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　　源头减量、强化脱水、高级厌氧消化背景22025/2/19城市污水厂三大问题大量剩余污泥无处可去，处理成本高昂TN难以达标（碳源不足）能耗过高32025/2/19剩余污泥产量大（源头减量）含水率高（强化脱水）高含碳（可以做内碳源、生产沼气回收能源）2025/2/194城市污水厂三大问题之超声波助力解决方案剩余污泥产量高超声波污泥溶胞-隐性生长，源头减量超声波强化污泥脱水，降低含水率TN不达标超声波破解污泥，提供内碳源能耗高超声波预处理污泥-高级厌氧消化，回收能源2025/2/195超声波技术原理62025/2/19超声（US）：频率16kHz以上由一系列疏密相间的纵波构成；连续压缩曾和疏密层交替形成弹性波。超声波是什么2025/2/197超声波在污泥中强化传质作用：超声波在介质中传播时，加速度可以超过重力加速度的5～10万倍。超声空化作用：超声波辐照液体时，使分子间的吸引力在疏松的半周期内打破，形成空化泡，在较大的声强(10W/cm2）作用下，在声波负压相中，空化泡迅速扩大，在正压相中，被迅速压缩至崩溃。污泥絮体结构被打破。冲击波理论：空化泡破裂瞬间产生冲击波，速度高达300m/s.2025/2/198超声波设备2025/2/199剩余污泥源头减量—

　　超声波污泥溶胞-隐性生长102025/2/19技术原理2025/2/1911部分回流污泥超声溶胞生物处理二沉池出水剩余污泥絮体破坏细胞破壁122025/2/19菌胶团被打破，平均粒径从~100um降低到~10um架桥离子Ca，Mg释放到水中1.超声后污泥的破解率提升明显。2.污泥的SS大幅度的减少。3.污泥的VSS也显著减少。2025/2/1914超声辐照显著提升污泥组成包括：多糖、蛋白质、DNA的浓度增加值。1.蛋白质2.多糖3.DNA2025/2/1915SCOD更多来自EPS而非微生物本身分解LB-EPS基本剥离，slime-EPS，TB-EPS有不同程度剥离2025/2/1916

　　O-H伸缩振动吸收峰脂质类分子中C-H的伸缩振动吸收峰蛋白质分子中C=O的伸缩振动吸收峰蛋白质分子中N-H的伸缩振动吸收峰多糖分子中C-C和C-O的伸缩振动吸收峰不同处理下光谱学特性：改变蛋白质，多糖，脂类物质的浓度、比例，不改变基本性质PeakA

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　　类蛋白荧光峰不同处理下EEM荧光光谱受多种因素影响192025/2/19污水COD、氨氮、TN去除率基本不受影响，出水总磷有一定上升。水中重金属轻微上升，泥中重金属含量基本不变，但存在形式更稳定2025/2/1920系统运行参数2025/2/1921超声能够显著的减少剩余污泥的产量，并且不同功率的作用效果不同。在不影响污水COD、TN处理效果的前提下，实现了32-64%的污泥减量。2025/2/1922污泥溶胞比例非常重要。3/14sludgesonicated破解总量污泥表观产率（mg/L·d）减量效率（%）空白2227%1791914%1164821%856228%25892025/2/1923微生物菌种群多样性有所提高。UnculturedSaprospiraceaebacterium,Unculturedbetaproteobacteria,UnculturedBacteroidetesbacterium始终处于优势菌群的地位。2025/2/1924预计成本经中试运行计算，以80%污泥计（消灭）投资成本：10-20万/吨污泥电耗：20-40kWh/吨污泥2025/2/1925小结超声波可有效破坏污泥絮体结构，剥离胞外聚合物，释放胞内物质部分污泥超声溶胞后回流到污水处理工艺段，可被有效降解，总的剩余污泥产量极大下降过度破解不但增加能耗，而且降低污泥活性，不利于污水处理过程适宜的破解不影响COD去除，有利于脱氮，由于剩余污泥排放减少TP去除受一定干扰。262025/2/19超声波强化污泥脱水（减容）272025/2/19技术原理2025/2/1928超声调理机械脱水浓缩剩余污泥（一沉+二沉）污泥中的水70-80%间隙水—又称自由水，重力浓缩可以去除10-20%毛细水3-5%表面吸附水2-3%内部水292025/2/19低强度瞬时絮体更密实，间隙水与吸附水下降时间过长反而再度松散，吸附水上升2025/2/1930瞬时处理架桥离子不变超声处理后水分发布发生改变污泥粘度相应改变2025/2/1931超声波预处理-离心2025/2/1932与离心组合瞬时低强度有利，反之不利超声波处理后+PAM污泥1对固含量的提升没有意义污泥2加絮凝剂减少结合水、促进脱水，PAM最佳2025/2/1933超声波预处理-板框2025/2/1934超声-板框压滤可实现50%含水率，无需混凝剂2025/2/1935加药大大提高进泥质量和形成的泥饼的质量超声波+加药，泥饼的含水率降低，泥饼质量升高超声波不加药，脱水效果相当，泥饼质量低不同污泥最佳处理时间不同2025/2/1936超声波破解部分剩余污泥作为反硝化碳源372025/2/19技术原理2025/2/1938反硝化浓缩池部分剩余污泥选择性破解作为内碳源排放39污泥破解后，COD、N、P均会被释放到水中，但控制一定的操作参数，可以使得C的释放远远高于N、P，从而可以作为内碳源使用。（注意C/N/P比例）2025/2/19不同污泥释放的C/N/P不同，但C/N比均远远高于进水。2025/2/1940EPS中的多糖特别容易被剥离2025/2/1941污泥破解后，溶解到上清液中的碳源较易被微生物利用，对脱氮有明显提升，对COD、TP去除基本没有影响。2025/2/1942对微生物群落结构有一定影响，脱氮除磷菌丰度上升，Proteobacteria逐渐增加，Bacteroidetes基本稳定，Chloroflexi和TM7则下降2025/2/1943超声溶胞-高级厌氧消化442025/2/19技术原理2025/2/1945超声溶胞厌氧消化浓缩污泥附送消毒效果462025/2/19污泥破解液的可生化性很好2025/2/1947污泥破解液vs

　　污泥厌氧消化时间缩短到10天，产甲烷提高50%以上，达到理论值的90%482025/2/19VSS去除率显著上升沼液中氨氮浓度明显上升2025/2/1949总结剩余污泥源头减量

　　部分回流污泥溶胞-隐性生长剩余污泥强化脱水全部剩余污泥弱超声调理-脱水剩余污泥作为内碳源强化反硝化部分剩余污泥选择性破解剩余污泥高级厌氧消化产沼气全部剩余污泥溶胞2025/2/1950

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