超声波预处理污泥研究进展_李丹阳

超声波预处理污泥研究进展李丹阳陈刚(深圳市危险废物处理站,深圳518049)张光明(清华大学深圳研究生院,深圳518057)摘要就近年来超声波技术在污泥预处理方面的研究成果进行了综述,介绍了超声波处理的机理、效果以及已取得的研究成果,并讨论了该技术存在的问题和今后的发展趋势,提出超声波预处理技术不但能解决城市污泥的处理问题,而且经济高效,具有重大社会、环境和经济效益。关键词污泥预处理超声波TheresearchprogressinultrasonicpretreatmentofsludgeLiDanyangChenGangZhangGuangming(ShenzhenHazardousWastesTreatmentStation,Shenzhen518049)(ShenzhenGraduateSchool,TsinghuaUniversity,Shenzhen518057)AbstractThispaperreviewscurrentadvancesinultrasonictechnologyofsludgepretreatment.Themecha-nisms,effects,results,problemsandpotentialdevelopmentsarediscussed.Theultrasonictechnologyiseconomicandefficientpretreatmentofsludge;itbringsenvironmental,socialandeconomicbenefits.Keywordssludge;pretreatment;ultrasound收稿日期:2002-12-25作者简介:李丹阳(1973～),女,工程师,主要从事固体废物的处理处置工作。1前言据不完全统计,2000年我国的城市污泥排放量达到千万吨。随着污水处理厂的普及,这类污泥还将继续以较高的速度增加。污泥含水量高(～98%)、易腐烂、有强烈的臭味,并且含有多种污染物质。处理费用昂贵,一般约占污水处理厂总运行费用的15%—30%,占总投资10%—25%,致使一些污水处理厂将污泥直接排放,对生态环境造成严重的威胁。污泥处理处置已成为困扰污水处理厂和全社会的重大问题,其关键是含水量过高,经机械脱水后仍有～80%,后续处理处置十分困难[1]。开发新的预处理工艺,提高污泥脱水率、促进后续生物处理,不但可以解决城市污泥的处理问题,减少污水处理厂运行费用,而且可以保护环境,回收资源和能源,具有重大的社会、环境和经济效益。2城市污泥结构分析城市污泥是城市污水处理的副产物,其基本组成为水90%—99%和固含物1%—10%,其中,固含物中含有大量有机成分(>60%)。污泥是固体颗粒、微生物、有机高分子和阳离子的混合[2]。固体颗粒(～2μm)作为核心,吸附了大量微生物,形成小的碎片(～15μm)。微生物细胞释放出的有机高分子如糖类、有机酸、核酸、蛋白质和脂类等组成疏松的三维结构,阳离子(尤其是钙、镁离子)则起架桥作用将这些有机高分子联系起来,最后形成多孔菌胶团(～150μm)[3]。污泥中所含的水可以分为自由水(～70%)、菌胶团包含水(～27%)、毛细管水(～1%)和结合水(～1%)[4]。3城市污泥预处理现状城市污泥具有高含水量和不稳定性,需要预处理。预处理的方法主要包括重力沉降、调节和机械脱水[5]。重力沉降可使污泥中固含物重量比从～2%提高到～5%,通常采用厌氧、好氧、加石灰、加热和冷溶等方法调节[6],工艺复杂,费用较高,部分污水处理厂未采用。机械脱水是污水处理厂的必备,常用方法有普通过滤、压滤、真空过滤和离心等。脱水后污泥固含量约为15%—30%,若脱水前调节工艺,可提高到40%—55%。膜过滤是新兴的泥水分离工艺,目前尚在研究阶段。有报道指出脱水是污泥处理中费用最昂贵的一步。厌氧发酵是污泥调节和处理中常用的方法,其优点是处理量大、能耗低、第4卷第8期环境污染治理技术与设备Vol.4,No.82003年8月TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControlAug.2003沼气可进一步用于发电回收能源,而且适用性广泛。然而厌氧发酵周期较长(～20d),占地面积大,建设投资和管理费用相应上升。超声波预处理可以较好地破坏菌胶团结构,提高污泥脱水性,甚至取消调节和机械脱水步骤,缩短厌氧发酵时间,因此引起广泛的兴趣。4超声波机理超声波泛指频率在16kHz以上的声波,是物质介质中的一种弹性机械波,能在水中产生一系列接近于极端的条件,如急剧的放电、产生瞬间的局部高温(几千度)和高压(几百个大气压)、超高速射流等[7]。质点加速度、冲击波和射流、高温高压可破坏物质结构,改变其物理化学性质,这是