超声波对污泥脱水性能的影响因素研究

本实验主要研究了超声波技术在污泥沉降及脱水性能中的影响因素,包括超声波声强、处理时间、污泥浓度、污泥温度及不同类型的工具头等因素。实验发现,当超声处理45s时污泥的沉降性能很好且污泥干重较低,且合适的超声波声强是324W/m2,污泥浓度越大(浓度为4000—5000mg/L),超声处理效果越明显,同时控制污泥的温度在20℃以下,污泥的沉降效果较好。但污泥只要经过超声处理,污泥的比阻增大、上清液COD增大,且超声处理后加入PAM对其比阻并无多大改善。试验中通过不同的工具头的比较,表明管式工具头与探头式工具头相比,有一定的局限性。     

超声破解对剩余污泥减量的影响

[目的]探索超声破解处理剩余污泥的效果。[方法]采用间歇反应器和单因子逐一变化法,对影响超声破解处理剩余污泥效果的主要因素进行了研究和优化。[结果]低频率超声能促进剩余污泥的水解反应,改善超声破解污泥的效果,污泥的SCOD溶出率、VSS的破解率和温度随着声能密度的增大、作用时间的延长和污泥上清液pH的增大而增大。[结论]超声有利于剩余污泥的破解,减少剩余污泥的产量。     

超声对城市污泥稳定性的影响

为了利用超声改善城市污泥的稳定性,在不同功率密度和处理时间下,研究了污泥的Zeta电位、沉降比(SV)和沉降指数(SVI)的变化规律,讨论了超声对污泥稳定性的影响方式.结果表明:超声对改善污泥稳定性有显著作用,随超声时间的增加,Zeta电位的绝对值先增大后回落,且始终大于起始值,峰值随功率密度的增大而提前;污泥的SV、SVI随超声时间的增加而逐渐增大,但增大的速率逐渐衰减,直至SV达到100％;功率密度越大,SV增至100％的时间越早.此外,Zeta电位是污泥稳定的必要条件,但不是充分条件,至少还应使污泥的絮体得到充分破解;如果仅为提高污泥的稳定性,可以采用高功率密度、短时间的处理方法,但如果考虑降低污泥超声处理的能耗和费用,则应采用低功率密度、长时间的处理方法.     

剩余污泥超声破解性能研究

采用超声波技术破解人工配水条件下培养的污泥，研究了超声破解含固率为0．5％与1％污泥的性能，并比较了超声破解2种含固率污泥的效果。结果表明，在一定声能密度下，SCOD增加值随时间延长线性增长。即在一定试验时间范围内，污泥破解反应相对于时间符合一级反应动力学规律。但是，在较高声能密度与较低污泥浓度下，SCOD增加值随时间延长不再呈线性增长趋势，而是随超声作用时间的延长，增长速度减缓。在相同比能耗下，破解含固率为1％污泥的SCOD增加值明显大于含固率为0．5％污泥值。若后续污泥处理工艺采用厌氧消化技术，则推荐破解含固率为1％的污泥。超声破解污泥后，污泥温度会升高，相同声能密度下，破解两种不同含固率污泥的温度升高值相近。     

内循环厌氧反应器处理果汁废水的启动试验研究

[目的]为果汁废水的有效处理提供参考。[方法]采用内循环（IC）厌氧反应器处理苹果汁废水,研究反应器的启动过程及其对废水的处理效果。[结果]启动第1 d容器内有少量沼气产生,第4 d COD去除率达77.72%;增加进水COD浓度至3 500 mg/L时,容器的容积负荷提高到7 kg COD/（m3.d）。在逐渐提高容积负荷的情况下,随着反应器的运行,污泥床区逐渐充满沉降性能良好的颗粒污泥,其中反应器底部颗粒污泥的粒径多为2~3 mm,且污泥床区下部颗粒污泥的粒径大于上部颗粒污泥;当进水COD浓度为7 000 mg/L左右,水力停留时间（HRT）保持12 h不变,容积负荷为14.15 kg COD/（m3.d）时,COD去除率保持在90%以上,出水挥发酸（VFA）稳定在4 mmol/L以下。[结论]IC厌氧反应器对果汁废水具有高效稳定的处理效果。     

蚯蚓处理对脱水城市污泥性能的影响

[目的]研究蚯蚓处理对脱水城市污泥性能的影响。[方法]以城市污水处理厂的脱水污泥作为研究对象,探讨蚯蚓处理对其性能的影响。[结果]新鲜脱水污泥经蚯蚓处理后,p H、有机质含量降低,EC值显著升高,使污泥性质趋于稳定,污泥的微生物活性增强,有害微生物得到抑制,全氮、全磷、全钾含量降低,速效氮、速效磷、速效钾含量升高。[结论]蚯蚓处理可以很好地实现污泥的减量化、无害化和资源化。     

超声预处理污泥对厌氧消化的影响

为了提高污泥的破解效果及改善其厌氧消化性能,采用双频超声波对污泥进行预处理后再进行厌氧消化试验,分别考察超声时间、声能密度和污泥pH对污泥破解效果以及厌氧消化性能的影响。结果表明:在污泥超声预处理试验中,超声时间、声能密度和污泥pH对污泥溶解性化学需氧量增加值(SCOD+)和污泥溶出率(DDSCOD)有显著影响,对氨氮(NH3-N)影响不显著;超声时间为55min、声能密度为125W·L-1及pH为9时,SCOD+和DDSCOD均达到最优值。在厌氧消化试验中,处理组污泥产气高峰期比未处理组污泥出现晚,但产气量高于未处理组,当超声时间为25min、声能密度为75W·L-1和污泥pH为8时,累计产气量均最多。该研究得出的结论可在污泥资源化和能源化方面有参考价值。     

生物质热裂解反应器流化质量的影响因素

[目的]研究在流化过程中颗粒粒径、生物质颗粒和热载体颗粒的配比等参数对流化质量的影响,为进一步实现反应器的优化设计及数值模拟作铺垫。[方法]在内胆式双热型生物质热裂解反应器中,通过流态化实验,研究不同的生物质粒径、生物质颗粒和热载体颗粒的不同配比等参数对颗粒流化质量的影响规律。[结果]对于同种颗粒,随着粒径的增加,临界流化速度增大,床层压降随着气速的增加也逐渐增大;对于粒径相同的不同种类颗粒,临界流化速度随颗粒堆积密度的增加而增大;随着生物质颗粒与热载体颗粒混合比的增加,临界流化速度几乎都降低。[结论]选取生物质颗粒和热载体颗粒的配比为2∶3时,流化质量相对较好。     

超声波作用对木薯淀粉颗粒结晶的影响

[目的]为了研究超声波作用对木薯淀粉结结晶结构的影响。[方法]用偏光显微镜对超声波作用后的木薯淀粉进行表征。[结果]超声波处理木薯淀粉的最佳条件为:以浓度5%硫酸钠溶液为溶剂,木薯淀粉悬浮液中淀粉含量为16.7%,功率为400 W,作用时间300 s。经超声作用的木薯淀粉颗粒的偏光十字特征减弱或消失,木薯淀粉颗粒的结晶结构减弱或消失。[结论]超声作用破坏了淀粉的结晶结构,颗粒表面与反应试剂的接触面积增多,从而提高了反应活性。     

IC反应器处理猪粪废水的启动特性研究

采用IC反应器,研究了该反应器处理猪粪废水启动特性以及处理效果。结果表明,在逐渐加大进水流量和COD浓度来提高有机负荷的情况下,随着反应器的运行,反应器污泥床区逐渐充满沉降性能良好的颗粒污泥,到启动完成时经历了60d左右的时间;启动完成后污泥床区中粒径大于1mm的颗粒污泥量约占81.3%,且污泥床区下部的颗粒污泥粒径均大于上部的颗粒污泥粒径;在进水有机负荷率达到20.6kgCOD·m-3·d-1,HRT不低于12h时,COD去除率保持在90%以上;同时,反应器对N、P也有一定的去除效果,T-N和T-P去除率约为20.8%和34.6%。     

污泥提取蛋白的微波改性工艺条件研究

[目的]利用微波改性方法对起泡性能进行研究,以改善污泥提取蛋白的功能特性。[方法]以啤酒厂经过脱水压滤后的泥饼为剩余污泥样品,采用微波技术对污泥提取蛋白进行物理改性。通过单因素试验,研究微波功率、微波时间和蛋白质量分数对污泥蛋白起泡性的影响,得出最佳影响范围,然后通过正交试验,确定得出微波提高污泥蛋白的最佳工艺条件。[结果]正交试验方差分析表明,各因素对污泥蛋白起泡性的影响依次为蛋白质量分数>微波功率>微波时间;微波提高污泥蛋白的最佳条件为:微波时间3 min、微波功率540 W、蛋白质量分数5%。在此条件下,污泥提取蛋白的起泡性能和起泡稳定性分别提高53.8%和76%。[结论]改性后的污泥蛋白液在起泡性和起泡稳定性方面均有很大提高。     

操作条件对吸附分离辅助电渗透脱水特性的影响

[目的]考察不同操作条件对吸附分离辅助电渗透脱水特性的影响。[方法]以经重力浓缩、絮凝和离心脱水后的污泥为试材,研究初始电压梯度对电渗透脱水效果、对电渗透脱水能耗的影响以及对电渗透脱水最大电流密度的影响,探讨电渗透脱水时间的优化方法。[结果]在12～24 V/cm电压梯度作用下,脱水10 min时,污泥含水率由79.9%脱水至64.7%～52.5%,同时污泥电渗透脱水能耗随脱水时间呈指数型增长。通过优化得到,在污泥电渗透脱水电压梯度为16 V/cm,脱水8 min时,污泥含水率从79.9%降到61.8%,脱水能耗为0.076 kWh/kg.H2O。[结论]增加电压梯度有利于污泥电渗透脱水,但电压梯度越高脱水能耗及极板所承受的电流密度越大。综合考虑,电压梯度应选择16 V/cm,污泥电渗透脱水时间以8 min为最佳。     

污泥改良对新疆低有机质土壤吸附水中对硝基苯酚性能的影响

[目的]以施加不同比例城市污泥并老化2年后的新疆低有机质土壤为研究对象,探讨污泥改良对土壤性质及其对对硝基苯酚吸附能力的影响。[方法]采用绘制等吸附曲线的试验方法。[结果]水中对硝基苯酚在原土、污泥及污泥改良土壤中的吸附等温线均符合Langmuir和Freundlich等温式;当加入污泥含量为9.1%～50.0%时,污泥改良土壤中的有机碳含量比理论计算值减少66.3%～24.8%;对硝基苯酚在混合老化的改良土壤上的实测饱和表面吸附量远大于理论计算值,但吸附系数远小于后者。[结论]混合老化后改良土壤的性质发生很大变化,混合老化后表面吸附作用增大,而有机质的分配作用在总吸附作用中的贡献减小。     

污泥热解特性影响因素的研究

[目的]研究污泥的热解特性及其影响因素。[方法]采用热分析的方法研究升温速率、试验终温、污泥组分、颗粒粒径和氮气吹扫量等因素对污泥热解特性的影响。[结果]污泥热解可以划分为3个阶段:第一阶段是水分析出阶段(50～150℃);第二阶段是污泥失重的主要阶段(150～530℃),热解失重是由于有机物的分解引起;第三阶段(530～800℃)失重是由于无机物和残余有机物引起。污泥热解在第二阶段是放热过程。升温速率对污泥热解特性的影响主要表现在起始温度方面,而对峰温和失重率的影响较小;试验终温的影响则主要表现在污泥的失重率上,试验终温越高,污泥的失重率越高,而对热解起始温度的影响则可以忽略;污泥组分不同,表现出的起始温度、峰温和失重率等反映污泥热解特性的主要参数不同;污泥的粒径不同,反映热解特性的主要参数起始温度、终止温度、峰温和失重率等都存在明显的差异;氮气吹扫量对污泥热解参数基本没有影响,但随着氮气吹扫量的增加,污泥的失重率增加。[结论]该研究可为污泥的热处理方法研究提供理论依据。     

三白草总黄酮的超声波提取工艺研究

[目的]确定超声波提取三白草中总黄酮的最佳工艺条件。[方法]以三白草为原料,采用超声波技术提取其中的总黄酮,通过单因素试验研究乙醇浓度、料液比、超声温度、超声时间对总黄酮提取率的影响,通过正交试验对总黄酮的提取工艺进行优化。[结果]单因素试验结果表明,当乙醇浓度为60%,超声温度为55℃,超声时间为30min,料液比为1∶30时,黄酮提取率最高;正交试验结果表明,各因素对总黄酮提取率的影响依次为：超声温度〉料液比〉超声时间〉乙醇浓度,总黄酮的最佳提取工艺为：提取溶剂70%乙醇,料液比1∶25,超声温度65℃、超声时间30min,此条件下总黄酮的提取量为6.890mg/g。[结论]该研究优化了超声波提取三白草中总黄酮的工艺参数。     

稷山板枣水溶性多糖提取工艺研究

[目的]确定稷山板枣水溶性多糖最佳提取工艺。[方法]运用超声波法,提取板枣水溶性多糖。[结果]研究了超声提取时间、超声波功率、水料比、超声温度4个因素对板枣多糖提取率的影响。通过正交试验设计,确定稷山板枣多糖超声波提取的最佳工艺条件。[结论]在超声提取时间35 min,超声波功率160 W,水料比20∶1（V/m）,超声温度60℃时,板枣多糖提取率达到6.358%。     

超声波法提取番石榴果胶的工艺研究

[目的]采用超声波法提取番石榴果实中的果胶,探讨提取工艺条件。[方法]测定了提取液pH值、超声功率、超声时间、料液比、提取温度对果胶得率的影响,进行了单因素试验和正交试验。[结果]在提取液pH值为2．0、超声功率为70％、超声时间为30min、料液比为1：30、提取温度为50℃条件下,效果最佳,果胶得率达19．5％。[结论]采用超声波辅助法提取番石榴果胶工艺是可行的,超声波破壁可降低提取温度,提高果胶得率及安全性。     

正交设计优化木瓜多糖的超声提取工艺

[目的]优化木瓜多糖的超声提取工艺。[方法]通过单因素试验和正交试验,研究料液比、超声功率、超声提取温度和超声时间对木瓜多糖提取效果的影响。[结果]超声提取法的优化工艺条件为料液比1∶70(g/ml),提取温度80℃,超声功率180 W,超声时间50min;在此条件下,木瓜多糖的最佳提取率为12.81%。[结论]超声波强化提取木瓜多糖效果省时高效。