污泥超声破解效应及厌氧消化性能研究薛向东h2,金奇庭1,朱文芳21.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055；2.浙江科技学院环境工程研究所,浙江杭州310012摘要:针对超声破解污泥的可行性进行了实验研究，重点考察了超声频率、比能耗、作用时间等因素对破解效应的影响，探讨了破解污泥的厌氧消化性能。结果表明，超声作用的施加可使污泥固体有效破解，污泥细胞内的活性有机物被释放至水相并形成溶解性有机物,表现为SCODG的显著增加；采用低频、高比能耗及延长作用时间有利于获取高的SCODG增加值；污泥在频率25kHz、比能耗2.0W/mL.作用时间30min条件下破解，其厌氧消化累计产气量可从破解前的268mL提高到473inL,相应TCODo去除率、VS去除率分别从39.1%、33.5%提高至54.3%.61.7%。研究结果表明采用超声破解技术提高污泥的厌氧消化性是可行的。关键词：污泥；超声破解；溶解性有机物；厌氧消化中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1672-2175（2006）01-0050-04采用厌氧消化实现剩余污泥的减容稳定化,具有能耗低、污泥稳定性好、产生沼气及杀灭病菌等优点“亠，该技术现广泛应用于城市污水厂的污泥处置。由于污泥固体的生物降解性能低⑶，完全的厌氧消化需相当长的时间，即使20~30d的停留时间（SRT）仅可去除部分挥发性污泥固体（VS）忍5,o有效改善污泥固体的生物降解性、提高污泥的厌氧消化速率及程度是当前该技术面临的主要问题。已有硏究表明47】，污泥厌氧消化经历水解发酵、产氢产乙酸及产甲烷3个阶段，由于污泥絮体及细胞屏蔽作用的存在,胞内活性有机物难以在胞外水解酶的作用下有效释放并生成小分子，从而限制了污泥厌氧消化的速率及程度。因此,实现污泥细胞的分解及胞内有机物的释放是改善污泥厌氧消化性能、提高处理效率的关键。近年来，国内外学者针对有效的污泥破解方法展开了广泛深入地硏究,涉及热水解現臭氧氧化眼賀氯氧化冋、碱水解Z等多种途径。本文采用超声破解技术硏究了污泥固体的分解性能，探讨了超声破解对污泥厌氧消化性能的影响，并在实验基础上进行了相关分析。1实验方法1.1实验装置破解装置：KQ-100A系列超声波发生器，频率25/40/80kHz,有效容积3L,功率100W（昆山超声波仪器厂）。厌氧消化装置：由500mL锥形瓶（厌氧消化瓶）和导气管组成，采用排水量气法测定产气量,见图1。图1厌氧消化装置示意图Fig.1Schematicdiagianiforanaerobicdigestion1.2实验步骤剩余污泥及种污泥分别取自杭州某城市污水处理厂浓缩池及消化池。超声破解实验:剩余污泥经筛网过滤除去粗粒杂质,即为实验用原污泥（见表1）,取不同量分次加入超声波发生器,在不同条件下进行破解实验。表］原污泥主要特征指标Tabic1AnalysesofcomponcnlsofsewagesludgeP(TS)/(g-L1)P(vs)/(g-L1)p(TCODcr)/(g-L1)p(SCOD(v)/(g-LJ)p(NHj-N)/(g-L1)p(VFA)/(g-L*)PH28.31193830.181.4640.2970.4836.7厌氧消化实验：取100污泥加入厌氧消化瓶,另加入100mL超声破解污泥,连接导气管路并间歇摇动消化瓶以使各相混合均匀,以相同量种污泥作空白参比，每日测定污泥产气量1~2次。13测试指标及方法CODcr测定采用重¥各酸钾氧化法；TS、VS测定采用重量法；挥发性有机酸（VFA）测定采用气相色谱法,具体见参考文献［⑹。于35±2°C恒温水浴反应,A.厌氧消化瓶；B.恒温水浴装置；C.量气装置A.0.20.5W.mL^C.1.0W.mL^D.2.0W.mL1图3超声比能耗对污泥破解效应的影响Fig.3Effectofultrasonicpoweronsludgedisintegration有机酸(VFA)的变化进行了测定,结果见图4。一般转化为CO,乙酸等，污泥消化液中VFA的非生物性积累有利于消化反应的进行。对于破解而言，VFA数值大小间接反映了污泥的分解程度。由图4可知,相同比能耗条件下,施加80kHz的超声作用不断增加,这表明超声作用的确增强了污泥的溶解性能。图中亦可看岀濒率效应显著,25kHz、90min条件下，污泥SCODCI/TCODC1R初始4.8%增加至32.7%；而80kHz、90min条件下，SCODC1/TCODCr仅增加至21.8%,实验结果说明低频超声对于SCODc.的增加更为有利。超声破坏生物细胞致使胞内物质释放的主要途径可归结为水力剪切和声化效应，相对分子质量大于4000的大分子物质可被水力剪切作用直接...