ClO2耦合超声波破解污泥的效能研究

1.1.2 超声波

宁波新芝公司SCIENTZ-IID 超声波发生器，工作频率为20 kHz，输出功率为0~950 W，可调。

1.1.3 剩余污泥

取自一SBR 中试反应器，该中试反应器在佛山某污水处理厂进行，有效容积1.26m3，进水为该污水处理长沉砂池出水。进水COD 60-260mg/L，；NH3-N 8-23mg/L；TN 17-32mg/L；TP 1.5-4.1mg/L。

1.2 实验方法

1.2.1 污泥细胞破解实验方法

污泥细胞破解后，胞内物的溶出会使上清液溶解性COD（SCOD）、TN、TP 增加，通过检测上清液SCOD、TN、TP 的大小可以表征细胞破解情况。

为避免原污水中的SCOD、TN、TP 等对分析的影响，用蒸馏水洗涤剩余污泥3-5 次，以除去原污水中的杂质。洗涤后，通过增减水量调节污泥含固率为1%左右（与系统外排剩余污泥含固率相近）。取95ml 经洗涤的污泥置于100ml 烧杯中，投加ClO2溶胞，ClO2投量为2-10mg/(g 干泥)，溶胞时间为0-100min；经ClO2溶胞后，将污泥置于SCIENTZ-IID 超声波发生器中，选用2mm 变幅杆，变幅杆伸入液面以下1cm，调节声能密度为0.5W/ml-3W/ml，超声时间为1-10min。

经ClO2耦合超声波破解污泥后，用0.45μm 孔径滤纸过滤，分离上清液和污泥固体，取滤出的上清液测定SCOD、TN 及TP，根据溶出物的相对大小分析比较胞内物溶出效果，从而表征污泥破解效果。

对ClO2投量、溶胞时间、声能密度及超声时间四个参数，进行单因素变化试验，以确定各因素变化时对污泥破解效果的影响，以确定各参数的最佳值。

1.2.2 检测方法

ClO2采用五步碘量法测定；SCOD、COD 采用重铬酸钾法测定；氨氮采用钠氏试剂比色法测定；TN 采用过硫酸钾紫外分光光度法测定；TP 采用钼酸铵分光光度法测定；MLSS采用重量法测定。

2．结果与讨论

2.1 ClO2 溶胞时间对污泥破解效果的影响

在ClO2投量为4mg/(g 干泥)，声能密度1W/ml，超声时间6min 的条件下，改变ClO2溶胞时间，研究分析ClO2溶胞时间对耦合破胞工艺破解污泥效果的影响。ClO2-超声波耦合破解污泥后上清液SCOD、TN 和TP 随ClO2溶胞时间的变化如图1 所示。

图1 显示，随着溶胞时间的增加，SCOD、TN、TP 呈上升趋势。这是因为当ClO2溶胞时间较短时，对细胞壁的破坏不足，在同样的超声波作用下，破解效果不明显。随着溶胞时间增加，对细胞壁破坏作用增强，细胞更易于被超声波空化作用破解溶出胞内物。此外，当溶胞时间不够时，残余ClO2较多，氧化了部分超声波破解阶段释出的胞内物，使测得的表观溶出物较实际溶出物减少。从图1 还可看出，ClO2溶胞40min 后，溶出胞内物随溶胞时间增加速度趋缓；ClO2溶胞时间达60min 后，溶出胞内物几乎不再随ClO2溶胞时间增加。可以认为ClO2溶胞60min 后，ClO2对细胞壁的破坏作用已完全，再延长ClO2溶胞时间作用不大。ClO2-超声波耦合破胞工艺的最佳ClO2溶胞时间在40min-60min 之间。

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