污泥超声破解效应及厌氧消化性能研究
超声波破解剩余污泥的研究
超声波破解剩余污泥的研究【摘要】超声波处理法是机械破解污泥细胞的一种，属于物理方法。
该法操作简单、污泥破解速度快、适用范围广，不会对环境造成二次污染。
本文采用超声波技术破碎城市污水处理厂的剩余活性污泥，研究了不同作用时间超声处理后污泥微观结构的变化，以及上清液中COD的变化规律。
研究结果表明，超声波破碎污泥絮体结构及细胞的效果明显，使其有机物质释放进入液相中，COD 随超声作用时间增加而增加。
【关键词】超声波；污泥Research on Ultrasonic Disintegration of SludgeXu yu Zhu guang-feng Tang yi-zheng Lou cheng-gan（Hangzhou Applied Acoustic Research Institute Zhejiang Hangzhou 310012）【Abstract】Ultrasound is a physical process has been used for sludge cell rupturing.The method has advantages of simple operation，sludge distintegration speed，wide application range，will not cause secondary pollution to the environment.This study was based on ultrasonication equipment used for pretreatment thickened waste activated sludge.The experimental was observed the change of floc structure，COD，TN and TP at different ultrasonic time.As a result，the ultrasonic rupture the cell wall in evidence and facilitate the release of intracellular matter to the aqueous phase.The COD，TN and TP release was proportion of sonication duration.【Key words】Ultrasonic；Sludge0.引言随着世界经济的发展，城市污水排放量日益增多，污泥产量也随之提高，对污泥处置成为各国的难点。
超声破解促进污泥两相厌氧消化产气性能研究.
其细胞破壁 , 释放胞内有机质 ;声能密度越大 , 破解时 间越长 , 污泥接受的有效超声功率越大 , 与之对应的 水力剪切作用越强 , 污泥分解越彻底 , 溶解性有机物 增加越多 。 2.1.2 超声破解对污泥其他组分的影响
超声破解试验还考察了 pH 值 、VFA 和 NH3-N 的 变化情况 。 污泥经超声破解后 , pH 值有所下降 , VFA 和 NH3-N 上升 。 以 pH 值为 6.46 , VFA 为337 mg L , NH3-N 为 415 mg L 的污泥为处理对象 , 在超声频率为 28 kHz , 声能密度为0.2 W mL条件下超声破解60 min , pH 值下 降至 6.37 , VFA 和 NH3-N 分别上升为635和 555 mg L , 后两者分别增加 88.4 %和 33.7 %。 分析认 为 , 污泥在超声破解过程中 , 由于微生物细胞破壁 , 胞 内多聚物溶出 , 形成小分子有机酸 , 引起 pH 值下降 ; 小分子有机酸易于被产氢 、产乙酸菌利用 并转化为 H2 、CO2 和乙酸等 , 使得 VFA 增加 ;而 NH3-N 的增加 是由污泥破解过程中溶解性有机物迅速增多造成的 。
超声破解污泥的实验研究
生物． 经过脱水后的污泥有臭味 ， 若处理不 当， 会随雨水等
进入水 体 ， 二次 污染 ． 泥 破 解 目的是 破坏 污 泥 的结 引起 污
构及细胞壁 ， 使污泥絮体结构发生变化 ， 污泥细胞 内含物 流出， 进入水相， 变难降解 的固体性物质为易降解的溶解 性 物质 ． 。
本文 主要 目的是 通 过 对 反应 器 声 场 的测 定 和 超声 破 解 反应过 程 中污泥 内含 物 的释 放效 果 、 响 因素 的研究 ， 影 对 污泥超 声破解 技术 进行 探索 性研究 ， 识污 泥超 声 破解 认 的机理 ， 为应 用污泥 的超 声破 解方法 ， 促进 污泥 稳定 化 、 减 量 化和资 源化技术 ， 为污 泥处 理作前 期基 础性 研究工 作．
频复合 、 组合 、 单频方式对 污泥滤波的 Ｃ Ｄ Ｎ ３一Ｎ、Ｐ的影响． Ｏ 、Ｈ Ｔ 实验 结果表明双 频组合超 声相 对单频 超声作 用效果要好 ， 单频超 声作 用时 ， 低频效果较好 ， 并对 其原 因进行 了分析． 关键词 ： 声场 ； 污泥滤液 ； 污泥破 解； 双频超声
中图分 类号 ：４６ ０ ２
会形 成驻 波 ， 随着 电功 率 的增 大 空 化 效果 逐 渐增 强 ． 空 从
化强度的角度来看 ， 空化强度反映了单个空化泡闭合时产
■■■
（ ）０ ｔ ， Ｗ ａ２ １ ｚ１ ｄ ０ （ ）０ Ｈｚ ０ ｂ２ ｋ ， Ｗ ２ （ 】 ０ Ⅱｚ ０ ｃ ２ ｋ ’ ｗ ３
＋
生的能量大小． 空化点的密集程度和直径在整体上都呈现 出减小的趋势 ， 这是因为声波在反应器中传播时随着传播 距离的增加声波能量在逐渐衰减 ， 使得声场和空化场的强
（ ）双频 （０ ） ａ ３Ｗ
污泥超声破解对高温厌氧消化的促进作用研究的开题报告
污泥超声破解对高温厌氧消化的促进作用研究的开题报告一、题目：污泥超声破解对高温厌氧消化的促进作用研究二、研究背景和意义：随着城市化进程的加快，污水处理厂处理的废水越来越多，致使处理厂中产生大量的污泥。
传统污泥处理方式为厌氧消化或好氧消化等，但这些处理方式存在着污泥处理效率低、能耗高、运营成本高等问题。
因此，研究新型的污泥处理技术具有重要的现实意义。
超声波在杀菌、破解细胞壁等方面具有广泛的应用，现已被广泛应用于污泥处理中。
超声波破解方法能够快速、彻底地高效破解污泥细胞和胞壁，从而释放有机物，加速厌氧消化过程，提高处理效率和质量。
近年来，研究表明，加入超声波破解技术的厌氧消化方式可以提高污泥的稳定性和降解率，同时减少了处理时间、能耗和污泥渣量等。
因此，本研究旨在探究超声波破解对高温厌氧消化的促进作用，为污泥处理提供新的技术手段，进一步推进污水处理技术的发展。
三、研究内容和方法：1.研究目的：本研究旨在探究超声波破解对高温厌氧消化的促进作用，从而提高污泥处理效率和质量。
2.研究内容：（1）对比不同超声波破解条件下高温厌氧消化的污泥处理效果，并优化最佳破解条件。
（2）探究超声波破解对污泥微生物群落结构的影响。
3.研究方法：（1）实验室试验：将不同超声波破解条件下的污泥分别进行高温厌氧消化处理，并对处理后的污泥进行污泥稳定性、降解率、气体产量等参数分析。
（2）分子生物学技术：采用PCR-DGGE技术对处理前后污泥微生物群落结构进行分析。
四、预期结果和创新点：本研究预期结果为探究超声波破解对高温厌氧消化的促进作用，进一步提高污泥处理效率和质量。
本研究具有以下创新点：（1）研究超声波破解对高温厌氧消化的促进作用，为污泥处理提供新的技术手段。
（2）采用PCR-DGGE技术对处理前后污泥微生物群落结构进行分析，可以更全面、准确地把握超声波破解对污泥微生物群落结构的影响。
五、研究进度安排：（1）第一年：研究超声波破解对高温厌氧消化的促进作用及其最佳破解条件的探究。
超声波破解剩余污泥的试验研究
ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗｅ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｕ ｍ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｓ ｆ ｏ ｌ ｌ ｏ ｗ ｓ ：ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｉ ｍｅ １ ０ ｍｉ ｎ，ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ２ ０ ｋ Ｈｚ ，ｕ ｈ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ６ ０ ０ Ｗ
所考察的四个因素对污泥破解效果的影响顺序为超声时间超声脉冲比超声频率超声功率超声时间对肽聚糖浓度的影响非常显著超声频率对肽聚糖浓度的影响显著超声脉冲比对肽聚糖和总磷浓度影响显著超声功率对各项指标影响均不显著
第４ １卷 第 ４期
２ ０ １ ３年 ４月
化
学
工
程
Ｖｏ ｌ ＿ ４１ Ｎｏ． ４ Ａｐｒ ． ２０１ ３
ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ．Ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｓ ｓ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｓ ｏ ｌ ｕ ｂ ｌ ｅ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ｄ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ（ Ｓ Ｃ Ｏ Ｄ） ，ｔ ｏ ｔ ａ ｌ ｐ ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ｏ ｒ ｕ ｓ（ Ｔ Ｐ ） ， ａ ｍｍ ｏ ｎ ｉ ａ ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ， ｎ ｉ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ， ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ ， ｎ ｕ ｃ ｌ ｅ ｉ ｃ ａ ｃ ｉ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｅ ｐ ｔ ｉ ｄ ｏ ｇ ｌ ｙ ｃ ａ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ａ ｎ ｔ
超声波强化污泥水解及厌氧消化进程研究
北京建筑工程学院硕士学位论文超声波强化污泥水解及厌氧消化进程研究姓名：陈爱宁申请学位级别：硕士专业：市政工程指导教师：曹秀芹20081201在ＮａＯＨ添加量为８—１６ｇ／１００９ＴＳ时，可将４０％的ＴＣＯＤ转化为ＳＣＯＤ；而在Ｃａ（ＯＨ）２添加量为１４．８ｇ／１００９ＴＳ时，转化率仅为２０％。
因此，低剂量的ＮａＯＨ预处理对污泥的溶解效果比Ｃａ（ＯＨ）２的处理效果更为显著。
Ｌｉｎ等人【１５】比较了投加污泥含固率为１％无预处理、污泥含固率１％ＮａＯＨ投加量为２０ｍｅｑ／Ｌ、污泥含固率１％ＮａＯＨ投加量４０ｍｅｑ／Ｌ及污泥含固率２％ＮａＯＨ投加量为２０ｍｅｑ／Ｌ四种条件下污泥厌氧消化的变化情况，在污泥停留时间为１０天时，污泥中ＣＯＤ去除率分别为３８，４６，５ｌ和５２％。
经预处理后污泥的产气量较未经预处理的分别高出３３，３０和１６３％。
（２）臭氧预处理臭氧是一种强氧化剂，利用臭氧的强氧化性，可以将部分污泥矿化为二氧化碳和水，同时，一部分污泥溶解为生物可降解性的物质。
利用臭氧氧化破解污泥，可以改善污泥厌氧消化性能。
Ｒ．Ｇｏｅｌ等【１６－１７１选取臭氧投加量为０．０１５和Ｏ．０５９０３／ｇＴＳ对污泥进行预处理后，污泥中１９％和３７％的固体物质被溶解。
在污泥浓度为１８ｇ，／Ｌ和２６ｇ／Ｌ之间时，相同臭氧投加量下，臭氧对污泥固体的溶解率不随浓度的变化而改变。
臭氧预处理对厌氧消化的强化效果取决于臭氧的投加量和污泥停留时问。
当臭氧投加量为Ｏ．０５９０３／ｇＴＳ时，选取的污泥龄为２８天，投泥浓度约为２０∥Ｌ时厌氧消化ＴＶＳ的降解度可达到５９％，而未经预处理的污泥ＴＶＳ降解程度仅为３１％。
１．３．３物理方法（１）高压喷射法目前有多种设备可通过高压喷射来使微生物细胞破壁。
其中最早的大规模试验之一是Ｎａｈ等【１８】在２０００完成的，他们在３０ｂａｒ的压力下将浓度为１．４％．１．８％活性污泥喷射到碰撞盘上。
处理后污泥的ＳＣＯＤ和ＴＯＣ均增加了６倍，溶解性蛋白质提高了２．５倍，同时污泥的碱度、和氮磷含量均提高了２０％。
微波破解污泥及其厌氧消化性能的研究的开题报告
微波破解污泥及其厌氧消化性能的研究的开题报告一、选题背景随着城市化的发展和工业生产的增加，污泥处理问题成为环保领域中的关键难点之一。
常规污泥处理方式存在着工艺复杂、生成的污泥量大、处理成本高等问题。
微波技术因其快速、高效、节能等优势，被越来越多地用于污泥的处理。
微波破解可以使固体污泥快速变为液态污泥，进而进一步达到减量、稳定化处理。
同时，微波破解液态污泥在厌氧消化过程中能够提高厌氧菌的附着度和代谢活性，从而提高厌氧消化技术的处理效率，减少处理成本。
本文旨在研究微波破解污泥的操作参数对液态污泥性质的影响，并探究微波破解液态污泥在厌氧消化过程中的性能表现，为微波技术在污泥处理中的应用提供理论和技术基础。
二、研究目的和意义研究微波破解污泥及其厌氧消化性能，可以为污泥处理提供一种新的途径。
主要目的如下：1、研究微波破解污泥的最优操作参数，探究微波破解液态污泥的物化性质与工艺参数的关系，为微波破解技术的优化提供理论依据。
2、研究微波破解液态污泥在厌氧消化过程中的厌氧消化性能，探讨微波技术在厌氧消化技术中的应用潜力和优势。
3、将本研究成果应用于实际生产中，减少处理成本，提高污泥处理效率和资源利用率。
三、研究内容和方法1、研究内容主要研究微波破解污泥的最优操作参数及其影响因素，包括微波功率、处理时间、固液浓度等。
通过设计不同的实验方案，研究微波破解液态污泥的物化性质与工艺参数的关系，得到微波破解污泥液态产物的特性和适宜的处理工艺，为微波技术在污泥处理中的应用提供依据。
2、研究方法采用实验室小型微波反应器和自制厌氧处理实验装置。
对液态污泥进行微波破解，考察微波破解液态污泥的物理化学特性和厌氧消化性能指标。
通过变量方法，确定微波处理参数对液态污泥性质指标的影响规律，同时结合数学模型仿真和实验结果进行数据验证。
四、预期结果通过本次研究，预期可以得到以下调研结果：1、研究微波功率、微波处理时间、固液浓度对微波破解液态污泥的影响关系。
厌氧消化产气量与SCOD在评价污泥破解程度方面的对比研究
进 行 厌 氧 消 化 。每 天 记 录 产气 量 。 同 时也 把 末处 理
的 污泥做 为 对照 样 。经过 １ 天 的厌 氧 消化 ，累积 产 ０
气量 不再增 大 ，意味 着厌氧 消化 的完成 。
２３ 氧消化 装置 ．厌 污 泥 的厌 氧 消 化 在 １５ Ｌ棕 色 试 剂 瓶 内进 行 ， ２ｍ 见 图 １每 次在 瓶 内加入 １ｍＬ 种液 和 ９ｍ 。 ０ 接 ０ Ｌ营养 液 ， 然后 用 氮 气 赶尽 瓶 内污 泥上 方 的空气 ，放 在 ３ ℃恒 ５ 温水 浴 锅 内避 光 进 行厌 氧 消化 。用 排 水 集 气 法 收集
摘 要 ： 污泥 在厌 氧 消化 前 ，可 以采 用 各 种 溶胞 技 术 对 污 泥进 行 预 处 理 ， 目的是 促 进 污泥 的厌 氧 消化 。
目前 国 内外 一 般 采 用溶 解度 （ ＣＯＤ／ Ｓ ＴＣＯＤ ）或 直 接 采 用Ｓ ＣＯＤ来评 价 污 泥 细胞 的破 解程 度 。 本 文 通 过
器 （ Ｔ １０ Ｅ ３５Ｂ，上 海 欧 陆 公 司 ） ；可 见 分 光 光 度 计 （ Ｒ４ ０Ｖ，美 国哈希公 司 ） Ｄ ／００ 。
表 １ 污 泥 的基 本 参 数
含水 率 （ ％）
９ ．－ ６３ ５ ８ ９ ．
光 光度 计在 波长 ６ ０ ｒ处 测量 吸光度 ，由仪器 自 ２ｎ ｎ 动计 算 出滤液 的 Ｃ Ｄ值 。该 Ｃ Ｄ值 即是 污 泥 的 Ｏ Ｏ
ＳＯ Ｃ Ｄ值 。 ２５ 比试 验 ．对
每次取 ５（ Ｌ污泥 ，按 以下三种方式进行预处 ０ｎ ｈ
理 ：
３－０ ３４
ｐ Ｈ
７Ｏ ．
Ｔ Ｏ ｍｇ Ｃ Ｃ Ｄ（ ／ Ｓ ＯＤ（ ／ Ｌ） ｍｇＬ）有机质 （ ） ％
剩余污泥高速转盘破解及破解液厌氧消化特性
ｓｓｅ ｄｄｓｌ ｓ（ Ｓ ）ｍａｓｃｎｅ ｔ ｔ ｎ （ ｉ ｉ ｏｉ ）ｉ ｔｅｍ ｉ ｆｃ ｒｔａ ｃｎｒ ｕｅ ｏｔｅｓ ｄｅ ｕｐ ｎ ｅ ｏ ｄ ＭＬ Ｓ ｉ ｓ ｏ ｃｎ ａ ｏ ｈ ｈ ｖ ｃｓｙ ｓ ｈ ａｎ ａｔ ｔ ｏｔｂ ｔ ｔ ｈ ｌ ｇ ｒｉ ｇ ｓ ｔ ｏ ｈ ｉ ｄ ｕ
提 高 了近 ２ ％和 １ ． ％ ； 不 同投 配 比条 件 下 （ ．３ ，％ ，０ ，０ ） 半 连 续 式 厌 氧 消 化 实 验 中 ， 个 投 配 比 Ｏ ２１ 在 ３３％ ５ １％ ２ ％ 的 各 条 件 下 破 解 污泥 的 Ｃ 量 均 明显 提 高 ， 注 重 污泥 的资 源 化 利 用 考 虑 ， 佳投 配 比应 介 于 ５ 一 １ ％ 。 Ｈ 产 若 最 ％ ０
Ａ ｓ ａ ｔＨｇ ｐ ｅ ｏ ｒ Ｄｓ Ｈ Ｒ ，ｎ ｗ ｅ ｕ ｍ ｎ ｆｒｅｃｓ ｓ ｄｅｄｓ ｔｇ ｔ ｎ ｗ ｓｄ ｓ ｎｄ ａｄ ｂ ｔ ｃ ： ｉ Ｓ ｅｄＲ ｔ ｙ ｉ ｒ ｈ ａ ｋ（ Ｓ Ｄ） ｅ ｑ ｉ ｅ ｔ ｏ ｘｅｓ ｌ ｇ ｉｎｅｒ ｉ ， ａ ｅｉ ｅ ｎ ｐ ｕ ｉ ａｏ ｇ
１０ １ ； １ ８９ ７５ １） ５ ４６ １ （ ． 东北 大学 机 械 工 程 与 自动 化学 院 ，辽 宁 沈 阳 １ ２ 日本 国 山 口大 学 大 学 院 理 工 学研 究 科 ，山 口 宇 部 ．
摘要 ： 采用 自主开发并设计制造 的高速转盘剩余污泥破解装 置进行剩余 污泥破解 实验 ， 考察不 同的运转条 件对 污 泥粒径 、 破解率 的影 响， 对 破解 污 泥 的厌氧 消 化特 性进 行 实验 研 究 。实 验 发现 ： 盘 在 高混 合 液 悬浮 固体 并 转
（ ． ｃｏｌ ｆ ｅｈｎｃｌ ｎｉ ｅ ｎ ｎ ｕｏ ａ ｏ ， ｏｔ ａｔ ｎＵ ｉ ｒ ｔ， ｈｎａｇ１０ １ ， ｉ ｎｎ ｒ ｉ ｅ １ Ｓｈｏ ｏ ｃａｉ ｇ ｅｒ ｇａｄＡ ｔ ｔ ｎ Ｎ ｒ ｅｓ ｒ ｎｖ ｓｙ Ｓ ｅｙｎ １８９ Ｌａ ｉｇＰｏ ｎ ， Ｍ ａＥ ｎ ｉ ｍ ｉ ｈ ｅ ｅｉ ｏ ｖｃ
反冲洗过滤器采用超声波对污泥高温厌氧消化的影响
反冲洗过滤器采用超声波对污泥高温厌氧消化的影响为了克服传统污泥厌氧消化工艺存在的消化速率慢、停留时间长、处理效率低的缺点，相继出现了机械破碎、超声破解、碱处理、热水解、臭氧氧化等预处理方法,其中低频超声破解能够加快污泥的厌氧消化过程，公司有关这方面的研究很多。
反冲洗过滤器利用超声波技术处理污泥后在进行中温厌氧消化，发现超声破解可以使厌氧消化的停留时间从22d减少至8d,而且对挥发性有机物的去除率从45.8％提高到50.3％,同时CH4的产率提高了2.2倍。
反冲洗过滤器采用超声波对剩余污泥进行预处理，研究了其对后续高温厌氧消化的影响。
1试验材料与方法1.1试验污泥污泥取自污水处理厂二沉池的回流污泥，经重力浓缩后浓度为25～35g/L,置于4℃冰箱中保存待用。
消化试验的接种厌氧污泥取自污水处理厂，污泥总固体含量约为30g/L,挥发性固体含量约为15g/L,TCOD约为26g/L。
1.2试验装置超声波预处理装置采用多频多功率槽式超声反应器，频率为40（50W×2）、28（75W×2）、20kHz（75W×2），总功率为400W。
反应器为矩形不锈钢槽，总容积为 4.8L，长×宽×高为200mm×120mm×200mm，出泥溢流口以下的有效容积为3L，即声能密度为0.133W/L。
将污泥直接投放在不锈钢反应器中进行超声破解，至所需的超声作用时间为止。
两个反应器在高温状态下运行一段时间后达到稳定状态，遂进行消化反应对比试验。
反应器2投入的剩余污泥未经任何处理，作为控制组；反应器1投入经超声破解90min的剩余污泥。
通过改变污泥投配率（即污泥停留时间）来考察超声破解预处理对高温厌氧消化性能的影响，污泥停留时间依次为20、10、8和4d。
1.3测定指标及方法COD：重铬酸钾发；VS、VSS：重量法；挥发性脂肪酸：气相色谱法；碱度：溴甲酚绿—甲基红指示剂滴定法；pH：HI19321型微电脑式酸碱度计。
超声破解强化污泥厌氧消化
超声破解强化污泥厌氧消化发表时间：2020-07-03T09:28:14.673Z 来源：《基层建设》2020年第6期作者：彭雨生陆佳芸[导读] 摘要：污泥厌氧消化被认为是高效、可持续的剩余污泥处理工艺，然而污泥厌氧消化工艺存在固体停留时间长、有机质降解率低等缺点。
中国市政工程西南设计研究总院有限公司四川省成都市 610081 摘要：污泥厌氧消化被认为是高效、可持续的剩余污泥处理工艺，然而污泥厌氧消化工艺存在固体停留时间长、有机质降解率低等缺点。
水解是污泥厌氧消化的限速步骤，超声破解污泥能够破坏污泥的絮体结构和微生物的细胞壁，促进污泥的水解，从而强化污泥的厌氧消化。
超声对污泥的破解作用主要是超声空化产生冲击波、微射流等导致强烈的液体紊流和水力剪切，超声破解污泥采用的超声波频率较低（20~41kHz）、强度较高（大于0.22W/mL）、作用时间较长（大于10min）。
经过超声破解后，污泥的水解速率、TS和VS的降解率、产气速率均提高。
关键词：剩余污泥；厌氧消化；超声破解。
我国城镇污水处理能力不断提高，预测到2020年将达到6000万t[1]。
剩余污泥中通常含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处理处置极易对地下水、土壤等造成二次污染。
污泥厌氧消化被认为是高效、可持续的污泥处理工艺。
然而，由于厌氧消化工艺的固体停留时间长（20~30d），有机质的降解率低（30%~50%），厌氧消化工艺在我国并没有得到广泛的应用。
细胞壁的水解反应是污泥厌氧消化速率的限制步骤。
污泥破解能够破坏污泥的结构及细胞壁，使污泥絮体结构发生变化，细胞内的内含物流出，变难降解的固体性物质为易降解的溶解性物质，强化污泥厌氧消化效果。
超声破解方法无需投加化学物质、设备简单、运行管理简单且破解效率高，因此被国内外学者广泛研究。
1 超声破解的原理超声波是指频率高于20kHz的声波，超声波是以纵波的形式在弹性介质中传播。
当足够强度的超声通过液体时，也就是当声波负压半周期的声压幅值超过液体内部静压强时，可使处于膨胀相中液体的分子间振动距离大于保持液体作用的临界分子间距，从而撕开液体，破坏液体结构的完整性，形成很小的气泡或微气核（称为空化核）。
超声处理对污泥厌氧消化的影响——消化效率对比
消化 效率 对 比
杨顺生 ，贾 磊
６０ ３ ） １０ １
（ 西南交通大学土木工程学 院，成都
摘 要 ：为研 究超声处理对 污泥消化效率 的影响 ，笔者在大坦 沙污水处理厂做 了现场对 比试验。所 用的污 泥分 别为经过 和 未经过超声处理 的污泥。试验结果 显示 ，超声处理可 以显著缩短消化罐 的调 试周期 并提 高消化 效率 ，不 同的混合 比 例 可以使产 气率提 高 ３ ％ ～ ０ ０ ６ ％ 关 键 词 ：超声 波 ；污泥消化 ；沼气 ；有机物去除率
ｓ ａ Ｗ Ⅵ呵＇． Ｔ ｅ ｓｕ ｇ ａ ｌｓｕ ｅ ｅ ｅ ｕｔａ ｏ ｉ ａ ｙ ｔ ａｅ ｎ ｎ ｒ ａｅ ｅ ｐ ｃ ｖ ｌ ． Ｔ ｅ ｒｓ ｌ ｆ ｅｔ ｓ ｉ ｄ ｃ ｔｄ ｔ ａ ｈ Ｐ ｈ ｌ ｄ ｅ ｓ ｍｐ ｅ ｓ ｄ ｗ ｒ ｒ ｎ ｃ ｌ ｅ ｔｄ ａ ｄ ｕ ｔ ｔｄ ｒ ｓ ｅ ｔ ｅ ｙ ｈ ｅ ｕ ｔ ｏ ｔ ｎ ｉａｅ ｔ ｌ ｓ ｌ ｒ ｅ ｉ ｓ ｔ ｅ ｈ ｈ
化利用是我 国污泥处理处置的原则之一 ，尤其在国 家提倡大力发展循环经济的今天 ，资源化利用被寄 以厚望 。就污泥本身的特点和价值而言 ，确实具备 很大的潜力 ，如果充分加 以挖掘和利用 ，则污水厂 有望成为多个效益的结合点¨ 。 ］
用的因素有两个 ：其一是厌氧技术 ，其二是沼气净 化和利用技术。厌氧消化是一项非常有用、同时对 管理水平要求很高 的技术 ，有其 内在的节奏 和效 率 ，这是 由其生物过程 的特性决定的。效率低 、对 生物学环境变化非常敏感造成了 目 前我国污泥厌氧
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｏｓ ｄ ｅｅ ｅｔ ｆ ｌ ａｏ ｉ ｔ ａｍ ｎ ｏ ｎ ｅｏ ｉ ｓ ｏ ｆ ｌｄ ｅ ｉ ｓ ａ ｅｂ ｅ ｏ ｄ ｃｅ ａ ｎ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｔ ｙｔ ｆ ｃ ｏ ｔ ｓ ｎ ｅ ｔ ｅ ｔ ｎ ａ ａ ｒ ｅｄ ｅｔ ｎ ｏ ｕ ｇ ，ｓ ｅ ｅｔ ｈ ｖ ｅ ｎｃ ｎ ｕ ｔｄｉ Ｄ ｔ － ｕ ｈ ｕｒ ｃｒ ｉ ｇ ｉ ｓ ｔｔ ｓ ｎ ａ
超声破解污泥的实验研究
超 声 破 解 污 泥 的实 验 研 究
张 宁 宁 吴 胜举 。 ，
（． 南 师 范 学 院 ， 西 渭 南 ７ ４ ０ ；． 西 师 范 大 学 应 用 声 学 研 究 所 ， 西 西 安 ７ ０ ６ ） １渭 陕 １００２陕 陕 １ ０ ２
摘 要 ： 染 色 法 和 水 听 器 法 对 实 验 所 用 处 理 槽 中 的 声 场 进 行 了测 量 ， 究 了超 声 频 率 和 双 频 复 合 、 合 、 用 研 组 单
第 ３卷
第 ２期 （ 第 １５期 ） 总 ８ ２１ ０ ０年 ３ 月
三
峡
环
境
与
生
态
Ｖｏ ｜ Ｎｏ ２ Ｓ ｍ． ． ８ ） ｌ３ ． （ｕ Ｎｏ １ ５
Ｍ ａ ．２ Ｏ ｒ Ｏ１
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中 图分 类 号 ： ７ ５ Ｘ ０ 文 ０ —０ １０ １ ７ — ８ ２ ２ １ ） ２０ ０ — ３
Ｅｘ ｒ ｍ ｅ ａ ｓ ａ ｃ ｆＳ ｕ ｇ ｓ ｎ ｅ ｒ ｔ０ ｉ ｔ ａ ｏ ｎ ｐｅ ｉ ｔ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｌ ｄ ｅ Ｄｉ ｉ ｔ ｇ ａ ｉ ｎ Ｕｓｎｇ Ｕｌｒ ｓ ｕ ｄ
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超声破解污泥的实验研究
验 结果 与理论分析符合较好 ， 而说 明反应 器形状 和换 能器位 置是影 响污泥破解效果的重要 因素 ， 从 也说 明超 声 是一种有效 的破 解污泥的方 法， 而对超 声处理污泥的规律进行研 究． 进
关键词 ： 超声 ； 反应 器形状 ； 能器位 置； 换 污泥破解
中 圈分 类 号 ： ７ ３ Ｘ ０ 文献 标 志码 ：Ａ 文 章 编 号 ： ０ ３０ ７ （００ ０ －５ ７ ３ １０ － ２ ２ １ ）４ ８ － ９ ０ ０
Ｅｘ ｒｍ ｅａ ｓ ａ ｃ ｆＳ ｌ ｇ ｓｎ ｅ ｒ ｔｏ ｉ ｔａ ｏ ｎｄ ｐｅ ｉ ｔ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｕｌ ｅ Ｄｉｉ ｔ ｇ ａ ｉ ｎ Ｕｓｎｇ Ｕｌｒ ｓ ｕ ａ
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信 阳师 范 学 院学 报 ： 自然科 学 版 第２ ３卷 第 ４期 ２１ ０ ０年 ｌ ０月
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超声波促进石化污水厂剩余活性污泥厌氧消化
! 收稿日期： !$$# K $H K $C 作者简介： 沈劲锋 （ %<"% K ） ， 男， 安徽望江人， 硕士生， 主要研究 谷和平 （ 联系人） ， 教授， 2^@\A9： LXNW_ B‘WZ: YDW: aB 向为超声化学工程；
" 第=期
沈劲锋等： 超声波促进石化污水厂剩余活性污泥厌氧消化
图 !" 污泥厌氧消化实验装置
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水浴恒温振荡器上连续搅拌， 实验温度为 （ E? L < ） M， 进行中温厌氧消化， 污泥按 <@N < （ 体积比） 接种， 实验装置见图 !。用 = 个平行实验考察了不同超声 波声强作用对污泥后续厌氧消化的影响， 并与未处 理污泥的厌氧消化进行比较。超声波处理时间均为 =@ +$-。污泥厌氧消化实验过程中总产气量和污泥 的 "#$" % 降低率， 分别见图 > 、 图 I。
（南京工业大学 化学化工学院， 江苏 南京 !%$$$<）
摘& 要：采用超声波技术分解石化污水厂剩余活性污泥 （ 以下简称 “ 污泥” ） ， 考察了超声波对污泥后续厌 氧消化的 影响。研究表明， 超声波可有效分解污泥， 提高污 泥中溶解性化 学需氧量 （ !"#$ 6= ） ， 加 速污泥 的水解 速度， 提高污 泥厌氧消化效率。在! $$$ > ? @ ! 超声声强下处理#$ @AB 的污 泥， 厌氧消 化!C D 累积产 生的气 体比未处 理污 泥产生 的气体提高了 #$E 以上。厌氧消化%$ D ， 有机物去 除率达到 F$E ， 比未处理污泥提前约%$ D 完成厌氧消化。 关键词：剩余活性污泥； 超声波； 厌氧消化! 中图分类号：GH$IJ %& & & 文献标识码： ,& & & 文章编号 ： %#H% K H#FI （!$$# ） $# K $$## K $F
碱和超声波预处理技术促进污泥厌氧消化效能及机理研究
碱和超声波预处理技术促进污泥厌氧消化效能及机理研究碱和超声波预处理技术促进污泥厌氧消化效能及机理研究摘要：随着城市化进程的加快和人口的不断增长，污水处理厂面临的厌氧消化问题日益突出。
本研究旨在探究碱和超声波预处理技术对污泥厌氧消化效能及机理的影响。
实验利用实验室规模的体系模拟了真实的污水处理厂环境，包括不同浓度和处理时间的碱预处理和超声波预处理。
实验结果表明，碱和超声波预处理技术能够显著提高污泥厌氧消化效能，并且在一定程度上减少厌氧消化时间。
此外，通过对发酵液中物化性质、嗜热菌群落结构和反应动力学参数的分析，研究揭示了碱和超声波预处理技术促进污泥厌氧消化效能的机理，包括改变物化性质和微生物群落结构、提高底物降解能力等。
关键词：碱预处理；超声波预处理；污泥厌氧消化；效能；机理引言污水处理厂作为城市基础设施的重要组成部分，对废水进行处理，以确保环境水质的稳定与安全。
厌氧消化作为污水处理厂的重要阶段之一，可以有效降解有机废料，减少废料的体积，以及产生可燃的沼气。
然而，随着城市化进程的加快和人口的不断增长，污水处理厂面临的厌氧消化问题日益突出。
污泥作为厌氧消化过程中的主要底物，其复杂的成分和低降解性使得厌氧消化效能低下。
因此，寻找有效的预处理方法来提高污泥的厌氧消化效能至关重要。
碱和超声波预处理技术作为常用的预处理方法，已经被广泛应用于污泥处理中。
方法本研究采用实验室规模的体系模拟了真实的污水处理厂环境，包括控制变量的碱预处理和超声波预处理。
碱预处理方案采用不同浓度的碳酸氢钠溶液浸泡污泥，并在不同时间段进行处理。
超声波预处理方案则通过超声波振荡器对污泥均匀施加超声波，探究不同处理时间对厌氧消化效能的影响。
结果实验结果表明，碱和超声波预处理技术能够显著提高污泥厌氧消化效能。
碱预处理条件下，随着溶液浓度的增加，厌氧消化效能逐渐上升，但在一定溶液浓度范围内，效能出现了饱和现象。
同时，随着处理时间的增加，碱预处理也能够进一步提高厌氧消化效能。
超声波促进石化污水厂剩余活性污泥厌氧消化
超声波促进石化污水厂剩余活性污泥厌氧消化
超声波促进石化污水厂剩余活性污泥厌氧消化
采用超声波技术分解石化污水厂剩余活性污泥(以下简称"污泥"),考察了超声波对污泥后续厌氧消化的影响.研究表明,超声波可有效分解污泥,提高污泥中溶解性化学需氧量(SCODCr),加速污泥的水解速度,提高污泥厌氧消化效率.在2 000 W/m2超声声强下处理60 min的污泥,厌氧消化25 d累积产生的气体比未处理污泥产生的气体提高了60%以上.厌氧消化10 d,有机物去除率达到40%,比未处理污泥提前约10 d完成厌氧消化.
作者：沈劲锋殷绚谷和平吕效平 SHEN Jin-feng YIN Xuan GU He-ping LU Xiao-ping 作者单位：南京工业大学,化学化工学院,江苏,南京,210009 刊名：南京工业大学学报（自然科学版） ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)：2006 28(6) 分类号：X703.1 关键词：剩余活性污泥超声波厌氧消化。
微波作用下剩余污泥破解实验研究
第一章绪论1.1污泥的挑战目前世界上80％[1]以上的污水处理厂应用的是活性污泥法处理污水，它最大的弊端就是处理污水的同时产生惊人的大量剩余污泥。
污泥中的固体有的是截留下来的悬浮物质，有的是由生物处理系统排出的生物污泥，有的则是因投加药剂而形成的化学泥，污水处理厂产生的污泥量约为处理水体积的0.15 % —1 %左右。
污泥的处理和处置，就是要通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中。
这些污泥一般富含有机物、病菌等，若不加处理随意堆放，将对周围环境产生新的污染。
对这些污泥处理方法主要有：农用、填海、焚烧、埋地。
但这些方法都无一例外地存在弊端。
如污泥中重金属的含量通常超过农用污泥重金属最高限量的规定。
此外，污泥中还含有病原体、寄生虫卵等，如农业利用不当，将对人类的健康造成严重的危害。
填埋处置容易对地下水造成污染，同时大量占用土地。
焚烧处置虽可使污泥体积大幅减小，且可灭菌，但焚烧设备的投资和运行费用都比较大。
投放远洋虽可在短期内避免海岸线及近海受到污染，但其长期危害可能非常严重，因此，已被界上大多数国家所禁用。
1.1.1我国污泥处理处置的背景与问题据估算，目前我国城市污水处理厂每年排放的污泥量（干重）大约为130万吨，而且年增长率大于10%，特别是在我国城市化水平较高的几个城市与地区，污泥出路问题已经十分突出。
如果城市污水全部得到处理，则将产生污泥量（干重）为840万吨，占我国总固体废弃物的3.2％。
目前，我国污泥处理处置主要方法中，污泥农用约占44.8%、陆地填埋约占31%、其它处置约10.5%、没有处置约13.7%，这些所谓的“处理”和“处置”基本上都是在特定的条件下估算的，严格来说以上数字将会有很大变化。
据统计，我国用于污泥处理处置的投资约占污水处理厂总投资的20～50%，可以看出，污泥处理处置处于严重滞后状态。
污泥处理处置问题已经在大城市中显现出来。
早期的污水处理厂，由于没有严格的污泥排放监管，普遍将污水和污泥处理单元剥离开来，为了追求简单的污水处理率，尽可能地简化、甚至忽略了污泥处理处置单元；有的还为了节省运行费用将已建成的污泥处理设施长期闲置，甚至将未做任何处理的湿污泥随意外运、简单填埋或堆放，致使许多大城市出现了污泥围城的现象并已开始向中小城市蔓延，给生态环境带来了极不安全的隐患。
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关键词 ：污泥 ；超声破解 ；溶解性有机物 ；厌 氧消化 中圈分 类号 ：Ｘ ０ ７３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：ｌ７ — １５（ ０ ６） １０ ５ ．４ ６ ２２ ７ ２ ０ ０ ．０ ００
采用厌氧消化实现剩余污泥的减容稳定化 ， 具 有能耗低 、污泥稳定性好 、产生沼气及杀灭病菌等 优点【 ２ ｌ］ － ，该技术现广泛应用于城市污水厂的污泥
Ｃ
Ｂ
处置 。由于污泥固体 的生物降解性能低【，完全的 ３ 】 厌氧消化需相当长的时间 ， 即使２ － 的停留时间 ０３ ｄ ０ （ Ｒ 仅可去除部分挥发性污泥固体 （ ）４５ Ｓ Ｔ） ＶＳ ［ １ －。 有效改善污泥固体的生物降解性 、 提高污泥的厌氧 消化速率及程度是 当前该技术面临的主要问题。已 有研究表明【 】 ６ ，污泥厌氧消化经历水解发酵 、产 １ 氢产乙酸及产甲烷３ 个阶段 ，由于污泥絮体及细胞 屏蔽作用的存在 ， 内活性有机物难 以在胞外水解 胞 酶的作用下有效释放并生成小分子 ， 从而限制了污
瓶） 和导气管组成 ，采用排水量气法测定产气最 ，
见图 １ 。
基 盒项 目：浙江省 自然 科学 基金 重点 项 Ｉ（５４ ０、 ￣Ｚ ０ １７
厌氧消化实验 ： ０ 种污泥加入厌氧消化 取１０ ｍＬ 瓶， 另加入 １０ Ｉ 超声破解污泥 ， ０ ｌ Ｉ Ｌ 连接导气管路并 用Ｎ 排除空气 ，之后置于３ ± ℃恒温水浴反应 ， ２ ５ ２ 间歇摇动消化瓶以使各相混合均匀 ，以相 同量种污 泥作空 白参 比，每 日测定污泥产气量１２ — 次。 １３ 测 试指 标及 方法 ． Ｃ Ｄ ｒｌ Ｏ ｃＪ 钡定采用重铬酸钾氧化法 ； Ｓ ＶＳ Ｔ 、 测定 采用重量法；挥发性有机酸 （ Ｆ 测定采用气相 Ｖ Ａ）
污泥超声破解效应及厌 氧消化性 能研究
薛 向东Ｌ ，金 奇庭 ，朱文芳
１ 西安建筑科技大学环境与市政 Ｔ程学院．陕西 西安 ７０ ５ ；２ 浙江科技学院环境工程研究所 。浙江 杭州 ３０ １ ． １０ ５ ． １０ ２
摘要 ： 针对超声破解污泥的可行 性进行 了实验研究 ， 点考察 了超声频率 、比能耗 、 重 作用 时间等因素对破解效应的影响 ， 探 讨 了破解污泥的厌 氧消化性 能。 结果表明 ， 超声 作用 的施加 可使污泥同体有效破解 ， 污泥细胞 内的活性有机物被释放 至水相 并形成溶解性有机 物 ， 表现 为Ｓ Ｏ ｃ Ｃ Ｄ￣ 的显著增加 ；采用低 频 、高比能耗及延长作用时 问有利于获取高 的Ｓ Ｏ ｃ Ｃ ＤＩ 增加值 ；污
１１ 实验 装 置 ．
ｐＴ ｐＶＳ （ Ｃ ｅ 户 ｓ ｏ％ ） ｐＮＨ 。 （ Ａ （Ｓ （ ） Ｔ ＯＤ ， （ ｃ ） （ ３ Ｎ） ｖＦ ）
， ）／ ． ） ￣－ ） ． （ Ｌ‘ ｇ （ Ｌ‘ ｇ
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Ｉ４ ４ ．６
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圈ｌ 厌氧消化装置示意圈
Ｆｉ．１ Ｓ ｈ ｍａ ｉ ｉｇ ａ ｆ ｒ ｎ ｅｏ ｉ ｉ ｅ ｔ ｎ ｇ ｃ ｅ ｔ ｄ ａ ｒ ｍ ａ ｒ ｂ ｃｄ ｇ ｓｉ ｃ ｏａ ｏ
１ 实验步骤 ． ２ 剩余污泥及种污 泥分别取 自杭州某 城市污水 处理厂浓缩池及消化池。 超声破解实验 ：剩余污泥经筛网过滤除去粗粒 杂质 ，即为实验用原污泥 （ 见表 １ ），取不同量分次 加入超声波发生器，在不同条件下进行破解实验。
作者简介：辞向东 （ ９ １ ， ． １７ 一） 男 讲师 ，博士研究生 ， 研究方向为污水与污泥处理。Ｅｍ ｉ ｗ ｔ ２ ｏ＠１６ ｏ － ａ ： ａ ｒ１ ｌ ｅ ｎ ２． ｍ ｃ
收稿日期：２０ ．１） ０ ５１４１
裹 １ 原污 泥 主要特 征指 标
Ｔａ ｌ Ａｎ ｌ ｓ ｓｏ ｃ ｍｐ ｎ ｎｓｏ ｓ ａ ｅｓｕ ｇ ｂｅ１ ａｙ ｅ ｆ ｏ ｏ ｅ ｔ ｆ ｏｖ ｇ ｌ ｄ ｅ
本文采用超声破解技术研究 了污泥 固体 的分 解性能 ， 探讨了超声破解对污泥厌氧消化性能的影 响 ，并在实验基础上进行了相关分析 。 １ 实验方法
泥在频率２ Ｈ 、 ５ ｚ 比能耗２ ｍ 、 ｋ ．Ｗ／ Ｌ 作用时间３ ｉ ０ ０ ｎ ｍ 条件下破解， 其厌氧消化累计产气量可从破解前的２８ 提高到４３ Ｌ ６ ｍＬ ７ ， ｍ 相应Ｔ Ｏ ｃ Ｃ Ｄ 去除率、 Ｓ Ｖ 去除率分别从３． ３． ９１ ％、 ３ ％提高至５． ６． 研究结果表明采用超声破解技术提高污泥的厌氧 ５ ４ ％、 １ ％。 ３ ７
０２ ７ ．９
１ ．８ ９３
３ ．８ ０１
６７ ．
破解装置 ： Ｑ １０ 系列超声波发生器 ， Ｋ ． Ａ ０ 频率 ２１ ／０ｋ ｚ ５ ０８ Ｈ ，有效容积３Ｌ ４ 。功率１０Ｗ （ ０ 昆…超 声波仪器厂 ）。 厌氧消化装置 ：由５０ ｍ 锥形瓶 （ ０ Ｌ 厌氧消化
维普资讯
牛态环境 ２ ０ ， ５ １：０５ ０ ６ ｌ（）５ ．３
Ｅ ｏｏ ｙａ ｄＥ ｖｒ ｎ ｎ ｃ ｌ ｇ ｎ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｏ
ｈｔ：ｗ ．ｅｃ ｃｒ ｔ ／ ｗｗｊ ｓｉｏ ｐ／ ｅ ．ｎ Ｅ ｍａ ：ｄｔｒ ｅｓｉｏ — ｉ ｅｉ ＠ｊｅｃ． ｒ ｌ ｏ ｃｎ
泥厌氧消化的速率及程度。因此 。实现污泥细胞的 分解及胞 内有机物 的释放是改善污泥厌 氧消化性 能、 提高处理效率的关键。近年来 ，国内外学者针 对有效的污泥破解方法展开了广泛深入地研究 。涉 及热水解 、 剞 臭氧氧化 、氯氧化 、碱水解【】 一 们 等多种途径 。
Ａ 厌氧消化瓶； ． ． Ｂ 恒温水浴装置 ； ． Ｃ 量气装置