取过程产生的细胞破损有失偏颇. 本文采用EPS中G6P D活性来评价提取过程对细胞产生的破损,G6P D为细胞中重要的胞内酶,并且细胞自溶后所释放的G6P D在细胞外存留的时间很短,因此,采用EPS中G6P D含量来衡量EPS 提取过程产生的细胞破损较DNA百分率更为妥帖.由于超声波热效应可以使细胞组织内部的温度瞬时升高,导致胞内物质溶解.随着液相温度的升高在空气中提取EPS时G6P D含量较在冰水浴中增加更快,即细胞破损量更大.因此,为减少因超声波热效应产生的细胞破损,EPS的提取过程宜在冰水浴中进行.212　超声波频率对EPS提取的影响 为考察超声波频率对EPS提取效果的影响,本文采用21kHz,28kHz和40kHz共三种频率的超声波来提取EPS(SRT=15d),试验结果见图2.由图2可知,40kHz时的EPS提取量很小.对于21kHz 与28kHz两种频率,采用低功率(32W)时,21kHz的声波对EPS的提取量高于28kHz的声波;采用高功率(48W)时,28kHz的声波对EPS的提取量高于21kHz的声波.从提取的聚合物总量来看,采用28kHz超声波并采用高功率为较优的提取方案. 从21kHz与28kHz两种频率对细胞产生的破损程度(图3)可见,28kHz的声波较21kHz的声波提取EPS,G6P D含量高,说明28kHz容易使细胞破裂,引起胞内酶释放到EPS中. 综合EPS提取效果与提取过程可能引起的细胞破损两方面因素,在21kHz,28kHz与40kHz这3个声波频率中,21kHz最适宜EPS的提取. 从图3还可以看出,当声波作用时间为10m in时,28kHz超声波提取的EPS的G6P D活性为5017μmol・m in-1・m l-1,占活性污泥G6P D活性的3112%;21kHz超声波提取的EPS的G6P D活性为1316μmol・m in-1・m l-1,占活性污泥G6P D活性的814%.然而,超声波作用时间为3m in时, 28kHz超声波提取的EPS的G6P D活性为6190μmol・m in-1・m l-1,仅占活性污泥G6P D活性的413%;21kHz超声波提取的EPS的G6P D活性为218μmol・m in-1・m l-1,仅占活性污泥G6P D活性　环 境 化 学27卷312的117%.因此,为避免长时间超声波作用引起细胞的大量破损,超声作用时间宜控制在3m in以内.213　超声波功率对EPS提取的影响 在21kHz下超声波功率对EPS提取效果的影响(超声波作用时间为2m in)如图4所示.由图4可知,低功率下(小于16W)EPS提取量很低,当功率由16W增至32W时EPS提取量迅速上升,当功率由32W增至40W时EPS提取量缓慢增加,40W以后EPS提取量继续迅速上升.32W至40W下EPS 提取量出现相对稳定的平台,这可能是因为超声波在此功率段产生的作用力和空化作用是提取结合力较弱的EPS与结合力较强的EPS的临界段. 研究发现,相对于高污泥龄的污泥(SRT=15d),超声波法能从低污泥龄(SRT=3d)污泥中提取得到更多的EPS,并且提取过程更容易引起细胞破损.当超声波功率为40W时,从SRT=15d的污泥中提取的EPS为2714mg・g VSS-1;从SRT=3d的污泥中提取的EPS为6011mg・g VSS-1,是SRT =15d的污泥提取EPS的212倍.泥龄对EPS的组分含量有影响,SRT=3d的污泥,提取的EPS中蛋白质含量最高,多糖次之,再次是腐殖酸与DNA;对于SRT=15d的污泥,提取的EPS中蛋白质含量最高,腐殖酸次之,再次是多糖与DNA. 研究还发现,细胞破损度随着超声波功率的增大而增大;相对于高污泥龄的污泥,低污泥龄污泥细菌细胞易于被超声波破损(图5),这是由于低污泥龄污泥的絮体结构比较松散,细胞壁与细胞膜易于被超声波破坏.对于ST R=3d的污泥,超声波功率为40W时,提取EPS的G6P D活性为1410μmol・m in-1・m l-1,占污泥G6P D活性(23815±3014μmol・m in-1・m l-1)的519%;当超声波功率为48W时,提取EPS中G6P D活性为2516μmol・m in-1・m l-1,占污泥G6P D活性的1018%.细胞物质的破损会使提取得到的EPS受到胞内物质的污染,因此,从EPS的提取效果与产生的细胞破碎两方面综合考虑,超声波的功率宜为32W—40W(探头尺寸24mm).　3期龙腾锐等:超声波提取活性污泥胞外聚合物的研究3133　结论 采用超声波提取活性污泥的EPS,超声波的最佳频率为21kHz,超声波作用时间不宜大于3m in,超声功率适宜范围为32W—40W.另外,低泥龄的污泥EPS易被提取.参　考　文　献[1]　B ritt2Marie W ilén,Bo J in,Paul Lant,The I nfluence of Key Che m ical Constituents in Activeated Sludge on Surface and Fl occulateingPr operties1W ater Reseach,2003,37∶2127—2139[2]　Bo J in,B ritt2Marie W ilén,Paul Lant,A Comp rehensive I nsight int o Fl oc Characteristics and Their I m pact on Comp ressibility and Settle2ability of Activeated Sludge1Che m ical Engineering Journal,2003,95∶221—234[3]　Bo J in,B ritt2Marie W ilén,Paul Lant,I m pacts of Mor phol ogical,Physical and Che m ical Pr operties of Sludge Fl ocs on De waterbility ofActivated Sludge1Che m ical Engineering Journal,2004,98∶115—126EXTRACT I NG EXTRACELL U LAR POLYM ER SUBSTANCES FROMTHE ACT I VATED SL UD GE US I NG UL TRASO N I CLON G Teng2ru i L I J in2yin LON G X iang2yu LUO Tai2zhong TAN G R an(Key Eco2Envir on ment of Laborat ory of Three G orges Reservoir Regi on M inistry of Educati on,Chongqing University,Chongqing,400045,China)ABSTRACT Extracting extracellular poly meric substances(EPS)fr om activated sludge by ultras onic was investigated1 I n the study,the activati on of glucose262phos phate dehydr ogenase(G6P D)in EPS esti m ated the lysis of the bacterium1The results of the study includes the best frequency f or extracting EPS was21kHz,and the best scope of the power was fr om32W t o40W,the s onic ti m e was suggested less than3m in1The EPS in l ow SRT sludge was easy t o be extacted,but the bacterium p r one t o lysis by ultras onic1 Keywords:EPS,ultras onic,activated sludge,G6P D.。

超声波技术在水处理中的研究进展
首先，超声波技术可以有效地去除水中的悬浮物和混浊物。

通过超声波的作用，水中的颗粒物可以受到声波的冲击和剪切力，使其在液体中分散和破碎，从而达到去除悬浮物和降低水质浑浊度的效果。

研究表明，超声波技术可以高效地去除水中的悬浮物，并且与传统的水处理方法相比，具有更好的效果和更低的能耗。

其次，超声波技术还可以用于污泥处理。

在传统的污泥处理过程中，常常需要添加化学药剂来改变污泥的性质以实现脱水。

而超声波技术可以通过声能的作用，有效地改变污泥中颗粒的分散状态，使其更易于脱水。

研究发现，使用超声波技术处理污泥能够大幅提高其脱水效率，并且减少了对化学药剂的需求。

此外，超声波技术还可以用于水中微生物的杀灭。

超声波的高能量可以破坏微生物细胞壁，使其死亡，从而实现对水中微生物的杀灭。

研究发现，超声波技术可以高效地去除水中的细菌、病毒等微生物，对于防止水中病原体的传播具有重要作用。

最后，超声波技术还可以用于水中溶解气体的去除。

通过超声波的作用，溶解在水中的气体可以从液体中释放出来，并通过气体泡的形式被带出水体，从而实现去除水中溶解气体的目的。

研究发现，超声波技术可以有效去除水中的溶解气体，对于提高水质具有积极的影响。

综上所述，超声波技术在水处理中的应用得到了广泛研究和应用。

通过超声波的作用，可以实现水质净化、污泥处理、微生物杀灭以及溶解气体去除等目的。

随着研究的不断深入和技术的不断发展，相信超声波技术在水处理领域的应用将会越来越广泛，并且会取得更好的效果。

超声波对污泥脱水性能的影响及机理探讨孙玉琦;罗阳春【摘要】[目的]探讨超声波对污泥脱水性能的影响及其机理.[方法]以城市生活污水处理厂的剩余活性污泥为研究对象,对超声波处理时间和声能密度对污泥脱水性能的影响进行研究,并初步探讨超声波改善污泥脱水性能的机理.[结果]随着超声波处理时间的增加,污泥颗粒粒径逐渐变小,污泥CST呈先减小后增大趋势,当超声时间为8 8时达最小值(75.7 s),污泥滤液COD值呈明显上升趋势；随着声能密度的增大,污泥颗粒粒径逐渐变小.但超声时间过长和声能密度过大均可导致污泥脱水性能变差.超声波改善污泥脱水性能可能是由于超声波通过调整污泥结构,促使污泥结构重组,改变污泥中水的存在形态,使污泥中难去除的结合水释出,从而转化成易脱的自由水所致.[结论]该研究可为超声波的工业应用提供一定的理论依据.%[Objective] The aim was to study the effects of ultrasonic on the dehydration function of sludge and internal mechanism. [Meth od ] Taking the residual sludge from a municipal domestic sewage treatment plant as the study object, die effects of ultrasonic time and sound energy density on the dehydration function of sludge were studied firstly, then the internal mechanism of improvement of sludge dehydration function by ultrasonic was discussed. [Result] As the increase of ultrasonic time, sludge particles became smaller, and COD of sludge filtrate went up obviously; meanwhile, the capillary suction time (CST) of sludge increased firstly and then decreased, and the minimum value (75.7 s) appeared when ultrasonic time was 8 s. With the raising of sound energy density, the size of sludge particles went down gradually. Howev er, the over much ultrasonic time and high sound energydensity could decrease the dehydration function of sludge. For the possible mechanism of improvement of sludge dehydration function by ultrasonic, it was because that ultrasonic adjusted and regrouped sludge structure, and the hydration water in the sludge was released. [Conclusion] The study could provide certain theoretical foundation for the industrial application of ultrasonic.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2011(039)028【总页数】3页(P17369-17371)【关键词】超声波;脱水性能;污泥;声能密度【作者】孙玉琦;罗阳春【作者单位】北京城市学院,北京100083;浙江环能环境技术有限公司,浙江杭州310028【正文语种】中文【中图分类】X703.1随着我国城市生活污水处理率的提高，污水污泥产量逐年增加，其引发的环境问题也越来越为人们所关注。

2013年第39卷第1期工业安全与环保Ja nua ry2013I ndust r i al Saf et y a nd Envi r onm e nt al Pr o t ect i on23双频超声波预处理破解污泥的研究*曹晨呖李玉瑛(五邑大学化学与环境学院广东江门529020)摘要通过正交试验选取双频超声波预处理破解污泥的最优条件。

对于指标V S S／SS，最优的超声波预处理参数组合：双频组合18kI-k、20kH z，声能密度O．075W／m L，超声间隔时间5s，影响显著顺序为双频组合>声能密度>超声间隔时间；对于指标N H3一N，最优的超声波预处理参数组合是：双频组合18kH z、20kH z，声能密度O．1gC／m L，超声间隔时闯5s，影响显著顺序为双频组合>声能密度>超声间隔时间。

通过对比试验的方式进一步验证了双频超声波预处理破解污泥的效果，结果表明双低频组合更有利于提高污泥的沉降性能。

关键词双频超声波预处理污泥破解St udy on D oubl e Fr equency U l t r asoni c P r e t r e a l m e nt Sl udge D ecom pos i t i onC A O C hen yang LI Y uyi ng(C o／／ege of cha ni st r y and F_,et由onm ent，W uyi(臃l们毋of T e c hnol ogy J i angr nen，C,uangdong529020)A bs t r a ct I n t h i s pape r t he or t hogona l expe r i m ent is c onduct ed t o sel ect t he opt i m,a con di t i o ns of ul t r asoni c pr et rea t m a ntsl udge dec om pos i t i on．For i nde x V S S／S S C O l l c er ned，t he best ul t r asoni c pr et r ea t m e nt par am et er com bi nat i on shoul d be：doubl e—fr equency com bi nati on18kH z，20kH z，ul t r asoni cdens i t y0．075W／m L，al t rasoni e i nt er val t i m e5s a nd8i碰-can t i m pac t or de r：t he doubl e fr eque nc y c om bi na t i on>ul t r as oni c de ns i t y>ul t ra soni c i nt er val t i m e；f or i nde x N H3一N．t he best ul t r asoni c pr et r eat m ent par ar t l et er com binat ion shoul d be：doubl e～f r equency com bi nat i on18kH z，20kH z，ul t r m oni e densi t y0．1W／m L，ul t r as oni c i nt erval t i m e5S，and s i gni fi cant i m pac t or der：t he doubl e缶揶】er呵com bi nat i on>ul t ras oni c de ns i t y>ul t ra soni c i nt e rval击淝．T he com par i son t es t s fl i rt．her val i dat e t he e_f lee t s of dua l一矗d I l l er l cy ul t r as oni c pr et r ea t m e nt sl udge de com pos i t i on a nd t he r es u l t s s ho w t hat pai l s of l ow—fr e quencycom binat ion i s t nor e conduci ve t o i m prove t he sI udge 舱毗ai ns pr oper t i es．K ey W or ds doubl e fr eque nc y ul t r asoni cpr et r eal anent sl udge de eom pos i f i on0引言剩余污泥的处理和处置费用占整个污水处理厂总运行费用的25％～60％E1J。

一超生辐射与絮凝剂联合作用对污泥脱水性的研究1、超声波机理：超声波泛指频率在16 kHz 以上的声波,是物质介质中的一种弹性机械波, 能在水中产生一系列接近于极端的条件,如急剧的放电、产生瞬间的局部高温(几千度) 和高压( 几百个大气压)、超高速射流等。

质点加速度、冲击波和射流、高温高压可破坏物质结构,改变其物理化学性质,这是超声波的一次效应。

而由此衍生的二次波、辐射压、声捕捉、自由基和氧化剂等也可能较大程度地改变物质性质, 引发化学反应, 属于超声波的二次效应。

影响因素主要有声波频率、强度、作用时间、作用方式、溶液性质、饱和气体和反应器构造等。

2、超声波预处理对城市污泥结构性质的改变活性污泥为颗粒悬浮凝聚体其中含有嵌在高分子网状结构中的不同微生物群落。

其絮体提供负电吸附中心，故多价正电离子对絮体的稳定性有很重要的作用，其可以通过结合经基的方式形成细胞外物质之间的纽带。

利用超声波的上述效应对污泥进行预处理, 以提高其脱水效率与生物处理效果。

自1992 年来已有数十篇相关论文,探讨污泥超声波预处理的可行性、优化条件和机理等, 通过迅速改变污泥结构,污泥脱水性大大提高,污泥量大幅度减少。

菌胶团具有良好的保水性,内部包含水约占总水量的25%。

菌胶团使得城市污泥难以脱水, 若能破坏菌胶团结构, 这部分水就会被释放。

超声波处理可以破坏菌胶团强度结构,使菌胶团内部包含水排出,同时保持较大的污泥颗粒, 污泥沉降性有所提高。

高强度、长时间的超声波预处理会完全破坏菌胶团结构,使得污泥尺寸过小, 沉降性很差。

小颗粒具有巨大的表面积,能吸附大量自由水,从而降低了污泥的脱水性,甚至比未经超声波处理的原污泥更难脱水。

因此在超声波的运用过程中一定要注意其时间和强度。

3、絮凝剂调理污泥主要通过吸附架桥与电荷中和来实现污泥脱水性能改善的目的，在此过程中阳离子型絮凝剂与污泥颗粒表面的负电荷进行电性中和，消弱了颗粒间的静电斥力，使污泥体系脱稳，为污泥颗粒的凝聚提供了前提; 同时由于高分子絮凝剂在泥水体系中充分展开时具有较大的比表面积能有效地吸附污泥颗粒，促其形成较大的致密坚实( 相对的) 的网状絮体结构。

超声波处理污泥的作用原理
超声波在低频范围内(20kHz-100kHz)尤其适合处理污泥(本文以下提到的超声波都是指低频超声波，并简称超声波)。

超声波作用下的污泥不断被压缩和膨胀，使内部可产生气穴泡，且不断成长并最终共振“内爆”产生超高温(5000℃)、高压(500 bar)，同时产生的强力水喷射流形成巨大的水力剪切力，对污泥絮体结构与污泥中微生物细胞壁产生巨大的破坏(下图)，使细胞质和酶从细胞中溶出，使污泥的物理、化学和生物性质发生不同程度的改变，从而有益于污水厂运行及污泥处置。

绝大多数城市污水处理厂以生物处理为主，通过微生物的生命活动实现对污染物的降解和去除。

处理达标后的上清液经消毒后排放，有60%-80%的污染物形成污泥进入污泥处理系统。

从消除污染物角度看，只有对污泥进行彻底的处理，污水处理的目的才真正达到，否则只能看作是污染物从液相转化为固相(或半固相)。

从成分上分析，污泥由水和固体颗粒组成。

固体成分中的可降解有机物含量一般在40%，难降解有机物含量一般在20%，矿物质含量在40%。

超声波发挥作用的目标主要是前两部分成分，使之被摧毁、转化、降解。

实践中的常用做法是对一部分(30%)剩余污泥进行超声波处理，处理后的污泥回流到生物工艺的起始端。

“超声波强化生物脱氮除磷技术”是在传统生物脱氮除磷工艺的基础上，用超声波处理在污泥或者污泥处理的某一位置或生化段上的污泥，利用超声波对污水处理厂的剩余污泥进行击破，释放出污泥中的溶解性COD，然后将其回流至生物处理段的缺氧段中，有效补充生物处理过程中所需的碳源，从而达到强化生物脱氮除磷的目的。

超声波提取活性污泥胞外聚合物的研究
超声波提取活性污泥胞外聚合物是一项应用于微生物分离和优化过程的有效技术。

它可以提取有机物，如糖和脂肪酸，以及脂质、辅酶和细菌外膜聚合物。

它会加速微生物来自胞外污泥的分离，提高生产效率。

此外，这项技术还可以节约能源和原料，并可以有效保护环境。

随着技术的不断发展，超声波提取活性污泥胞外聚合物技术也在不断完善。

例如，在超声波提取的过程中，处理器可以有效控制频率和声能，以延长处理时间，产生最佳的蒸发行程。

此外，为了达到最佳提取效果，需要一种分离和提纯技术，可以拥有更高的容量，以及较低的能源消耗。

此外，由于超声波涉及到不同介质传播，不同介质可能会有不同的声场参数，这又带来了一些挑战。

为此，应该建立一种杰出的实验方案，并建立一套勘察对比数据，以有效地确定超声参数，达到最佳的提取效果。

总之，超声波提取活性污泥胞外聚合物是一项具有前瞻性和实用性的技术，有望在提取有机物、脂质以及辅酶和细菌外膜聚合物方面取得更大的成功。

它有助于促进分离、纯化和生产效率，保护环境，节约能源和原料。