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傳統(tǒng)二級生物處理污水廠大量的剩余污泥處理處置已凸顯為一個重大環(huán)保問題。減少污水處理過程剩余污泥的產(chǎn)量是解決問題的重要手段之一。

近年來，污泥減量研究主要集中在代謝解耦聯(lián)、強(qiáng)化生物捕食和強(qiáng)化隱性生長。其中，隱性生長是指細(xì)菌利用衰亡細(xì)胞形成的二次基質(zhì)的生長過程，包含溶胞和生長兩個階段，即先將部分污泥進(jìn)行溶胞處理，然后回流到生物反應(yīng)器強(qiáng)化隱性生長。溶胞方法可分為物理法、化學(xué)法及生物法。物理法主要有加熱、機(jī)械破碎及超聲波破碎。超聲波破碎高效、快速，卻也有高能耗的問題?；瘜W(xué)法以強(qiáng)氧化性的臭氧、氯及光-Fenton試劑等氧化溶胞，而又以臭氧法的研究最多，但由于制臭氧成本高亦難以大規(guī)模應(yīng)用。Cl2法雖然成本較低，但有產(chǎn)生致癌物質(zhì)THMs的危險(xiǎn)。Fenton法亦因成本高、會殘留鐵離子和亞鐵離子影響生物反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。二氧化氯制取容易，成本低廉，且無產(chǎn)生THMs的危險(xiǎn)，應(yīng)該是一種理想的溶胞的氧化劑，然而至今相關(guān)報(bào)道卻較少，僅見李欣等的研究，采用ClO2溶胞，最佳ClO2投量為10mg/(g干泥)。

根據(jù)上述分析，若將化學(xué)溶胞和超聲波破碎耦合，或可即保證高效破解污泥又可降低成本，甚至產(chǎn)生協(xié)同增效作用。

ClO2與超聲波的耦合方式有兩種：或先超聲波破解，后ClO2溶胞；或先ClO2溶胞后超聲波破解。若先超聲破解后ClO2溶胞，超聲波破解階段釋放出的部分胞內(nèi)物將被ClO2氧化，從而消耗部分ClO2。且其余的ClO2只是單純的氧化溶胞，并未起到與超聲波協(xié)同的效果。而若先ClO2溶胞后超聲波破解，ClO2的氧化破壞了細(xì)胞壁，細(xì)胞壁強(qiáng)度大大減小，使其更易于被超聲波的空化作用破解，從而減少超聲波能耗。此外，在ClO2溶胞階段，只需減小細(xì)胞壁強(qiáng)度，無須完全破壞細(xì)胞壁，從而可以減少ClO2投量。因此，先ClO2溶胞后超聲波破解是較好的耦合方式。

在ClO2耦合超聲波破解污泥工藝中，影響污泥破解效果的因素主要有ClO2投量、ClO2溶胞時間、超聲波聲能密度和超聲時間等。為了研究耦合工藝破胞的最佳參數(shù)，采用單因素變化實(shí)驗(yàn)分析了各因素對污泥破解效果的影響，確定了最佳耦合溶胞參數(shù)。并對破解污泥的生物有效性進(jìn)行了研究，為溶胞回流隱性生長提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

1．材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 ClO2

南京華源水處理設(shè)備廠的ClO2發(fā)生器，以亞氯酸鈉和鹽酸為原料制取ClO2。制取的ClO2為黃綠色液體，濃度約為5000～15000mg/L，在實(shí)驗(yàn)前精確測定濃度后投加使用。