Ultrahangos technológia alkalmazása az iszapkezelésben 

---

A lakosság számának növekedésével és a környezetvédelem egyre nagyobb előtérbe helyezésével a szennyvíztisztító telepek rohamosan nőnek, és a keletkező iszap mennyisége is napról napra növekszik. Az ipari szennyvíz- és háztartási szennyvíztisztítással előállított iszap nedvességtartalma megközelíti a 98%-ot, könnyen rothad, erős szagú, emellett sokféle szennyezőanyagot is tartalmaz. Az ilyen iszap kezelési költsége nagyon magas. A meglévő tisztítási technológia szerint általában a szennyvíztisztító telepek teljes üzemeltetési költségének 15-30%-át, a teljes beruházás 10-25%-át teszi ki. Ennek eredményeként egyes szennyvíztisztító telepek közvetlenül bocsátanak ki iszapot, ami komoly veszélyt jelent az ökológiai környezetre. Ezért az iszapprobléma megoldásának kulcsa az új előkezelési technológia kifejlesztése, az iszap víztelenítési sebességének javítása és az ezt követő biológiai kezelés elősegítése. A felesleges iszap ultrahangos előkezelése megváltoztathatja az iszap tulajdonságait és javítja az iszap stabilitását, ezáltal javítja az iszap víztelenítési teljesítményét, és elősegíti az iszap nitrogén és foszfor felszívódását az iszap újrahasznosítása érdekében. 

1. Az ultrahang megváltoztathatja az iszap szerkezetét és javíthatja az iszap aktivitását.

Az ultrahang megváltoztathatja az iszappelyhek szerkezetét, intracelluláris anyagokat szabadíthat fel, és növelheti az iszap lebonthatóságát. Cao Xiuqin és mások ultrahanggal tanulmányozták a sejtlebontás mértékét. Az eredmények azt mutatták, hogy az iszap tulajdonságai megváltoztak a 0,5 W/mL akusztikus energiasűrűségű ultrahangos kezelés után. Az iszappelyhek lebomlanak, intracelluláris anyagok szabadultak fel, és az iszap felülúszójában az oldott kémiai oxigénigény (SCOD), N és P jelentősen megnőtt. Ugyanakkor intracelluláris felszabadulást is megfigyeltek. A minőség jó biokémiai lebontási teljesítményt mutat. Ezenkívül az ultrahang és a lúg kombinációja tovább roncsolhatja az iszap pelyhes szerkezetét, és az iszap extracelluláris és extracelluláris anyagait a vizes fázisba juttathatja, így jobb eredményeket érhet el, mint az ultrahang önmagában. Az ultrahang hatása az iszap aktivitására az ultrahang besugárzási idejével függ össze. Az iszap rövid távú ultrahangos besugárzása során az ultrahang okozta mechanikai nyírófeszültség enyhe károsodást okozott a sejtekben, ami maguknak a sejteknek a belső védekező hatását eredményezte. Kimutatta, hogy fokozódott az enzimek szekréciója, és felgyorsult a sejtek szaporodása, így a mikroorganizmusok anyagcsere-aktivitása fokozódott. Az iszapaktivitás 8 órás ultrahangos besugárzás után érte el a maximumot, majd 24 óra elteltével fokozatosan csökkent a kontroll szintre.

2. Az ultrahang javíthatja az iszap stabilitását

A kezeletlen iszap nagyon instabil, és a tárolás során fizikai és kémiai változások lépnek fel. A baktériumok és algák gyorsan szaporodnak, az iszap lebeg és elfeketedik. A nagy intenzitású ultrahang képes elpusztítani az iszapban lévő baktériumokat, elpusztítani a vírusokat, lebontani a szagképző anyagokat, ezáltal megszünteti a szagforrást, elpusztítja az algákat, eltávolítja a lebegő szilárd anyagokat és javítja a KOI oldhatóságát. A vegyszeres fertőtlenítéshez képest nemcsak elkerülheti a vegyszer felhalmozódását, hanem hosszú ideig javíthatja az iszap stabilitását, és hatékonyan megakadályozhatja a kórokozók terjedését. Jean (2000) tajvani (Kína) szerint van egy 0,11 W/mL és 0,33 W/mL közötti küszöb, amelyen túl az ultrahang le tudja bontani a baktériumokat, és a szilárd KOI jelentős részét oldott állapotba tudja alakítani. J ean azt találta, hogy 0,33 W/mL akusztikus energiasűrűség alatt 40 perces ultrahangos kezelés után a heterotróf baktériumok és az Escherichia coli 82%-kal, illetve 99%-kal csökkent, az oldható KOI 12-szeresére nőtt 1 óra elteltével, míg 0,11 W/mL alatt a baktériumok akusztikus hatásideje és energiasűrűsége rövidebb, annál rövidebb és rövidebb volt az akusztikus hatás- és energiaváltozás. Az Escherichia coli nem volt szignifikáns, csak 1 órán belül. Az oldható KOI szinte változatlan maradt a hatás időtartamától függetlenül. Chu (2001) Tajvanon (Kína) azt találta, hogy 1 órás ultrahangos 0,11 W/ml energiasűrűség után a heterotróf baktériumok és az Escherichia coli 30%-kal, 59%-kal, 40%-kal és 64%-kal csökkent, 20 perc elteltével pedig a heterotróf baktériumok és az Escherichia coli energiasűrűsége 9%-kal, míg az Escherichia colié 9%-kal csökkent. 0,33 W/ml. Ugyanakkor a bakteriális bomlás során felszabaduló szerves anyagokat is vizsgálták. BOI/KOI = 0,66 az eredeti iszapban, és az SCOD/TCOD 1%-nál kisebb volt. Amikor az akusztikus energiasűrűség 0,11 W/ml volt, az SCOD 40-szeresére nőtt 2 órás ultrahangos kezelés után, és a BOD/KOI 0,66 és 0,8 között volt, ami azt jelzi, hogy a baktériumok lebomlása során felszabaduló KOI nagy része biológiailag lebontható.

3. Az ultrahang megváltoztathatja az iszap reológiáját és javíthatja az iszap víztelenítési teljesítményét

Az ultrahang megváltoztathatja az iszap reológiáját, és hatásának mértéke összefügg az ultrahang állapotával. Az alacsony akusztikus energiasűrűség és a rövid ideig tartó ultrahangos kezelés csökkentheti az iszap fajlagos ellenállását, és javíthatja az iszap reológiai és víztelenítő teljesítményét. A nagy akusztikus energiasűrűség és a hosszú távú kezelés azonban növelheti az iszap fajlagos ellenállását és ronthatja a reológiai tulajdonságokat. Az iszap reológiai tulajdonságai az iszap víztelenítő teljesítményét tükrözik. A reológiai tulajdonság megváltoztatása kényelmes módot biztosít az iszap víztelenítési sebességének növelésére. A nagy szilárdsággal és rövid ideig kezelt iszap szemcsemérete körülbelül 80 mikron. Javul az iszap víztelenítő teljesítménye és jó a csapadék.

A kisebb hangintenzitású ultrahangos kezelés rövidebb ideje (kevesebb, mint 600 W/m2) előnyös az iszap kötött víztartalmának csökkentésére és az iszap víztelenítésének elősegítésére, de a hangintenzitás növelésének és a kezelési idő meghosszabbításának hatása rosszabbodik; az ultrahangfrekvencia 20 kHz, az átlagos hangintenzitás kb. 400 W/m2, a 2-4 perces ultrahangos kezeléssel az iszap kötött víztartalmát tartalmilag lehet kezelni. A víztartalom 16,7 g/g száraz bázisról 2,0 g/g száraz bázis alá csökkent. Az ultrahangos kezelés, mint például a Yin Huan, nagymértékben csökkenti az iszap kötött víztartalmát, javítja az iszap víztelenítő képességét, 5% ~ 10% -kal növeli az iszap tartalmát, és végül csökkenti az iszap térfogatát.

Az iszaplemezes-keretes nyomásszűrési kísérletet ultrahanggal és pelyhesítőszerrel kombinálva végeztem az iszap kezelésére. Az eredmények azt mutatják, hogy ultrahanggal az iszap víztartalma közel 98%-ról 81%-ra csökkenthető, az iszap térfogata az első 1/10-re, az ultrahang intenzitása 410 W/m2, a 2,5 perces ultrahang kezelési feltétele jobb, a flokkulálószer használata 0,7%-os száraz bázisról. Csökkentse 0,6%-ra a száraz bázist. Yang Jinmei et al. kimutatta, hogy a szűrőpogácsa víztartalma 2,9%-kal csökkent 7 másodperces ultrahangos kezelés után, a viszkozitás és a fajlagos ellenállás 29,4%-kal, illetve 24,2%-kal csökkent 10 másodperces ultrahangos kezelés után, és az iszap ülepedési sebessége 15 másodperc után 3,7-szerese volt az eredeti iszapénak. Az ultrahangos és a flokkulálószer kombinációja javíthatja az iszap víztelenítési és ülepítési teljesítményét, és csökkentheti a pelyhesítő anyagot. Több mint fele.

4. Az ultrahang elősegítheti az iszap nitrogén- és foszfortartalmának növekedését, ami elősegíti az iszap újrahasznosítását.

Cao Xiuqin és Chen Wangjun, a Pekingi Építészeti Mérnöki Intézet munkatársa kimutatta, hogy az ultrahangos kezelési idő meghosszabbodásával az iszaptiszta folyadék szerves nitrogéntartalma gyorsan növekszik. Ennek az az oka, hogy az ultrahangos kavitáció által keltett nyíróerő feltöri a sejteket, és fehérjéket és aminosavakat szabadít fel a sejtekben. Az ammónia nitrogén és nitrát nitrogén tartalma az ultrahangos idő meghosszabbodásával növekszik, ami annak köszönhető, hogy a szerves nitrogén egy része ultrahangos kavitációval ammónia nitrogénné és nitrát nitrogénné alakul. Azt is megállapították, hogy az iszap foszforvegyület- és nitrogéntartalma hasonlóan változott ultrahang hatására. A nitrogén- és foszfortartalom növelése előnyös az iszap újrahasznosítása szempontjából. A természetben kialakult talajokhoz képest a városi talajok alacsonyabb szervesanyag-tartalommal és alacsonyabb tápanyagtartalommal rendelkeznek. Az ultrahanggal kezelt iszap termőföldek, erdőgazdaságok és legelők termékenységének növelésére használható. A szakirodalom szerint egy évvel az iszap talajfelszínre juttatása után a talaj felszínének 20 cm-én jelentősen megnőtt az összes nitrogén, a rendelkezésre álló nitrogén és az összes foszfor tartalma, valamint bizonyos mértékben javult a talaj térfogatsűrűsége, víztartó képessége és porozitása is. Ha az ultrahanghullámmal kezelt szennyvíziszap felhasználható száraz, félszáraz, szikes-lúgos területek, bányászati ​​puszták vagy sivatagi területek javítására, az ökológia védelmét és a kortárs kor hasznát szolgálja.

5. Következtetés

Az ultrahangos technológia használata az iszap kezelésére elősegíti az iszap csökkentését, az ártalmatlanságot és az erőforrás-felhasználást, valamint nagy társadalmi, környezeti és gazdasági jelentőséggel bír. Az iszap alacsony frekvenciájú és kis dózisú ultrahangos kezelése fokozhatja az iszap aktivitását, megváltoztathatja az iszappelyhek szerkezetét, felszabadíthatja a kötött vizet az iszap mikrobiális micelláiból, és javíthatja az iszap víztelenítő teljesítményét; A nagy intenzitású ultrahang képes megölni a baktériumokat az iszapban, kiküszöböli a vírusokat és javítja a KOI oldhatóságát. Jelenleg az ultrahangos iszapcsökkentéssel kapcsolatos hazai és külföldi kutatások elsősorban az ultrahangos körülményeknek az anaerob és aerob iszapredukciót elősegítő hatásában, illetve az ultrahangnak az iszap fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásában rejlenek.