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超声预处理对污泥破解特性实验研究

     超声预处理可以破坏污泥菌胶团结构,改变污泥中水份存在形式,将难去除细胞结合水为容易去除的游离水,从而降低整个干燥过程的能耗。本实验针对建昌县污水管理处的剩余污泥进行超声波预处理,考察辐射时间、超声密度。

 
1 实验工况
 
本实验采用功率600w,频率28khz的超声波发生器对污泥进行预处理,污泥含水率:84.7%86%88.5%;超声波密度:6w/mL4w/mL3w/mL;超声辐射时间:1min2min3min4min
 
2 实验结果与讨论
 
2.1超声辐射时间对污泥含水率的影响
 
污泥细胞经超声波破碎后,内部的细胞水成为自由水。提高污泥干燥速度,超声处理后,空化引起的强大水力剪切力破坏污泥絮体结构和微生物细胞,使水分存在形式发生变化,自由水分相对增多,有利于水分的蒸发和污泥的进一步干燥;实验表明,超过一定的超声作用时间,污泥含水率的下降速度减慢。原因是如果超声处理时间过长,胞外聚合物和微生物被破碎为更微小的结构,反而不利于污泥中水源水分的蒸发。
 
2.2超声密度对污泥含水率的影响
 
不同超声密度对污泥的破解程度不同,超声密度是影响破解效果的另一个重要因素,随着密度的提高,污泥的破解程度也更彻底。这与王芬,季民[4]等的研究结果一致。含水率为84.7%的污泥在6 w/mL的超声波密度处理下,污泥的含水率变化很快;含水率为86%的污泥在不同的声能密度下破解效果也比较明显。
 
2.3污泥含水率对干燥速率的影响
 
同一超声破解时间,不同含水率的污泥在相同的超声处理条件下,干燥速率变化很大,含水率为84.7%的污泥干燥速率明显优于其他两个。在6w/mL的超声密度下,随着污泥含水率的增大,含水率变化越来越慢。当干燥时间超过一个小时,干燥速率明显加快,到130min时,含水率为84.7%86%88.5%的污泥含水率分别降至18%25%39%
 
2.4超声密度对污泥pH的影响
 
超声空化作用产生大量的热,使污泥温度上升,导致pH值波动。含水率为86%的污泥在声能密度为12w/mL条件下,pH最大上升值为0.29。但pH的上升和下降幅度不会太大,原因是破解污泥过程生成蛋白质为一种两性电解质,由于蛋白质的缓冲酸碱的作用,所以pH值上升不会太大,而整个污泥体系的pH值维持在7.22-7.81。由于污泥破解后溶解的物质的成份很复杂,因此,同一含水率的污泥体系的pH值变化并无明显规律。
 
2.5含水率对污泥pH值的影响
 
三个不同含水率的污泥在不同的超声条件作用下,pH均有比较明显的变化,其中率88.5%的污泥经过1min2min3min4min的超声波作用,其上清液的pH值均有明显改变
 
3 结论
 
1辐射时间和声能密度是影响污泥破解效果的两个重要因素,在一定时间和密度范围内,破解效果随时间和声能密度的增大而增大,超过这个范围,破解速率反而下降。
 
2)污泥的含水率也是影响破解效果的另一个因素,例如,含水率84.7%的破解效果明显好与86%88.5%的两个泥样,干燥130min后,84.7%的污泥含水率已经降至18%,而其他两个仍在40%左右,在实际生产中,可以继续适当的降低含水率以达到较好的干燥效果。
 
3)从处理效果和节约能源角度来看,工况组合为含水率为84.7%,在2min6w/mL作用下,污泥的含水率变化效果最佳。所以选择这个工况有利于提高污泥的干燥速率,缩短干燥时间,节省能源。
 
4)由于超声的空化作用产生大量的热,导致污泥温度升高,所以经过超声处理后,pH值会有所波动。
 
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作者:/发布日期:2012/5/14 14:35:00
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