污泥超声预处理的机理性研究

【摘要】污泥厌氧消化是我国目前最常用的污泥稳定处理工艺,但污泥水解反应是污泥厌氧消化的限速步骤,有必要对污泥进行预处理,破坏污泥絮体结构及细胞,提高污泥的可生化性。超声波作为一种高效环保的污泥预处理方法在国内外均有工程运用,具有广阔的应用前景。本文从超声作用机理出发,利用计算机模拟空化气泡运动,分析超声条件对空化效果的影响。采用初沉污泥为研究对象,研究不同超声条件下污泥的破解效果,分析污泥超声破解的主要途径与增效措施。结果如下：(1)超声空化泡的运动模拟结果表明,污泥破解时较佳的控制条件为：采用低频(20KHz)的超声波,一定范围(5.065×105Pa～20.26×105Pa)的超声声压,提供初始半径为1μpm～50μm的空化核,一定浓度范围(最佳浓度范围为5.7g/L～22.9g/L,其粘度为1.0×10-3Pa·s～5.0×10-3Pa·s)的污泥。(2)虽然热效应对超声污泥破解的贡献很小,但超声波热效应所消耗的超声输出功率较大,0.215W/mL超声30min时,超声波热效应所消耗的功率为超声波输出功率的41.34%。控温(如冰浴等)不利于超声效果。若能减小超声热效应的能量耗散,如采取隔热保温措施,污泥SCOD值可提高约18.4%,将有助于节约能源,提高超声效果。(3)声能密度为0.215W/mL时,水力剪切力和自由基氧化效应对初沉污泥超声破解的贡献率分别为82.91%、17.08%。污泥超声破解的主要途径是超声空化效应产生的水力剪切力的机械作用,自由基氧化效应对污泥超声破解的贡献很小。(4)与不曝气单纯超声相比,在曝气强度分别为11.7-35L/min时曝气5min,曝气后超声SCOD及SCOD溶出率基本不变,曝气难以提高污泥超声破解效果。
【作者】汤曼琳；
【导师】田晴；
【作者基本信息】东华大学，环境工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】超声空化；数值模拟；污泥预处理；

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