污水厂污泥超声波处理中短链脂肪酸的优化释放调控对策研究

我国南方城市污水厂由于进水低碳高氮磷而导致运行状况不佳，而污水处理厂的废弃污泥亟需得到有效处置以防产生二次污染。若能使污泥中的大量有机质以短链脂肪酸（SCFAs）的形式得以高效释放与回用，则可达到提高污水厂运行效果和实现废弃污泥资源化的双赢目的。本项目采用超声波技术，以典型污水处理工艺产生的污泥为研究对象，对比不同种类污泥的SCFAs释放情况，以获得适宜的污泥种类与浓度；通过改变超声波工作参数，考察不同操作条件下的SCFAs释放效果及其组成比例，得到获取优质SCFAs的超声波技术参数，同时对伴随而来的氮、磷、金属等进行数量与形态方面的跟踪研究，并为其寻找适宜的出路，为SCFAs的再利用创造条件。从不同工艺的运行效果来验证所释放的SCFAs对生物脱氮除磷的促进作用；在以上研究的基础上剖析超声波作用机理，建立动力学模型，为该项技术的工程应用奠定基础。

污泥减量化与资源化是当前环境领域的研究热点之一。本研究采用超声波法污泥中的短链脂肪酸（SCFAs）和磷进行释放研究，推动剩余污泥的有效减量化。.本研究以剩余污泥为研究对象，通过正交实验考察了超声波处理过程中SCFAs和磷释放的影响因素。结果表明：影响污泥SCFAs释放的工作参数依次为超声时间＞声能密度＞污泥浓度；超声时间对SCFAs和磷释放有显著影响；污泥中的TP和PO43--P的最佳释放工艺条件为污泥浓度8g/L，声能密度0.5W/mL，超声时间60min。.超声波工作参数对污泥中SCFAs释放的规律性研究表明，污泥上清液中的SCFAs的增加量随超声时间增加而增加，在一定的声能密度下，延长超声时间有利于SCFAs的释放，但之后SCFAs含量增长较小，而SCFAs释放随声能密度而增加，但过高的声能密度反而会使上清液中SCFAs的累积量减少。经超声波处理所获得的SCFAs以乙酸、丙酸为主，这对污泥上清液的生物再利用非常有利。在此过程中，超声波的机械剪切及空化效应为SCFAs释放的主要作用效应。.在超声波处理中发现污泥上清液中均可水解生成SCFAs的蛋白质、糖、氨基酸等物质（ECHs）的含量随超声时间和声能密度的提高而提高，在上清液中的ECHs以糖为主，但当超声时间＞100min、声能密度＞0.6W/mL时上清液的ECHs含量增加变缓。.超声波处理过程中，污泥中磷的释放情况如下：在声能密度为0.2～0.6 W/mL的条件下，磷释放随超声时间的增加而提高，但当时间超过60min后，磷释放增加变缓；在超声时间60min内，磷释放随声能密度的提高呈现先快后慢的上升趋势；在0.2～1.2W/mL范围内，声能密度对污泥中磷释放的贡献度随超声时间的提高而降低；在超声能量为90～450kJ/g范围时，磷的释放量随着超声能量的增大呈现先快后慢的上升趋势；超声处理中污泥所释放的磷主要以PO43--P的形式存在，占TP释放量的59.5%～87.2%，这对沉淀法回收磷有利，有机磷及其他形态的磷所占比例相对较小。.在相同能耗下，低声能密度、长超声时间的工作条件下所获得的SCFAs、ECHs、TP、PO43--P含量均高于高声能密度、短超声时间工作条件下。因此应采用低声能密度、长超声时间的工作参数。.本项目研究共发表5篇学术论文。