スラッジ治療における超音波技術の適用

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人口の増加と環境保護の増加により、下水処理プラントは急速に増加し、生成されるスラッジの量も日々増加しています。産業廃水と家庭用廃水処理によって生成されるスラッジは、98％に近い水分含有量を持ち、腐敗が容易で、強い臭気があり、さまざまな汚染物質も含まれています。この種のスラッジの治療コストは非常に高いです。既存の治療技術によると、通常、下水処理プラントの総運用コストの15％〜30％と総投資の10％〜25％を占めています。その結果、一部の下水処理プラントはスラッジを直接排出し、生態学的環境に深刻な脅威をもたらします。したがって、新しい前処理技術を開発し、スラッジ脱水率を改善し、その後の生物学的治療を促進することが、スラッジ問題を解決するための鍵となります。 過剰なスラッジの超音波前処理は、スラッジ特性を変化させ、スラッジの安定性を改善し、スラッジの脱水性能を改善し、スラッジを促進して窒素とリンを吸収してスラッジのリサイクルを実現することができます。

1.超音波は、スラッジ構造を変更し、スラッジ活動を改善する可能性があります。

超音波は、スラッジフロックの構造を変化させ、細胞内物質を放出し、スラッジの分解性を高めることができます。 Cao Xiuqinなどは、超音波による細胞分解の程度を研究しました。結果は、0.5 w/mLの音響エネルギー密度で超音波処理後にスラッジの特性が変化したことを示しました。スラッジフロックを分解し、細胞内物質を放出し、スラッジの上清中の溶存化学酸素需要（SCOD）、NおよびPが大幅に増加しました。同時に、細胞内放出も観察されました。品質には、生化学的劣化性能が優れています。さらに、超音波とアルカリの組み合わせは、スラッジのフロック構造をさらに破壊し、スラッジの細胞外および細胞外物質を水相に入る可能性があるため、超音波だけを使用するよりも良い結果を達成します。スラッジ活性に対する超音波の効果は、超音波の照射時間に関連しています。スラッジの短期的な超音波照射では、超音波によって引き起こされる機械的せん断応力が細胞にわずかな損傷を引き起こし、細胞自体の固有の防御効果をもたらしました。それは、酵素の分泌が増加し、細胞の増殖が加速することを示したため、微生物の代謝活性が増加しました。スラッジ活動は、8時間の超音波照射後に最大に達し、24時間後に徐々にコントロールレベルに減少しました。

2。超音波はスラッジの安定性を改善する可能性があります

未処理のスラッジは非常に不安定であり、貯蔵プロセス中に物理的および化学的側面の変化が発生します。バクテリアと藻類は急速に増殖し、スラッジは浮かんで黒くなります。高強度の超音波は、スラッジ中の細菌を殺し、ウイルスを排除し、臭気を生成する物質を分解し、臭気の源を排除し、藻類を殺し、懸濁した固体を排除し、CODの溶解度を改善することができます。化学消毒と比較して、化学的蓄積効果を回避するだけでなく、スラッジの安定性を長時間改善し、病原体の拡散を効果的に防ぐことができます。中国の台湾のジャン（2000）は、0.11 w/mlから0.33 w/mlの間にしきい値があると考えており、それを超えて超音波は細菌を分解し、固体CODのかなりの部分を溶解状態に変換することができます。 Jeanは、40分間の超音波治療の後、0.33 w/mlの音響エネルギー密度未満で、従属栄養性細菌と大腸菌がそれぞれ82％および99％減少し、1時間後に12倍増加し、0.11 W/ml W/mlの音響エネルギー密度では、菌菌の変化が短縮されました。重要で、1時間以内にのみ。可溶性CODは、アクションの期間に関係なくほとんど変化しませんでした。中国の台湾でのChu（2001）は、0.11 w/mlの1時間の超音波エネルギー密度の後、ヘテロ栄養細菌と大腸菌大腸菌がそれぞれ30％、59％、40％、および64％減少し、20分後には異系性細菌と97％の標準性が低下しました。 w/ml。同時に、彼らはまた、細菌分解によって放出される有機物を調査しました。元のスラッジのBoD/COD = 0.66、およびSCOD/TCODは1％未満でした。音響エネルギー密度が0.11 w/mLの場合、SCODは2時間の超音波治療の後に40倍増加し、BOD/CODは0.66〜0.8の間で、細菌分解によって放出されるCODのほとんどが生分解性であることを示しました。

3.超音波はスラッジレオロジーを変化させ、スラッジ脱水性能を改善する可能性があります

超音波はスラッジのレオロジーを変化させる可能性があり、その影響程度は超音波状態に関連しています。低音響エネルギー密度と短時間の超音波治療は、スラッジの特定の耐性を低下させ、スラッジのレオロジーと脱水性能を高めることができます。しかし、高い音響エネルギー密度と長期治療は、スラッジの特定の耐性を高め、レオロジー特性を悪化させる可能性があります。スラッジのレオロジー特性は、スラッジの脱水性能を反映しています。レオロジー特性の変更は、スラッジの脱水速度を上げる便利な方法を提供します。高強度と短い時間で処理されたスラッジの粒子サイズは約80ミクロンです。スラッジの脱水性能が向上し、降水量が良好です。

音の強度が低い（600 w/m2未満）の超音波治療の時間は、スラッジの結合水分量を減らし、スラッジの脱水を促進するのに有益ですが、音の強度と延長の治療時間の増加の効果は悪化します。超音波周波数は20 kHz、平均音強度は約400 w/m2で、2〜4分間の超音波処理により、スラッジの結合水分含有量が含まれます。水分量は、16.7 g/gの乾燥ベースから2.0 g/g未満の乾燥ベースに減少しました。 Yin Huanなどの超音波治療は、スラッジの結合水分量を大幅に減らし、スラッジの脱水能力を改善し、スラッジ含有量を5％〜10％増加させ、最終的にスラッジ量を減らします。

スラッジプレートとフレームの圧力ろ過実験は、スラッジを治療するために凝集剤と組み合わせた超音波を使用して実施しました。結果は、超音波がスラッジの水分量をほぼ98％から81％に減らすことができることを示しています。スラッジの体積は最初の1/10に、超音波の強度は410 w/m2であり、2.5分間の超音波の治療条件はより良く、凝集剤の使用は0.7％の乾燥ベースからです。 0.6％の乾燥ベースに減らします。ヤン・ジンメイ等フィルターケーキの水分量は、超音波治療の7秒後に2.9％減少し、粘度と比耐性がそれぞれ10秒の超音波治療で29.4％および24.2％減少し、15秒後のスラッジ沈降率は元のスラッジの3.7倍でした。超音波と凝集剤の組み合わせは、スラッジの脱水と堆積の性能を改善し、凝集剤を減らすことができます。半分以上。

4.超音波は、スラッジの窒素とリンの増加を促進することができます。これは、スラッジのリサイクルを助長します。

北京建築工学研究所のCao XiuqinとChen Wangjunは、超音波治療時間の延長により、スラッジクリア液の有機窒素含有量が急速に増加することを示しています。その理由は、超音波キャビテーションによって生成されるせん断力が細胞を分解し、細胞内のタンパク質とアミノ酸を放出するからです。アンモニア窒素と硝酸窒素の含有量は、超音波時間の伸長とともに増加します。これは、超音波キャビテーションによる有機窒素の一部の窒素および硝酸窒素への変換によるものです。また、スラッジ中のリン化合物と窒素の含有量は、超音波の作用下で同様に変化したことがわかった。窒素とリンの含有量の増加は、スラッジのリサイクルにとって有益です。自然に形成された土壌と比較して、都市の土壌は有機物含有量が少なく、利用可能な栄養素が低くなります。超音波で処理されたスラッジは、農地、林業、牧草地の肥沃度を高めるために使用できます。文献によれば、スラッジが土壌の表面に塗布されてから1年後、土壌の表面20 cmでの総窒素、利用可能な窒素、および総リンの内容物が大幅に増加し、土壌のバルク密度、水貯留能力、および隔離もある程度改善しました。超音波で処理された下水スラッジが、乾燥、半乾燥、生理食塩水、鉱山の土地、鉱山の荒れ地または砂漠地域の改善に使用できる場合、それは生態学を保護し、現代の時代に利益をもたらす尺度になります。

5。結論

超音波技術を使用してスラッジを治療することは、スラッジの削減、無害性、資源利用を助長し、社会的、環境的、経済的に大きな重要性を持っています。スラッジの低頻度および低用量の超音波治療は、スラッジの活性を高め、スラッジフロックの構造を変化させ、スラッジ微生物ミセルから結合した水を放出し、スラッジの脱水性能を改善することができます。高強度の超音波は、スラッジで細菌を殺し、ウイルスを排除し、CODの溶解度を向上させることができます。現在、超音波スラッジの減少に関する国内および外国の研究は、主に嫌気性および有酸素スラッジの減少を促進する超音波状態の影響、およびスラッジの物理的、化学的、生物学的特性に対する超音波の影響にあります。