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鼓泡塔污泥臭氧化效率及影響因素分析
來源： 發(fā)布時(shí)間：2020-02-28 瀏覽次數(shù)：
摘要：
采用鼓泡塔反應(yīng)器開展污泥臭氧化研究,考察了臭氧濃度、污泥濃度、臭氧投加量對(duì)污泥溶胞和有機(jī)物釋放的影響規(guī)律.結(jié)果表明,
污泥臭氧化在實(shí)現(xiàn)較高溶胞速率的同時(shí)對(duì)釋出 COD 的礦化作用明顯,造成臭氧化效率下降.基于響應(yīng)面分析,發(fā)現(xiàn)各影響因素對(duì)污泥溶胞速率和 COD 釋放速率的顯著性排序分別為:臭氧濃度>污泥濃度>臭氧投加量,臭氧濃度>臭氧投加量>污泥濃度,且存在交互作用效應(yīng);建立了相關(guān)多元二次回歸模型并進(jìn)行了有效性驗(yàn)證,獲得了各影響因素之于污泥臭氧化的很佳反應(yīng)條件.
 
1、介紹
剩余污泥減量是當(dāng)前亟待解決的環(huán)境和社會(huì)問題.污泥溶胞—隱性生長污泥減量技術(shù)具備環(huán)境安全、操作方便、減量效果顯著等優(yōu)點(diǎn).臭氧/氯氣氧化、機(jī)械壓力/超聲、酸/堿等均能破解細(xì)胞,其中臭氧化方法因其氧化能力強(qiáng)、反應(yīng)副產(chǎn)物少、能改善污泥沉降性等特點(diǎn)而備受矚目. 
 
目前,臭氧化設(shè)備的投資及制備成本仍然偏高.同時(shí),由于臭氧難溶于水,根據(jù)雙膜理論認(rèn)為臭氧的擴(kuò)散傳質(zhì)阻力主要集中于液相.為此,現(xiàn)有的研究主要從反應(yīng)裝置和運(yùn)行參數(shù)入手,圍繞污泥臭氧化的特點(diǎn)開展反應(yīng)機(jī)理、傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)等研究,以期通過提高氣液傳質(zhì)和臭氧利用效率,實(shí)現(xiàn)其與污水生物處理單元的耦合與污泥減量.蔣軼鋒等、王正等考察了臭氧濃度、污泥濃度、臭氧投加量、混合液高度、氣泡尺寸等對(duì)臭氧傳質(zhì)效率的貢獻(xiàn),并建立了相關(guān)數(shù)學(xué)模型;汪啟光[11]剖析了污泥臭氧破解機(jī)理及主要作用途徑,認(rèn)為臭氧投加量、臭氧濃度與固相 COD 的釋放成正比;趙玉鑫等考察了臭氧投加量、pH 值和污泥濃度對(duì)有機(jī)物釋放的影響,獲得了污泥溶胞的臨界臭氧投量;吳聲東等以溶出 COD 為控制指標(biāo),分析表明影響臭氧化溶胞效率的順序?yàn)槌粞鯘舛?gt;作用時(shí)間. 
 
考慮到臭氧化污泥溶胞反應(yīng)相對(duì)緩慢、持續(xù)時(shí)間較長,本文將采用底部安裝有 10µm 微孔曝氣頭的新型氣提式鼓泡塔接觸反應(yīng)器,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣相高度分散、相際接觸表面大、傳質(zhì)系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn).相比先前研究,該體系有望進(jìn)一步增強(qiáng)污泥破解速率,縮短反應(yīng)時(shí)間.同時(shí),考察系統(tǒng)中污泥濃度、臭氧濃度、臭氧投加量等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)臭氧化過程和效率的影響;結(jié)合響應(yīng)面分析,探討各因子對(duì)污泥溶胞及其有機(jī)物釋放速率的顯著性影響與交互作用效應(yīng),以摸清污泥臭氧化的一般性規(guī)律及優(yōu)化方法.
 
2、污泥臭氧化裝置
污泥臭氧化試驗(yàn)裝置示意
1.臭氧發(fā)生器 2.氣體流量計(jì) 3.三通閥 4.臭氧吸收瓶 5.臭氧檢測(cè)瓶6.鼓泡塔 7.安全瓶 8.排放口
 
3、結(jié)論
3.1 鼓泡塔內(nèi)污泥臭氧化可獲得較高的溶胞速率,但對(duì)釋出有機(jī)物的氧化作用明顯,造成臭氧和COD 的雙重?fù)p耗.
3.2 基于響應(yīng)面分析,臭氧濃度對(duì)溶胞速率和TCOD 釋放速率的影響很為顯著,且其與臭氧投加量的交互作用對(duì)溶胞速率影響顯著,初始污泥濃度對(duì) TCOD 釋放速率幾無影響.
3.3 按各因素的影響顯著性排序,對(duì)于污泥溶胞速率:臭氧濃度>污泥濃度>臭氧投加量;對(duì)于TCOD 釋放速率:臭氧濃度>臭氧投加量>污泥濃度.
3.4 建立了溶胞速率和 TCOD 釋放速率的多元二次回歸模型,在臭氧濃度 21mg/L、污泥濃度10.49g/L、臭氧投加量 0.011gO3/gMLSS 的很佳反應(yīng)條件下,溶胞速率和 TCOD 釋放速率的預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值吻合,表明模型具有一定指導(dǎo)意義.  

作者：蔣軼鋒 ,黃曉楠,金云珍 (1.浙江工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院,浙江 杭州 310014；2.溫州市甌海區(qū)城市管理與行政執(zhí)法局,浙江 溫州 325006)