正交实验优化超声波预处理污泥的工况研究-郑莉

第4卷第11期环境工程学报Vo.l4,No.112010年11月ChineseJournalofEnvironmentalEngineeringNov.2010正交实验优化超声波预处理污泥的工况研究郑莉1孙水裕1*许燕滨1李楚华2童文锦1姚炜婷1(11广东工业大学环境科学与工程学院,广州510006;21广州沥窖污水处理厂,广州510290)摘要在污泥浓度为9915mg/L时,选取超声频率、超声声强和超声时间3个因素设计正交实验,以污泥破解度(DDSCOD)、污泥好氧率(SOUR)和脱氢酶(DHA)活性作为指标,对超声波预处理的工况进行了优化。研究结果表明,最佳的超声预处理参数组合为:超声频率28kHz,声能密度0115W/mL,超声时间10min。此外,研究还发现不同浓度的污泥,对应的最佳超声组合参数也不同。关键词超声波污泥预处理正交实验参数优化中图分类号X705文献标识码A文章编号1673-9108(2010)11-2613-06AstudyonoptimalultrasonicconditionsforsludgepretreatmentwithorthogonalexperimentsZhengLi1SunShuiyu1XuYanbin1LiChuhua2TongWenjin1YaoWeiting1(11FacultyofEvrionmentalScienceandEngineering,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou510006,China;21GuangzhouLijiaoSewerageTreatmentPlant,Guangzhou510290,China)AbstractThepurposeofthisstudyistooptimizetheultrasonicconditionsforsludgepretreatmentatacon-centrationof9915mg/L.Inthisstudy,theultrasonicpretreatmentparameterssuchasultrasonicfrequency,in-tensity,andtreatmenttimewereevaluatedthroughorthogonalexperimentsbasedonDDSCOD,SOURandDHA.Theresultsindicatedthattheoptimalconditionsofultrasonicpretreatmentwereasfollows:ultrasonicfrequencyof28kHz,ultrasonicintensityof0.15W/mL,andultrasonictreatmenttimeof10min.Itwasfoundthatdiffer-entsludgeconcentrationscorrespondedtodifferentoptimalultrasonicpretreatmentconditions.Keywordsultrasound;sludgepretreatmen;torthogonalexperiments;parameteroptimization基金项目:广东省教育部产学研合作专项基金资助项目(2008B090500253)收稿日期:2009-11-06;修订日期:2010-01-18作者简介:郑莉(1982~),女,博士研究生,助理实验师,主要从事资源清洁利用和环境微生物学的教学与研究工作。E-mai:lzhengli8244@126.com*通讯联系人,E-mai:lsysun@gdut.edu.cn剩余污泥是污水生物处理的最终产物。它含有重金属、病原菌、有机污染物及其他有害物质,如果不进行妥善处理,可能造成严重的二次污染[1]。随着污水处理设施的进一步普及、处理量的增加、处理标准的提高和处理功能的拓展,污泥的产生量将会大幅度地增加。污泥的处理与处置将成为环境领域的一大难题。目前,污泥预处理技术主要有机械破碎、超声波破碎、热水解、酶处理及酸碱处理[2],其中酶处理成本高,酸碱处理存在设备腐蚀问题[3],而超声波在细胞破碎方面具有高效稳定、无二次污染的优点,而越来越受到人们的关注。利用合适频率和强度的超声波预处理污泥,破碎污泥絮体,促进有机物释放出来,提高其可溶性,同时还能促进生物体的代谢,提高其生物活性[4],从而强化微生物内源呼吸过程。目前国内外有很多关于超声波预处理污泥的研究报道[5,6],Xie等[7]研究发现,用声强度为012W/cm2,辐射时间为10min的超声处理后,污泥的生物活性达到最大。但丁文川[8]研究发现,污泥的浓度会影响超声处理效果。不同污泥所对应的超声预处理最佳参数组