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中國給水排水2023年城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級研討會(第十四屆)邀請函
 
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超聲波技術(shù)在污泥處理中的應(yīng)用 天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院王芬等

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2015-11-01  瀏覽次數(shù):129
核心提示:超聲波技術(shù)在污泥處理中的應(yīng)用 天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院王芬等
中國給水排水2023年中國污水中國給水排水2023年城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級研討會(第十四屆)邀請函處理廠提標(biāo)改造(污水處理提質(zhì)增效)高級研討會(第七屆)邀請函暨征稿啟事

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  超聲波是指頻率為20~106kHz的聲波。自從1880年Curie發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng),及1917年Langevin發(fā)現(xiàn)反壓電效應(yīng)(即電致伸縮效應(yīng)),半個多世紀(jì)以來,超聲技術(shù)及其應(yīng)用獲得了極為廣泛而令人矚目的成就。超聲波用于工業(yè)較早。低強度的超聲波通常用于測量流量,而超聲波技術(shù)在環(huán)境工程中的研究和應(yīng)用還處于早期發(fā)展階段,在國外,早在1993年超聲波技術(shù)就作為一種新的技術(shù)引入到水處理中,到目前為止已有大量實驗室的基礎(chǔ)研究成果,并有部分進入實際應(yīng)用。而國內(nèi),這方面開展的工作還非常有限。

  將超聲波用于污泥減量是一個全新的領(lǐng)域。當(dāng)一定強度的超聲波作用于某一液體時,一般是在很高的聲強下,特別是在低頻和中頻范圍內(nèi),產(chǎn)生交替的壓縮和擴張作用從而進一步產(chǎn)生空穴作用,在溶液中這個作用以微氣泡的形成、生長和破裂來體現(xiàn),以此壓碎細(xì)胞壁,釋放出細(xì)胞內(nèi)所含的成分和細(xì)胞質(zhì),以便進一步降解。超聲波細(xì)胞處理器能加快細(xì)胞溶解,用于污泥回流系統(tǒng)時,可強化細(xì)胞的可降解性,減少了污泥的產(chǎn)量;用于污泥脫水設(shè)備時,有利于污泥脫水和污泥減量。

  隨著我國城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)近年來的快速發(fā)展,到2013年我國城鎮(zhèn)污水廠已經(jīng)有3000多座,按80%含水率計算,預(yù)計我國每年污泥的產(chǎn)生量會達(dá)到3000多萬噸,污泥處理是污水處理的一項重要部分,通常泥量約為水量的1%-2%,但污泥處理在整個污水處理廠投資中約占40%-50%。不僅投資大,傳統(tǒng)厭氧消化工藝還存在負(fù)荷低、安全性要求高、運行管理難度大、運行經(jīng)驗缺乏等問題,這就使得部分運行管理水平較低的污水處理廠索性將消化池閑置,造成很大浪費。

  所以污泥的處理任重道遠(yuǎn),改善污泥處理技術(shù),減少污泥產(chǎn)量迫在眉睫。作為一項新的污泥處理技術(shù),超聲波具有無污染、高效率、操作簡便等特點。常見的超聲波設(shè)備有兩種:探頭式反應(yīng)器與槽式反應(yīng)器。探頭式反應(yīng)器聲強高,反應(yīng)容器可以做成各種形狀,但作用體積較小,適宜于實驗研究或小規(guī)模操作。槽式反應(yīng)器則更適于大規(guī)模生產(chǎn)。

  1 超聲波在污泥處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀

  國外對超聲波污泥處理技術(shù)研究較多,如德國巴姆堡市污水廠,由于管網(wǎng)擴充和改造等原因,每天的污泥量相應(yīng)增加,考慮到節(jié)約資金和提高效率等方面的問題,引進3臺超聲波污泥反應(yīng)器對污泥進行預(yù)處理。一期兩臺運行3個月后,沼氣產(chǎn)量增加30%,污泥停留時間從25天降到18天,從而滿足了在不建造新的污泥罐的情況下保證消化深度的要求。其流程見圖3。

  超聲波預(yù)處理破壞菌膠團強度結(jié)構(gòu)后,大量被挾裹在菌膠團內(nèi)的有機物被釋放到水中,從而易于為微生物所用。使用112W/mL的低頻處理可以將可溶性COD占總COD的比值(SCOD/TCOD)從36%提高到89%,可溶性N的比值從34%提高到42%。由于厭氧發(fā)酵的關(guān)鍵步驟是水解,將不溶性的有機顆粒變?yōu)槿芙庑缘挠袡C物,水解十分緩慢,造成厭氧處理周期長。超聲波預(yù)處理可以相當(dāng)程度地取代水解過程,而時間大大縮短。

  除了對污泥結(jié)構(gòu)的破壞外,超聲波還能改變微生物活性。一定強度的超聲波可以促進酶活,加快微生物生長,提高其對有機物的分解吸收能力。線性超聲波處理45min可以使啤酒酵母細(xì)胞生長對數(shù)期提前6h,而且細(xì)胞數(shù)提高近一倍,細(xì)胞干重也有較大提高,其可能原因是超聲波產(chǎn)生的微沖擊流改進了細(xì)胞內(nèi)外的傳質(zhì)作用,從而加快有機質(zhì)進入細(xì)胞和代謝產(chǎn)物排出細(xì)胞的進程。超聲波加快膜傳遞的現(xiàn)象也被其他研究所證實。可溶性有機物的增加和細(xì)胞活性的增加共同作用,極大地加快了厭氧發(fā)酵速率,而且促進效應(yīng)在超聲波停止后數(shù)小時內(nèi)依然存在。30―120min的超聲波處理使厭氧發(fā)酵時間從22d降到8d,而且揮發(fā)性有機物的去除率從45.8%提高到50.3%,同時沼氣的產(chǎn)率提高了2.2倍。也就是說短時間的超聲波預(yù)處理可以大大縮短發(fā)酵時間,提高沼氣產(chǎn)率,從而極大地降低投資和運行費用,并提高處理效率。

  然而過高強度的超聲波可以破壞微生物細(xì)胞壁,使細(xì)胞內(nèi)的有機物釋放出來,例如0.144W/mL下處理120min后污泥中64%的大腸桿菌被殺死,由于超聲波效應(yīng)在聲波停止后數(shù)小時內(nèi)依然存在,微生物的滅活給后續(xù)的生物處理造成很大困難。

  目前,國內(nèi)將超聲波應(yīng)用于污泥處理中的實例并不是很多,取得進展的主要有以下幾個方面。

  河北科技大學(xué)祁夢蘭,鄭自保等利用H2O2聲化學(xué)氧化法處理靛藍(lán)染料廢水,并與Fenton氧化法進行比較,發(fā)現(xiàn)兩種方法可以達(dá)到大致相同的處理效果,但H2O2聲化學(xué)氧化法處理時間較短,僅10-20min,而Fenton氧化法反應(yīng)時間則需120-140min;H2O2聲化學(xué)氧化法的H2O2投加量為5.5mg/L,而Fenton氧化法的H2O2投加量為13.8mg/L,為聲化學(xué)氧化法的2.5倍。這說明超聲波化學(xué)反應(yīng)具有獨特的作用,相應(yīng)的降低了運行費用。他們還對靛藍(lán)染料廢水進行了H2O2聲化學(xué)氧化-間歇式活性污泥法處理,處理后出水水質(zhì)符合GB8978-88《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級標(biāo)準(zhǔn)。

  南京工業(yè)大學(xué)殷絢等采用超聲波處理揚子石化污水處理廠提供的剩余污泥,觀察超聲處理時間以及聲強對污泥結(jié)合水的綜合影響,發(fā)現(xiàn)超聲處理污泥在較低聲強和較短時間范圍內(nèi)能夠降低污泥的結(jié)合水含量,有利于提高污泥最終的脫水。

  天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院王芬等采用超聲波技術(shù)破解污泥絮體及污泥微生物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),使固體性有機物與胞內(nèi)物質(zhì)變?yōu)槿芙庑杂袡C物(SCOD)?疾霺COD溶出率隨超聲作用時間、聲強及聲能密度的變化情況發(fā)現(xiàn),SCOD溶出率隨超聲作用時間、聲強及聲能密度的增加而增加,在一定聲能密度下,SCOD溶出率隨時間延長呈線性增長趨勢,即污泥破解反應(yīng)遵從一級反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律。VSS的變化規(guī)律同SCOD溶出率的變化規(guī)律相似。利用多元統(tǒng)計學(xué)中t分布檢驗方法分析諸因素對破解效果所產(chǎn)生的影響,得出各因素影響程度從大至小順序為:超聲作用時間>聲能密度>聲強。

  他們還對影響超聲波作用的各個因素進行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):聲能密度為0.096W/mL時,超聲破解污泥的主要作用力是水力剪切力,羥基氧化幾乎不起作用;聲能密度為0.384W/mL時,水力剪切力與自由基氧化在超聲破解污泥反應(yīng)中所占的比例分別為80.85%與19.15%;聲能密度為0.72W/mL時,水力剪切力與自由基氧化在超聲破解污泥反應(yīng)中所占的比例分別為74.14%與25.86%。并得出結(jié)論,在各影響因素中,pH值對超聲破解污泥的效果影響最大。

  通過以上實例,可以發(fā)現(xiàn),超聲波在污泥處理中的應(yīng)用技術(shù)在國內(nèi)的研究已經(jīng)開始10余年了,而且在這一方面我們還需要做大量的研究工作從而摸索出較為科學(xué)的方法使其能夠更好的為污泥處理服務(wù)。

  2 結(jié)語

  我國城市生活污水廠污泥問題,只有通過綜合方案解決,最終落腳點仍是通過新技術(shù)來降低總運行成本,同時保證出水水質(zhì)。超聲波污泥預(yù)處理技術(shù)為污泥的減量化穩(wěn)定化和資源化提供了技術(shù)基礎(chǔ),并使他們成為一體。歐美的實踐經(jīng)驗表明,該技術(shù)在節(jié)省建造成本上具有不可比擬的優(yōu)勢,具有廣泛的應(yīng)用前景。

  結(jié)合我國國情,一方面,能源消耗大成為國民經(jīng)濟發(fā)展的制約因素,另一方面,作為可再生能源載體的污泥卻被當(dāng)作包袱令污水廠運營方大傷腦筋。新型超聲波污泥處理技術(shù)在降低能耗方面的突破為解決這一矛盾提供了一個好的方向,可以預(yù)期,該技術(shù)的推廣應(yīng)用將促進實現(xiàn)污泥罐小型化、污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化的統(tǒng)一。
 

超聲波技術(shù)在污泥處理中的應(yīng)用

2015-10-26  來源:論文網(wǎng) 


 

 
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首屆全國節(jié)水高新技術(shù)成果展即將開幕,同步舉行的節(jié)水時光云端活動周”也將于2022年11月15日10:00-12:00 、14:30-17:00,在云端與水務(wù)行業(yè)的專家朋友見面!    在這即將到來激動 會議預(yù)告| 國際水協(xié)會哥本哈根世界水大會成果分享系列網(wǎng)絡(luò)會議(第四期) 中國給水排水
國標(biāo)圖集22HM001-1《海綿城市建設(shè)設(shè)計示例(一)》首次宣貫會 國際水協(xié)會哥本哈根世界水大會成果分享系列網(wǎng)絡(luò)會議 直播時間:2022年11月3日 16:00—18:00 2022-11-03 16:00:00 開始
中國給水排水直播 會議預(yù)告 | 國際水協(xié)會哥本哈根世界水大會成果分享系列網(wǎng)絡(luò)會議 國合環(huán)境 精彩預(yù)告 | 黃河中上游水環(huán)境國際論壇·顆粒污泥水處理創(chuàng)新與應(yīng)用  來源:《中國給水排水》
全球環(huán)境科學(xué)高峰論壇系列講座( BEST):電活性微生物:生物地球化學(xué)循環(huán)、生物能提升、生物修復(fù)、金屬腐蝕以及新型電子設(shè)備    報告人:馬薩諸塞州州立大學(xué)-阿默斯特分校的Derek Lovley教授 彭永臻院士直播預(yù)告丨城市污水生物脫氮除磷新技術(shù)與發(fā)展/2022年中國污泥大會(第十三屆)/工業(yè)污泥大會/固廢大會/滲濾液大會
直播預(yù)告 | 8月21日 中外雨水管理經(jīng)驗和挑戰(zhàn)研討會 中國給水排水    留德華人資源與環(huán)境學(xué)會  潘伯壽博士,于1991年在德國卡爾斯魯厄大學(xué)獲工學(xué)博士學(xué)位。曾受聘德國GKW工程設(shè)計及咨詢公司,貝 清水繞村莊,農(nóng)家換新顏 山東加快推進農(nóng)村生活污水及黑臭水體治理--8月9日上午,山東省在日照市召開2022年全省東部片區(qū)農(nóng)村生活污水和農(nóng)村黑臭水體治理現(xiàn)場推進會,參會代表現(xiàn)場觀摩學(xué)習(xí)了嵐山區(qū)、高新區(qū)等
【水大會直播二位碼】中國污水處理廠提標(biāo)改造/污水處理提質(zhì)增效/排水管網(wǎng)、水環(huán)境綜合治理/再生水利用/水環(huán)境綜合治理大會目次及報告日程 威立雅應(yīng)對碳中和愿景的思路 原創(chuàng) Veolia 威立雅水務(wù)技術(shù)
《中國給水排水》第十八屆年會暨水安全保障及水環(huán)境綜合整治高峰論壇日程 污水千人大會參觀典型項目:長春英俊污水處理廠擴容提標(biāo)改造項目技術(shù)介紹
中國給水排水直播預(yù)告 | 排水系統(tǒng)數(shù)字孿生的核心:借助排水模型開啟全面診斷模式   竇秋萍  Vivian Dou   華霖富中國區(qū)總經(jīng)理 中國給水排水2022年中國污水處理廠提標(biāo)改造(污水處理提質(zhì)增效)高級研討會(第六屆)邀請函 中國給水排水2022年中國排水管網(wǎng)大會(水環(huán)境綜合治理)邀請函(污水千人大會同期會議)  中國給水排水
“高標(biāo)準(zhǔn)”下的蘇伊士工業(yè)園區(qū)污水解決方案     來源:中國給水排水直播平臺 水務(wù)企業(yè)如何實現(xiàn)智慧水務(wù)創(chuàng)新升級?這場直播告訴你:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專題第三期(汪秋婉 水務(wù)行業(yè)解決方案總監(jiān)):百度智能云開物-智慧水務(wù)行業(yè)創(chuàng)新與升級
重要線上培訓(xùn)| 城鎮(zhèn)排水管道養(yǎng)護與管理培訓(xùn)班你想知道的都在這里,6月9-11線上見! 城市供水管網(wǎng)的漏損跟蹤及定位分析解決方案SimOn-Water
中國給水排水直播: 2022中國給水排水線上大會|《深入打好城市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案》解讀/《基于管網(wǎng)模型的污水管網(wǎng)外水入流量和入流點估計》 中國給水排水直播報告題目:協(xié)同超凈化水土共治技術(shù)在流域河湖生態(tài)整體修復(fù)中的應(yīng)用     報告人:張亞非 教授     上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院教授,亞太材料科學(xué)院院士,長江學(xué)者特聘教授,SC
重要線上培訓(xùn):關(guān)于舉辦“《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50014-2021)宣貫  暨室外排水設(shè)計技能提升線上培訓(xùn)班”的通知 三位智慧水務(wù)專家同場直播 | 奧格科技 AWater 智慧水務(wù)解決方案云上分享會
中國給水排水直播 報告題目:“東京都下水道事業(yè)2021經(jīng)營規(guī)劃”解讀和思考   報告人:孫躍平,東京都立大學(xué)土木工程碩士,教授級高工,日本國家注冊技術(shù)士(P.E.Jp),亞太地區(qū)注冊工程師(APEC QDTX型智慧推流器 | 南京貝特環(huán)保通用設(shè)備制造有限公司
中國給水排水直播題目:污水提標(biāo)改造也能事半功倍  主講人: 程忠紅 蘇伊士亞洲   技術(shù)推廣經(jīng)理   特邀嘉賓:劉智曉,北京首創(chuàng)生態(tài)環(huán)保集團高級技術(shù)專家,教授級高工,工學(xué)博士。 直播贈送5套得利滿水處 【重要培訓(xùn)】關(guān)于舉辦2022非開挖頂管施工及探測培訓(xùn)班(在線培訓(xùn))的通知(專家日程)
2022年中國排水管網(wǎng)水環(huán)境大會:報告題目:“東京下水道事業(yè)2021經(jīng)營規(guī)劃”解讀和思考   報告人: 上海管麗建設(shè)工程有限公司 孫躍平 總經(jīng)理 /博士 中國給水排水直播:報告題目:集約快速型BFM用于雨季溢流污水的處理   報告人:青島思普潤水處理股份有限公司 副總經(jīng)理 吳迪 博士 ,男,正高級工程師,青島市高層次人才、享受市政府特殊津
國家發(fā)改委、工信部、生態(tài)環(huán)境部、住建部等:同臣環(huán)保-浙江紹興濱海污泥清潔化處置示范項目--2023中國污泥大會(第十三屆)參觀項目之一 題目:《得利滿水處理手冊》 系列講座  之  生物濾池 程忠紅    蘇伊士亞洲   技術(shù)推廣經(jīng)理 課程內(nèi)容包括十多種生物濾池介紹: ·         蘇伊士第六代生物濾池首發(fā)介紹 ·
報告題目:膜技術(shù)在飲用水水源污染因子處理中的研究及應(yīng)用  報告人:中國市政工程西北設(shè)計研究院有限公司副院長,高級工程師;注冊公用設(shè)備(給水排水)工程師,中國土木工程學(xué)會水工業(yè)分會機械設(shè)備委員會委員,全 直播題目:得利滿水處理手冊系列講座之 氣浮池 籍文法,南洋理工大學(xué)博士,蘇伊士水務(wù)工程市政總工
課程名稱:  蘇伊士云課堂  《得利滿水處理手冊》系列講座之 活性炭吸附池 會議主題:飲用水風(fēng)險性有機物控制(直播平臺:中國給水排水 cnww1985)
蘇伊士云課堂 -《得利滿水處理手冊》系列講座之  高密度沉淀池(轉(zhuǎn)發(fā)有獎) 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)科技活動周——“飲用水安全保障”科技大講堂系列活動
直播題目:威立雅水務(wù)技術(shù)——助力市政污水深度處理及提標(biāo)改造   報告人:威立雅亞太地區(qū)設(shè)計平臺中國區(qū)技術(shù)總監(jiān)  平文凱     國家注冊公用設(shè)備工程師(給排水專業(yè))、高級工程師 直播題目:威立雅用于地埋式污水處理廠的除臭通風(fēng)采暖的一體化設(shè)計  演講人:周立-威立雅水務(wù)工程(北京)有限公司商務(wù)經(jīng)理  ( 中國給水排水 直播平臺入口:微信公眾號cnww1985 )
中國給水排水直播:恒截流,堰溢流——德國截流井精確截流清污分流理念及中國實踐     陳亮,北京清源華建環(huán)境科技有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人,高級工程師,注冊公用設(shè)備工程師(給水排水),注冊公用設(shè)備工程師 題目:因地制宜的蘇伊士污水提標(biāo)改造解決方案    報告人 :籍文法,南洋理工大學(xué)博士,蘇伊士水務(wù)工程市政總工程師,十幾年工藝技術(shù)、工程設(shè)計和工程管理經(jīng)驗
題目:城市智慧水務(wù)與洪澇模擬    報告人 :王浩 院士  ,博士,教授級高工,博士生導(dǎo)師,中國工程院院士;現(xiàn)任流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室主任,中國水利水電科學(xué)研究院水資源研究所名譽所長;兼任 西安建筑科技大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院2021年碩士研究生招生宣傳 暨“推薦免試”及“萃英計劃”線上夏令營通知 直播時間:2020年9月20日 09:00—17:30 2020.09.20 09:00
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