宜興污水一體化處理裝置

目前，有多種tigao污泥資源化利用的污泥預(yù)處理技術(shù)，如超聲波、酸堿處理或熱水解等，其進(jìn)行細(xì)胞破壁釋放有機質(zhì)，并作為碳源利用或tigao厭氧消化效率.，但受到高能耗、高化學(xué)品用量、腐蝕性的限制，大規(guī)模應(yīng)用較為困難。因此，探尋一種低能耗、工藝簡單的污泥破壁方法刻不容緩。利用電場進(jìn)行的污泥處理，如電滲透和高壓脈沖電場（PEF）技術(shù)，近年來有所發(fā)展。電滲透主要應(yīng)用于污泥脫水，該技術(shù)不會破壞污泥細(xì)胞壁，使脫水后污泥有機質(zhì)損失較少；PEF技術(shù)是利用脈沖電場破壞或致死生物細(xì)胞或基本單元的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于食品行業(yè).。在污泥破壁預(yù)處理領(lǐng)域?qū)儆谛屡d技術(shù)，國外已有相關(guān)研究，而國內(nèi)仍處于探索階段。Lee等的研究表明，PEF預(yù)處理污泥能夠強化厭氧水解速率；Ki等使用進(jìn)行預(yù)處理污泥，發(fā)酵后揮發(fā)性脂肪酸的積累tigao了2.6倍；國內(nèi)研究者主要對碳源利用和厭氧消化方面作了效果驗證，未對PEF預(yù)處理污泥技術(shù)的影響因素以及優(yōu)化參數(shù)tigao處理效果方面進(jìn)行探究。

PEF技術(shù)的運行參數(shù)是控制污泥破壁效果的關(guān)鍵。本研究為進(jìn)一步tishengPEF技術(shù)在污泥破壁領(lǐng)域的處理效果，并釋放更多有機物供后期的資源化利用，對不同控制參數(shù)的影響及試驗效果tisheng進(jìn)行深入探究，為實際應(yīng)用提供科學(xué)指導(dǎo)依據(jù)。

1、材料與方法

1．1 試驗?zāi)噘|(zhì)

本試驗所用的剩余污泥取自河北省某城鎮(zhèn)污水處理廠，具體泥質(zhì)情況如表1所示。

該城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水為城區(qū)的生活污水。濃縮池的污泥主要是剩余活性污泥，包含少量的初沉污泥，污泥的有機物含量較高，污泥濃度高，顏色呈黃褐色。

1．2 試驗裝置與方法

試驗裝置如圖1所示，試驗電極為同軸電極，污泥泵處理liuliang為3m3／h，同軸電極外電極尺寸為φ80mm×700mm，內(nèi)電極尺寸為φ40mm×400mm，高壓脈沖電源為實驗室特種電源，型號為TREK3020A，檢測波形的示波器為美國泰克示波器型號為TektronixAFG3052C。

試驗時，通過污泥泵將儲泥槽的污泥打入同軸電極裝置中，高壓脈沖電源作用于電極，通過產(chǎn)生的電場將污泥進(jìn)行破壁處理，處理后的污泥由出口排至儲泥槽。本試驗主要通過調(diào)節(jié)電場強度、頻率、占空比和波形這4個參數(shù)考察其對試驗的效果。試驗取泥0.1m3，連續(xù)運行2h，參數(shù)控制如下：電場強度為0～30kV，頻率為50～500Hz，占空比為10％～50％，輸出波形為方波、正弦波、三角波。高壓脈沖電場反應(yīng)器中的污泥，每隔15～30min取出50mL的水樣，每次取3組，離心后進(jìn)行SCOD（溶解性COD）的分析。試驗使用離心機型號為飛鴿KA－1000，轉(zhuǎn)速為3400r／min，離心時間為20min。

1．3 分析方法

試驗中細(xì)胞的破壁程度以SCOD溶出的含量表征，SCOD使用0.45μm濾膜過濾后，使用連華COD測定儀分析；TN使用過硫酸鉀氧化－紫外分光光度法分析；TP使用鉬銻抗分光光度法分析；pH使用METTLERpH計分析。

2/結(jié)果與討論

2．1 電場強度對破壁效果的影響

相關(guān)研究中.提到，電場強度增強有利于處理效果的tisheng，本試驗在實際運行過程中通過調(diào)節(jié)電壓值對電場強度進(jìn)行控制，分別選取兩組電壓為8kV與30kV，驗證其對應(yīng)電場強度為3.2kV／cm和12kV／cm的結(jié)果，并與不加電場（空載）試驗進(jìn)行比較。在方波波形、占空比為50％，頻率未為50Hz條件下，測得上清液中SCOD隨時間的變化趨勢如圖2所示。

空載試驗主要探究反應(yīng)裝置對污泥的物理磨損引起有機物的釋放情況。由圖2可知，SCOD含量隨著電壓（場強）的增加而tigao，空載試驗增幅為34.5％。這是因為剩余污泥中具有能源釋放潛力的有機物大部分存在于污泥絮體以及微生物的細(xì)胞膜（壁）內(nèi)部原生質(zhì)中.，因物理作用能夠打碎少量的菌膠團(tuán)，釋放出一小部分的有機物。8kV電壓下，SCOD增幅為93.3％；30kV電壓下，SCOD增幅為243.5％，分別達(dá)到空載試驗和8kV下的8.6倍和2.6倍。說明，電場強度的增加有利于SCOD的釋放。試驗將在電壓30kV即電場強度為12kV／cm的基礎(chǔ)上，分析其他因素對污泥破壁效果的影響。

2．2 頻率對破壁效果的影響

電場強度在12kV／cm、占空比為50％、方波條件下，將頻率調(diào)至50、500Hz，分析頻率對污泥破壁效果的影響，圖3為高壓脈沖電場處理120min后，SCOD、TN、TP含量的變化情況。

由圖3可知：初始SCOD、TN、TP含量分別為49.6、28.4、10.3mg／L，頻率50Hz處理后的SCOD、TN、TP的含量為173.1、35.0、20.6mg／L，SCOD增幅為243.5％；頻率500Hz處理后的SCOD、TN、TP的含量為97.8、37.5、22.9mg／L，SCOD增幅為97.1％。隨著頻率的升高，TN、TP隨之升高，而SCOD含量下降，另外試驗過程中在500Hz條件時出現(xiàn)“嘶嘶”聲響，這可能是因為電極之間產(chǎn)生了放電現(xiàn)象，放電后產(chǎn)生的強氧化性物質(zhì)將SCOD降解，導(dǎo)致SCOD含量下降。相關(guān)資料.表明，兩極間所加電壓為一定值時，頻率的升高會擊穿絕緣介質(zhì)產(chǎn)生放電。放電過程會產(chǎn)生大量的羥基自由基等，對有機污染物具有優(yōu)良的去除效能。

試驗結(jié)果表明：污泥破壁效果受頻率影響，頻率的增大有利于TN、TP的釋放，這是由于電場強度一定時，頻率增大延長了電場作用時間，有利于tigao破壁程度。但在電場強度一定的條件下，頻率升高到一定值時可能引起放電現(xiàn)象，降低SCOD的含量。

2．3 占空比對破壁效果的影響

在電場強度為12kV／cm、頻率為50Hz的方波條件下，將占空比分別調(diào)節(jié)至10％、30％、50％，分析占空比對污泥破壁效果的影響，占空比是在一串理想的脈沖序列中（如方波），正脈沖的持續(xù)時間與脈沖總周期的比值。試驗經(jīng)預(yù)處理120min，SCOD含量的變化如圖4所示。

由圖4可知：不同占空比下的SCOD釋放效果相差明顯，占空比為10％時的SCOD從51.7mg／L增長到257.9mg／L，增幅為398.8％；占空比為30％時的SCOD從52.6mg／L增長到200.1mg／L，增幅為280.4％；占空比為50％時的SCOD從49.6mg／L增長到173.1mg／L，增幅為248.5％。理論上來講，占空比越高，正脈沖在總周期的時間比例越大，正脈沖的持續(xù)時間越長，對tigao破壁效果有利。試驗結(jié)果表明，占空比越低，SCOD的含量越高，污泥破壁效果越好，得出占空比在10％左右的條件下，污泥破壁效果好。這可能是由于縮小占空比后的脈沖上升和下降的時間更短，作用于細(xì)胞壁的能量也更為集中。