环境低强超声波强化污水生物处理学习教案.pptx

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1、会计学1环境低强超声波强化污水环境低强超声波强化污水(w shu)生物生物处理处理第一页，共57页。高强度超声波高强度超声波vv原理：废水中难降解的有机污染物在高强度超声波作原理：废水中难降解的有机污染物在高强度超声波作原理：废水中难降解的有机污染物在高强度超声波作原理：废水中难降解的有机污染物在高强度超声波作用下发生化学键的断裂、水相燃烧、高温分解及自由用下发生化学键的断裂、水相燃烧、高温分解及自由用下发生化学键的断裂、水相燃烧、高温分解及自由用下发生化学键的断裂、水相燃烧、高温分解及自由基反应等，从而使其得到基反应等，从而使其得到基反应等，从而使其得到基反应等，从而使其得到(d do)(d

2、 do)(d do)(d do)氧化降解；氧化降解；氧化降解；氧化降解；vv目的：降解水中的化学污染物，尤其是难降解的有机目的：降解水中的化学污染物，尤其是难降解的有机目的：降解水中的化学污染物，尤其是难降解的有机目的：降解水中的化学污染物，尤其是难降解的有机物，减少废水的生物毒性，常用作生物处理的预处理物，减少废水的生物毒性，常用作生物处理的预处理物，减少废水的生物毒性，常用作生物处理的预处理物，减少废水的生物毒性，常用作生物处理的预处理工艺。工艺。工艺。工艺。第1页/共56页第二页，共57页。低强度低强度(qingd)超声波强超声波强化化污水生物处理污水生物处理第2页/共56页第三页，共5

3、7页。主要主要(zhyo)(zhyo)内容内容研究(ynji)方向应用(yngyng)前景影响因素强化机理第3页/共56页第四页，共57页。低强度低强度(qingd)超声波超声波vv 促进传质，提高微生物活性促进传质，提高微生物活性促进传质，提高微生物活性促进传质，提高微生物活性vv 直接作用于生物反应器，提高生物反应的效率直接作用于生物反应器，提高生物反应的效率直接作用于生物反应器，提高生物反应的效率直接作用于生物反应器，提高生物反应的效率vv生物、物理与环境的学科交叉生物、物理与环境的学科交叉生物、物理与环境的学科交叉生物、物理与环境的学科交叉vv目前研究尚处于起步目前研究尚处于起步目前研

4、究尚处于起步目前研究尚处于起步(q(q b)b)阶段阶段阶段阶段第4页/共56页第五页，共57页。低强度低强度(qingd)超声波的强化机超声波的强化机理理超声波机械传质(chun zh)作用 加热(ji r)作用 空化作用第5页/共56页第六页，共57页。加热加热(ji r)作用作用vv加热作用：超声波在介质内传播过程中，其能量不断地被加热作用：超声波在介质内传播过程中，其能量不断地被加热作用：超声波在介质内传播过程中，其能量不断地被加热作用：超声波在介质内传播过程中，其能量不断地被传播介质吸收而使介质的温度升高传播介质吸收而使介质的温度升高传播介质吸收而使介质的温度升高传播介质吸收而使介质

5、的温度升高vv在生物反应过程中，加热作用不是主要在生物反应过程中，加热作用不是主要在生物反应过程中，加热作用不是主要在生物反应过程中，加热作用不是主要(zh(zh yo)yo)作用方式，作用方式，作用方式，作用方式，但是重要的影响因素之一但是重要的影响因素之一但是重要的影响因素之一但是重要的影响因素之一强化(qinghu)机理第6页/共56页第七页，共57页。机械传质机械传质(chun zh)作用作用vv机械传质作用：超声波可使介质质点进入振动状态，从机械传质作用：超声波可使介质质点进入振动状态，从机械传质作用：超声波可使介质质点进入振动状态，从机械传质作用：超声波可使介质质点进入振动状态，从

6、而增强液态介质的质点运动，加速质量传递作用。而增强液态介质的质点运动，加速质量传递作用。而增强液态介质的质点运动，加速质量传递作用。而增强液态介质的质点运动，加速质量传递作用。vv在声强作用下振动的气泡，在其界面层周围相对于微声在声强作用下振动的气泡，在其界面层周围相对于微声在声强作用下振动的气泡，在其界面层周围相对于微声在声强作用下振动的气泡，在其界面层周围相对于微声流会产生液体的圆周运动，从而有利于反应底物进入酶流会产生液体的圆周运动，从而有利于反应底物进入酶流会产生液体的圆周运动，从而有利于反应底物进入酶流会产生液体的圆周运动，从而有利于反应底物进入酶生物生物生物生物(shngw)(sh

7、ngw)(shngw)(shngw)催化剂的活性部位及其产物进入介质中的催化剂的活性部位及其产物进入介质中的催化剂的活性部位及其产物进入介质中的催化剂的活性部位及其产物进入介质中的传质作用，提高了生物传质作用，提高了生物传质作用，提高了生物传质作用，提高了生物(shngw)(shngw)(shngw)(shngw)反应的速度。反应的速度。反应的速度。反应的速度。强化(qinghu)机理第7页/共56页第八页，共57页。空化作用空化作用(zuyng)vv空化作用：液体中气泡在声强空化作用：液体中气泡在声强空化作用：液体中气泡在声强空化作用：液体中气泡在声强(shn qin)(shn qin)(s

8、hn qin)(shn qin)作用下发生的一系作用下发生的一系作用下发生的一系作用下发生的一系列动力学过程。在压力波的作用下，液体中分子的平均距离随着列动力学过程。在压力波的作用下，液体中分子的平均距离随着列动力学过程。在压力波的作用下，液体中分子的平均距离随着列动力学过程。在压力波的作用下，液体中分子的平均距离随着分子的振动而变化，当对液体施加足够的负压时，分子间距离超分子的振动而变化，当对液体施加足够的负压时，分子间距离超分子的振动而变化，当对液体施加足够的负压时，分子间距离超分子的振动而变化，当对液体施加足够的负压时，分子间距离超过保持液体作用的临界分子间距，就会形成空穴，即空化泡。过

9、保持液体作用的临界分子间距，就会形成空穴，即空化泡。过保持液体作用的临界分子间距，就会形成空穴，即空化泡。过保持液体作用的临界分子间距，就会形成空穴，即空化泡。vv声强声强声强声强(shn qin)(shn qin)(shn qin)(shn qin)大于大于大于大于10W/cm2-10W/cm2-10W/cm2-10W/cm2-瞬态空化，瞬态空化，瞬态空化，瞬态空化，vv 声强声强声强声强(shn qin)(shn qin)(shn qin)(shn qin)小于小于小于小于10W/cm2 -10W/cm2 -10W/cm2 -10W/cm2 -稳态空化稳态空化稳态空化稳态空化强化(qing

10、hu)机理第8页/共56页第九页，共57页。瞬态空化瞬态空化vv瞬态空化：高声强条件下，空化泡迅速涨大并且破裂，瞬态空化：高声强条件下，空化泡迅速涨大并且破裂，瞬态空化：高声强条件下，空化泡迅速涨大并且破裂，瞬态空化：高声强条件下，空化泡迅速涨大并且破裂，同时泡同时泡同时泡同时泡内产生高温和空压，导致自由基形成内产生高温和空压，导致自由基形成内产生高温和空压，导致自由基形成内产生高温和空压，导致自由基形成(xngchng)(xngchng)(xngchng)(xngchng)及产生强大冲及产生强大冲及产生强大冲及产生强大冲击波和射流。击波和射流。击波和射流。击波和射流。vv应用：高强度超声波降

11、解废水中有机污染物应用：高强度超声波降解废水中有机污染物应用：高强度超声波降解废水中有机污染物应用：高强度超声波降解废水中有机污染物 。vv破坏细胞结构或者使酶失活，不能直接用于强化生物处理过程破坏细胞结构或者使酶失活，不能直接用于强化生物处理过程破坏细胞结构或者使酶失活，不能直接用于强化生物处理过程破坏细胞结构或者使酶失活，不能直接用于强化生物处理过程 。强化(qinghu)机理第9页/共56页第十页，共57页。稳态空化稳态空化 稳态空化：低声强条件下，空化泡的大小变化稳态空化：低声强条件下，空化泡的大小变化稳态空化：低声强条件下，空化泡的大小变化稳态空化：低声强条件下，空化泡的大小变化(b

12、inhu)(binhu)(binhu)(binhu)是有规律而和缓的，并以非线性的方式在媒是有规律而和缓的，并以非线性的方式在媒是有规律而和缓的，并以非线性的方式在媒是有规律而和缓的，并以非线性的方式在媒质中震荡若干个声周期，使其周围的酶或细胞颗粒受质中震荡若干个声周期，使其周围的酶或细胞颗粒受质中震荡若干个声周期，使其周围的酶或细胞颗粒受质中震荡若干个声周期，使其周围的酶或细胞颗粒受到微声流作用下的切应力的作用，这种空化即为稳态到微声流作用下的切应力的作用，这种空化即为稳态到微声流作用下的切应力的作用，这种空化即为稳态到微声流作用下的切应力的作用，这种空化即为稳态空化空化空化空化 。强化(q

13、inghu)机理第10页/共56页第十一页，共57页。稳态空化稳态空化vv对细胞产生的破坏很小，并能有效促进可逆渗透，加强细胞对细胞产生的破坏很小，并能有效促进可逆渗透，加强细胞对细胞产生的破坏很小，并能有效促进可逆渗透，加强细胞对细胞产生的破坏很小，并能有效促进可逆渗透，加强细胞内外物质运输，减少次生代谢产物的积累对微生物代谢的抑内外物质运输，减少次生代谢产物的积累对微生物代谢的抑内外物质运输，减少次生代谢产物的积累对微生物代谢的抑内外物质运输，减少次生代谢产物的积累对微生物代谢的抑制作用，促进代谢产物的合成。制作用，促进代谢产物的合成。制作用，促进代谢产物的合成。制作用，促进代谢产物的合成

14、。vv可直接作用于生物反应器，通过增强微生物活性来提高生物可直接作用于生物反应器，通过增强微生物活性来提高生物可直接作用于生物反应器，通过增强微生物活性来提高生物可直接作用于生物反应器，通过增强微生物活性来提高生物处理效率处理效率处理效率处理效率vv低强度低强度低强度低强度(qingd)(qingd)超声波强化污水生物处理的理论基础超声波强化污水生物处理的理论基础超声波强化污水生物处理的理论基础超声波强化污水生物处理的理论基础强化(qinghu)机理第11页/共56页第十二页，共57页。Changes of OUR and DHA of AS after ultrasonic irradiat

15、ion第12页/共56页第十三页，共57页。其其他他vv发酵过程中溶解性发酵过程中溶解性发酵过程中溶解性发酵过程中溶解性CO2 CO2 CO2 CO2（DCO2 DCO2 DCO2 DCO2）的浓度过高，会对细胞生长产）的浓度过高，会对细胞生长产）的浓度过高，会对细胞生长产）的浓度过高，会对细胞生长产生生生生(chnshng)(chnshng)(chnshng)(chnshng)抑制作用，低强度超声波辐照可以有效降低抑制作用，低强度超声波辐照可以有效降低抑制作用，低强度超声波辐照可以有效降低抑制作用，低强度超声波辐照可以有效降低DCO2DCO2DCO2DCO2的的的的溶解度，从而促进细胞生长溶

16、解度，从而促进细胞生长溶解度，从而促进细胞生长溶解度，从而促进细胞生长 vv低强度、短周期的超声波处理可促进胞外酶的产率低强度、短周期的超声波处理可促进胞外酶的产率低强度、短周期的超声波处理可促进胞外酶的产率低强度、短周期的超声波处理可促进胞外酶的产率 vv超声波促进微生物酶产生超声波促进微生物酶产生超声波促进微生物酶产生超声波促进微生物酶产生(chnshng)(chnshng)(chnshng)(chnshng)变异变异变异变异 强化(qinghu)机理第13页/共56页第十四页，共57页。对照对照对照对照(du(duzhozho)反应反应反应反应器中器中器中器中活性活性活性活性污泥污泥污泥

17、污泥的电的电的电的电镜照镜照镜照镜照片片片片 图 6 设置(shzh)超声波反应器中活性污泥的电镜照片设置设置设置设置(shz(shzh)h)超超超超声波声波声波声波反应反应反应反应器中器中器中器中活性活性活性活性污泥污泥污泥污泥的电的电的电的电镜照镜照镜照镜照片片片片 第14页/共56页第十五页，共57页。低强度低强度(qingd)(qingd)超声波强化的影超声波强化的影响因素响因素 影响因素影响因素影响方式影响方式频率频率频率不宜过高，频率不宜过高，多选用多选用20-50kHz功率功率存在最佳超声功率，过大则生物活性降低存在最佳超声功率，过大则生物活性降低时间和间隔时间和间隔辐照时间不宜

18、过长，间隔时间不宜过短辐照时间不宜过长，间隔时间不宜过短其他其他影响因素影响因素温度、溶解性气体、悬浮粒子、反应器的温度、溶解性气体、悬浮粒子、反应器的结构和微生物的特性等结构和微生物的特性等，互相影响，互相影响第15页/共56页第十六页，共57页。vv液体中包含的气核满足高斯分布，设液体中具有最大数目的气液体中包含的气核满足高斯分布，设液体中具有最大数目的气液体中包含的气核满足高斯分布，设液体中具有最大数目的气液体中包含的气核满足高斯分布，设液体中具有最大数目的气核半径为核半径为核半径为核半径为R0R0，则当超声频率等于，则当超声频率等于，则当超声频率等于，则当超声频率等于(dngy)(dn

19、gy)具有具有具有具有R0R0半径气核的半径气核的半径气核的半径气核的共振频率时，促进生物活性的效果最好，低于此频率或高于此共振频率时，促进生物活性的效果最好，低于此频率或高于此共振频率时，促进生物活性的效果最好，低于此频率或高于此共振频率时，促进生物活性的效果最好，低于此频率或高于此频率均有所下降。频率均有所下降。频率均有所下降。频率均有所下降。vv频率高，空化阈增大，声空化过程难以发生频率高，空化阈增大，声空化过程难以发生频率高，空化阈增大，声空化过程难以发生频率高，空化阈增大，声空化过程难以发生vv频率高，声波的传播衰减增大，增加了能量消耗频率高，声波的传播衰减增大，增加了能量消耗频率高

20、，声波的传播衰减增大，增加了能量消耗频率高，声波的传播衰减增大，增加了能量消耗vv因此，超声频率多选用因此，超声频率多选用因此，超声频率多选用因此，超声频率多选用20-50kHz20-50kHz。超声频率超声频率(pnl)影响(yngxing)因素第16页/共56页第十七页，共57页。v芦荟树脂细胞经不同强度超声辐照芦荟树脂细胞经不同强度超声辐照(fzho)后后15天内细胞重量的增加率。天内细胞重量的增加率。20kHzv1W和和2W的的超超声声波波显显著著促促进进细细胞胞增增 长长，5W和和10W对对细细胞胞增增长长产产生生(chnshng)抑抑制制作作用用，3W对对细细胞胞增增长长作作用用不

21、不明明显。显。超声功率超声功率(gngl)影响因素第17页/共56页第十八页，共57页。v不同超声波功率对脆壁克鲁维氏酵母不同超声波功率对脆壁克鲁维氏酵母(jiom)菊糖酶的活力的影响菊糖酶的活力的影响v超超 声声 波波 强强 度度(qingd)10W以以 下下，酶酶的的活活力力随随着着超超声声波波 强强 度度(qingd)的的增增加加而而增增加加，大大于于10W，酶酶的的活活力力迅迅速速下下降降，15W部部分酶失活。分酶失活。20kHz超声功率超声功率(gngl)影响因素第18页/共56页第十九页，共57页。辐照辐照(f zho)时间时间v不同超声处理时间对不同超声处理时间对啤酒酵母细胞数目

22、及干重啤酒酵母细胞数目及干重(nzhn)的影响的影响v细胞数目和干重细胞数目和干重(nzhn)随辐照时间的延长而增加，随辐照时间的延长而增加，45min时效果最好，时效果最好，60min时有时有所下降。所下降。影响因素32.5kHz30w第19页/共56页第二十页，共57页。低强度低强度(qingd)(qingd)超声波强化超声波强化污水生物处理污水生物处理第20页/共56页第二十一页，共57页。强化有机废水强化有机废水(fishu)生物处理生物处理vv菌种菌种菌种菌种:SaccharomycescerevisiaeC-2324:SaccharomycescerevisiaeC-2324vv处

23、理废水：葡萄糖模拟废水处理废水：葡萄糖模拟废水处理废水：葡萄糖模拟废水处理废水：葡萄糖模拟废水vv反反反反应应应应装装装装置置置置：2 2个个个个5L5L的的的的密密密密闭闭闭闭圆圆圆圆柱柱柱柱形形形形反反反反应应应应器器器器，其其其其中中中中一一一一个个个个反反反反应应应应器器器器底底底底部部部部装装装装有有有有超超超超声声声声波波波波系系系系统统统统(xtng)(xtng)，进进进进行行行行对对对对照照照照试试试试验验验验。实实实实验验验验系系系系统统统统(xtng)(xtng)连连连连续续续续运运运运行行行行，保保保保证证证证严严严严格格格格厌厌厌厌氧氧氧氧。反反反反应应应应器器器器如如

24、如如图图图图所所所所示：示：示：示：第21页/共56页第二十二页，共57页。反反应应器器的的构构造造(guzo)与与运运行行第22页/共56页第二十三页，共57页。低强度(qingd)超声波对生物活性的影响消光度：反映生物量浓度。在超声辐消光度：反映生物量浓度。在超声辐照以及照以及(yj)停止期间，持续升高。停止期间，持续升高。相应生物量浓度从相应生物量浓度从0.12 g/L升高到升高到0.4g/L。g/L超声密度超声密度(md)：0.3w/Lv超声辐照后可能引起微生物膜通超声辐照后可能引起微生物膜通量的改变和酶的变化。量的改变和酶的变化。第23页/共56页第二十四页，共57页。超超声声辐辐照

25、照(f zho)频频次次的的影影响响消光度和葡萄消光度和葡萄糖浓度基本上糖浓度基本上没有没有(mi yu)变化变化v可能的原因：超声辐照只能强化细胞内新陈代谢可能的原因：超声辐照只能强化细胞内新陈代谢(xnchndixi)过程中的一些步骤，而对其他步骤反而会产生抑制作用，过程中的一些步骤，而对其他步骤反而会产生抑制作用，因此持续的辐照对微生物活性没有强化效果。因此持续的辐照对微生物活性没有强化效果。第24页/共56页第二十五页，共57页。高高强强度度超超声声波波的的作作用用(zuyng)采用采用12w/L超声进超声进行辐照，并与无超行辐照，并与无超声波进行对照，葡声波进行对照，葡萄糖浓度萄糖浓

26、度(nngd)和细胞个数都基本和细胞个数都基本相同相同v高强度超声对生物活性没有高强度超声对生物活性没有(miyu)强化效果强化效果第25页/共56页第二十六页，共57页。低强度超声波对酒精(jijng)产量的影响加入加入(jir)超声辐照后，超声辐照后，酒精浓度增至酒精浓度增至18-30g/L无超声辐照，酒精无超声辐照，酒精(jijng)浓度为浓度为3-12g/Lv采用低强度采用低强度超声辐照可加超声辐照可加速发酵反应，速发酵反应，提高酒精的产提高酒精的产量。量。第26页/共56页第二十七页，共57页。超超声声波波在在反反应应器器中中的的分分布布(fnb)v反应器的顶部和侧面会发生反射，造成

27、部分反应器的顶部和侧面会发生反射，造成部分(b fen)区区域超声波的叠加或抵消。域超声波的叠加或抵消。听听音音器器测测量量(cling)水水中中超超声声波波的的分分布布第27页/共56页第二十八页，共57页。强化强化(qinghu)果汁生产废水生物果汁生产废水生物处理处理vv处处处处理理理理(chl)(chl)废废废废水水水水：果果果果汁汁汁汁生生生生产产产产厂厂厂厂废废废废水水水水，COD=20000mg/LCOD=20000mg/L，NO3-N=200mg/LNO3-N=200mg/L，vvCODCOD采采采采用用用用好好好好氧氧氧氧方方方方法法法法进进进进行行行行处处处处理理理理(ch

28、l)(chl)，NO3-NNO3-N采采采采用用用用厌厌厌厌氧氧氧氧过程。过程。过程。过程。vv污污污污泥泥泥泥取取取取自自自自某某某某城城城城市市市市污污污污水水水水厂厂厂厂，总总总总量量量量1L1L，加加加加入入入入200L200L污污污污水水水水。每每每每次次次次反应结束，将反应器中污水全部倒掉，留下约反应结束，将反应器中污水全部倒掉，留下约反应结束，将反应器中污水全部倒掉，留下约反应结束，将反应器中污水全部倒掉，留下约1L1L的污泥。的污泥。的污泥。的污泥。第28页/共56页第二十九页，共57页。SBR反应反应器：器：300L超声波超声波发生器：发生器：8.6L热交换器热交换器反应器的

29、构造(guzo)与运行第29页/共56页第三十页，共57页。超声密度(md)对好氧葡萄糖降解的影响25kHzv 超声密度为超声密度为0.5w/L时，时，没有明显的强化没有明显的强化(qinghu)效果；效果；v 超声密度为超声密度为1-2 w/L时，时，降解速率最快；降解速率最快；v 超过超过1-2w/L，降解速率反，降解速率反而降低。而降低。第30页/共56页第三十一页，共57页。好氧好氧COD降解的最佳降解的最佳(zuji)超声超声波密度波密度无超声波无超声波强化强化(qinghu)最佳最佳(zu ji)减弱减弱破坏破坏v 最佳超声波强度是一个很窄的范围，要进行谨慎选择最佳超声波强度是一个

30、很窄的范围，要进行谨慎选择。1.5第31页/共56页第三十二页，共57页。超声密度超声密度(md)对厌氧对厌氧NO3-N转化转化的影响的影响v 与好氧葡萄糖超声降解与好氧葡萄糖超声降解情况相似。情况相似。v 最佳最佳(zu ji)超声密度超声密度为为0.9w/L。第32页/共56页第三十三页，共57页。厌氧厌氧NO3-N降解降解(jinji)的最佳超的最佳超声波密度声波密度无超声波无超声波强化强化(qinghu)最佳最佳(zu ji)减弱减弱破坏破坏v 比好氧比好氧COD降解所需最佳超声密度有所下降降解所需最佳超声密度有所下降0.9第33页/共56页第三十四页，共57页。经济经济(jngj)分

31、析（德国马克）分析（德国马克）分析项目分析项目无超声波无超声波1.5w/L超声波超声波反应器造价反应器造价10.3m3:109604.6m3:5472曝气曝气5.3kw:128152kw:7264超声波设备超声波设备-15kw:69444总投资总投资2377582180运行费用运行费用0.089/m30.44m3第34页/共56页第三十五页，共57页。对经济对经济(jngj)分析的分析分析的分析vv该该该该超超超超声声声声波波波波强强强强化化化化污污污污水水水水生生生生物物物物处处处处理理理理实实实实验验验验采采采采用用用用的的的的是是是是每每每每次次次次将将将将反反反反应应应应器器器器中中中

32、中的的的的悬悬悬悬浮浮浮浮污污污污泥泥泥泥完完完完全全全全循循循循环环环环一一一一遍遍遍遍，因因因因此此此此所所所所需需需需要要要要的的的的超超超超声声声声波波波波发发发发生生生生器器器器的的的的投投投投资资资资及及及及其其其其所所所所消消消消耗耗耗耗的的的的电电电电能能能能(dinnng)(dinnng)较较较较高高高高，费费费费用用用用昂昂昂昂贵贵贵贵，不具有实际应用价值。不具有实际应用价值。不具有实际应用价值。不具有实际应用价值。v 因此因此(ync)(ync)，需要开发新的高效超声波辐射反应器，需要开发新的高效超声波辐射反应器第35页/共56页第三十六页，共57页。Changes of

33、 OUR and DHA of AS Changes of OUR and DHA of AS after ultrasonic irradiationafter ultrasonic irradiation我们我们我们我们(w(w men)men)研究研究研究研究发现：发现：发现：发现：45kHz,0.3w/cm45kHz,0.3w/cm2 2,超声超声超声超声1010分钟分钟分钟分钟第36页/共56页第三十七页，共57页。Changes of AS activity Changes of AS activity after repeated ultrasonic treatment wit

34、h 8h and 24h irradiation cycleafter repeated ultrasonic treatment with 8h and 24h irradiation cycle8 8小时小时小时小时(xiosh)(xiosh)重复重复重复重复超声一次超声一次超声一次超声一次2424小时小时小时小时(xiosh)(xiosh)重复超声一次重复超声一次重复超声一次重复超声一次第37页/共56页第三十八页，共57页。Schematic diagram of changes Schematic diagram of changes of AS activity in biorea

35、ctor with ultrasonic irradiation cycleof AS activity in bioreactor with ultrasonic irradiation cycle of 8h and 24h of 8h and 24h 第38页/共56页第三十九页，共57页。Comparison of COD removal in the R1 and R2 system Comparison of COD removal in the R1 and R2 system with and without ultrasonic treatment 第39页/共56页第四十页

36、，共57页。强度强度强度强度0.3W/cm20.3W/cm2，8h8h取取取取10%10%的活性污泥，辐照的活性污泥，辐照的活性污泥，辐照的活性污泥，辐照(f(f zho)10minzho)10min返回反应器：返回反应器：返回反应器：返回反应器：CODCOD去除率提高去除率提高去除率提高去除率提高5%5%好氧呼吸速率好氧呼吸速率好氧呼吸速率好氧呼吸速率(Oxygen Uptake Rate,OUR)(Oxygen Uptake Rate,OUR)表示的表示的表示的表示的污泥活性可提高污泥活性可提高污泥活性可提高污泥活性可提高12%12%污泥的增长率比对照反应器降低了污泥的增长率比对照反应器降

37、低了污泥的增长率比对照反应器降低了污泥的增长率比对照反应器降低了11%11%左右左右左右左右第40页/共56页第四十一页，共57页。对对对对照反照反照反照反应应应应器和器和器和器和设设设设置置置置(shzh)(shzh)超声波反超声波反超声波反超声波反应应应应器器器器对实际污对实际污对实际污对实际污水水水水CODCOD去除效果的去除效果的去除效果的去除效果的比比比比较较较较项目项目项目项目第第第第1 1天天天天第第第第2 2天天天天第第第第3 3天天天天/mgL/mgL-1-1去除率去除率去除率去除率/%/%CODCOD/mgL/mgL-1 1去除率去除率去除率去除率/%/%CODCOD/mg

38、L/mgL-1 1去除率去除率去除率去除率/%/%进水进水进水进水458.74458.74-461.11461.11-408.39408.39-对照反应器出水对照反应器出水对照反应器出水对照反应器出水55.9455.9487.8087.8055.5655.5687.9587.9550.3550.3587.6787.67设置超声波反应器设置超声波反应器设置超声波反应器设置超声波反应器出水出水出水出水33.5733.5792.6892.6833.3333.3392.7792.7727.9227.9293.1593.15设置超声波出水比设置超声波出水比设置超声波出水比设置超声波出水比对照出水降低的百

39、对照出水降低的百对照出水降低的百对照出水降低的百分比分比分比分比/%/%404040404444第41页/共56页第四十二页，共57页。苯酚对设置苯酚对设置苯酚对设置苯酚对设置(shzh)(shzh)(shzh)(shzh)超声波反应器和对照反应器进出水超声波反应器和对照反应器进出水超声波反应器和对照反应器进出水超声波反应器和对照反应器进出水CODCODCODCOD及污泥活性的影响及污泥活性的影响及污泥活性的影响及污泥活性的影响时间时间时间时间/d/d进水进水进水进水苯酚苯酚苯酚苯酚/mg/mgL L-1-1进水进水进水进水CODCOD/mg/mgL L-1-1出水出水出水出水COD/mgLC

40、OD/mgL-1-1OUR/mg(gmin)OUR/mg(gmin)-1-1R1R1R2R2R1R1R2R21 119.119.1436436333322220.980.981.181.182 242.342.3571571292922220.880.881.061.063 379.279.2702702303025250.780.780.930.934 4279.8279.816701670525241410.580.580.780.78第42页/共56页第四十三页，共57页。低温和室温条件低温和室温条件低温和室温条件低温和室温条件(tiojin)(tiojin)(tiojin)(tioji

41、n)下超声辐射对污泥活性的影响（下超声辐射对污泥活性的影响（下超声辐射对污泥活性的影响（下超声辐射对污泥活性的影响（a:OURa:OURa:OURa:OUR；b:DHAb:DHAb:DHAb:DHA）（USUSUSUS：超声波强化处理；：超声波强化处理；：超声波强化处理；：超声波强化处理；RTRTRTRT：room temperature room temperature room temperature room temperature 室温；室温；室温；室温；LTLTLTLT：low temperaturelow temperaturelow temperaturelow temperat

42、ure低温）低温）低温）低温）低温和低温和低温和低温和室温条室温条室温条室温条件下设件下设件下设件下设置超声置超声置超声置超声波处理波处理波处理波处理对对对对CODCODCODCOD去去去去除除除除(q(q(q(q ch)ch)ch)ch)的的的的影响影响影响影响第43页/共56页第四十四页，共57页。应应用用初沉池初沉池曝气池曝气池二沉池二沉池v 传统生物处理法：处理量大，效率传统生物处理法：处理量大，效率高，费用低廉，应用广泛。高，费用低廉，应用广泛。v 水质水量水质水量(shu lin)变化大，或者变化大，或者含有难降解的物质含有难降解的物质，处理效果不佳，处理效果不佳v北方地区冬季北方

43、地区冬季(dngj)气温较低，生气温较低，生物处理效率不高物处理效率不高v 不需额外的土建不需额外的土建设施设施(shsh)，易，易于实现。于实现。超声波超声波超声波超声波第44页/共56页第四十五页，共57页。强化膜强化膜-生物生物(shngw)活性炭工艺处理微污活性炭工艺处理微污染水源水染水源水vv处理废水：微污染水源水处理废水：微污染水源水处理废水：微污染水源水处理废水：微污染水源水,COD=4.75mg/L,COD=4.75mg/Lvv强强强强化化化化生生生生物物物物处处处处理理理理工工工工艺艺艺艺：膜膜膜膜-生生生生物物物物活活活活性性性性炭炭炭炭工工工工艺艺艺艺。反反反反应应应应器

44、器器器有有有有效效效效容容容容积积积积(rngj)30L(rngj)30L。系系系系统统统统内内内内水水水水力力力力停停停停留留留留时间时间时间时间1.5h1.5h，溶解氧为，溶解氧为，溶解氧为，溶解氧为4-6mg/L4-6mg/L，第45页/共56页第四十六页，共57页。反应器的构造反应器的构造(guzo)与运行与运行水箱水箱(shuxing)鼓风机鼓风机超声波发生超声波发生器器超声波换超声波换能器能器一体式生物膜反应一体式生物膜反应器器膜组件膜组件(z jin)出水出水v反反应应器器连连续续运运行行。超超声声波波每每24小小时时处处理理20分分钟钟第46页/共56页第四十七页，共57页。超

45、声波的处理效果随时间超声波的处理效果随时间(shjin)变化规变化规律曲线律曲线Re:有机物去除有机物去除率提高率提高(t go)的的百分比。百分比。提高提高(t go)传质速度传质速度促进胞外酶的分泌及变异促进胞外酶的分泌及变异v 选择每选择每24小时处理一次的间隔时间小时处理一次的间隔时间第47页/共56页第四十八页，共57页。超声波功率超声波功率(gngl)的选择的选择45kHzv 膜生物反应器工艺净化膜生物反应器工艺净化(jnghu)微污染水，最佳超声功率微污染水，最佳超声功率0.33W/L.0.33w/L0.16w/L0.5w/L第48页/共56页第四十九页，共57页。第49页/共5

46、6页第五十页，共57页。超声波对有机超声波对有机(yuj)负荷的影响负荷的影响有所增加有所增加明显增加明显增加v 适适当当强强度度超超声声波波可可显显著著提提高高(t go)生生物物活活性性，增增强强有有机机负负荷荷率率。第50页/共56页第五十一页，共57页。超声波对超声波对TTC-脱氢酶活性的影响脱氢酶活性的影响(yngxing)样品样品生物活性炭生物活性炭对照对照生物活性炭生物活性炭 脱氢酶活性脱氢酶活性（gTF/cmgTF/cm3 3h h-1-1）3.662.46v TTC脱氢酶活性反映了微生物的活性。脱氢酶活性反映了微生物的活性。v 低强度超声辐照低强度超声辐照(f zho)可以提

47、高膜生物反应器中生物活性炭活性可以提高膜生物反应器中生物活性炭活性第51页/共56页第五十二页，共57页。超声波对出水中有机物分子量的影响超声波对出水中有机物分子量的影响(yngxing)29.41%29.41%UVUV254254InfluentInfluentWaterWaterEffluent waterEffluent watersamplesamplecontrolcontrol0.450.45m-50KDm-50KD4.12%4.12%25%25%11.76%11.76%1010KD-50KDKD-50KD6.19%6.19%0 00 04 4KD-10 KDKD-10 KD8.2

48、4%8.24%75%75%58.82%58.82%4 4KD-1 KDKD-1 KD35.05%35.05%0 01 1 KDKD46.39%46.39%0 00 0v 生生物物降降解解作作用用是是小小分分子子物物质质去去除除的的主主要要因因素素，说说明明(shumng)(shumng)设设置置超超声声波波的的反反应应器器中中生生物物活活性炭的净化效果更好。性炭的净化效果更好。029.41%第52页/共56页第五十三页，共57页。超声波循环泵K2K1P111P2M1M2（K1K1、K2 K2 阀门；阀门；阀门；阀门；P1P1、P2 P2 流量计；流量计；流量计；流量计；M1M1、M2 M2 压

49、力计）压力计）压力计）压力计）传统活性污泥法中超声波辐射传统活性污泥法中超声波辐射传统活性污泥法中超声波辐射传统活性污泥法中超声波辐射(fsh)(fsh)系统安装示意图系统安装示意图系统安装示意图系统安装示意图第53页/共56页第五十四页，共57页。SBRV2V3V1K1超声波K2K1K1、K2K2阀门；阀门；阀门；阀门；V1V1、V2V2、V3 V3 泵泵泵泵SBRSBR工艺中超声波辐射工艺中超声波辐射工艺中超声波辐射工艺中超声波辐射(fsh)(fsh)处理器的安装示意图处理器的安装示意图处理器的安装示意图处理器的安装示意图第54页/共56页第五十五页，共57页。建立和完善超声波强化污水生物处理建立和完善超声波强化污水生物处理(chl)方法，方法，工艺设计参数，运行控制措施工艺设计参数，运行控制措施研研究究(ynji)方方向向了解超声波对细胞了解超声波对细胞(xbo)(xbo)、酶、基、酶、基因、生物大分子作用的机制因、生物大分子作用的机制开发经济高效的开发经济高效的超声波反应器超声波反应器第55页/共56页第五十六页，共57页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第56页/共56页第五十七页，共57页。