污泥減量化水處理技術(shù)的研究進(jìn)展
摘 要: 針對(duì)污泥處理處置過(guò)程中的環(huán)境問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,從基于微生物隱性生長(zhǎng)、代謝解偶聯(lián)、微型動(dòng)物捕食和維持代謝等方面闡述了污泥減量化水處理技術(shù)的的研究進(jìn)展,介紹了相關(guān)工藝的原理和特點(diǎn),并指出了其研究的發(fā)展方向和應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞: 污泥減量; 隱性生長(zhǎng); 解偶聯(lián); 微型動(dòng)物捕食; 維持代謝
傳統(tǒng)的污泥處理是先經(jīng)過(guò)濃縮、穩(wěn)定脫水等預(yù)處理后,再進(jìn)行土地利用、衛(wèi)生填埋和焚燒等最終處置。但上述方法投資和運(yùn)行費(fèi)用巨大,約占污水廠總運(yùn)行費(fèi)用的40% ~65%。針對(duì)污泥處理過(guò)程中的環(huán)境問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)效益,20世紀(jì)90年代提出了剩余污泥減量化的概念。污泥減量化是使整個(gè)污水處理系統(tǒng)在保證污水處理效能的前提下,采用適當(dāng)?shù)奈锢怼⒒瘜W(xué)、生物等方法,使向外排放的生物量達(dá)到最少,從而實(shí)現(xiàn)從“源頭”上減少污泥的產(chǎn)量。目前污泥減量化技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。
1 基于微生物隱性生長(zhǎng)的污泥減量技術(shù)
微生物基于自身細(xì)胞溶解產(chǎn)物的生長(zhǎng)方式稱為隱性生長(zhǎng)。整個(gè)過(guò)程包含了溶胞和生長(zhǎng),其中溶胞為限制步驟。因此,溶胞效率的提高能夠?qū)е挛勰喈a(chǎn)量的減少。利用各種物理、化學(xué)等溶胞技術(shù),使細(xì)菌能夠迅速死亡并分解成為基質(zhì)再次被其他細(xì)菌所利用,是污泥減量過(guò)程中廣為應(yīng)用的手段。
1·1 臭氧氧化污泥減量技術(shù)
臭氧是一種十分活潑的氧化劑,可與污泥中的化合物發(fā)生直接或間接反應(yīng)。同時(shí),臭氧還能氧化污泥中不易水解的大分子物質(zhì)。臭氧氧化污泥減量是基于使部分活性污泥變成二氧化碳和水、部分溶解成可生物降解的有機(jī)物從而被生物降解,通過(guò)投加臭氧甚至能建立污泥零排放系統(tǒng)。為了減少剩余污泥的產(chǎn)量,Yasui等[1、2]把臭氧氧化引入到傳統(tǒng)的活性污泥系統(tǒng)中,試驗(yàn)結(jié)果表明,部分回流污泥由臭氧氧化后回流到曝氣池,可使剩余污泥量減少40% ~60%。金瑞洪等[3]利用SBR和污泥臭氧化及回流裝置組成污水處理系統(tǒng),當(dāng)臭氧投加量為0. 05 gO3/gSS且污泥回流量為0. 4 L/(L·d)時(shí),污泥表觀產(chǎn)率可接近零,且系統(tǒng)對(duì)COD的去除率、污泥沉降性能未發(fā)生明顯變化。Lee等[4]在低溫下將活性污泥工藝和臭氧氧化工藝組合,通過(guò)優(yōu)化臭氧氧化率和頻率,在112 d內(nèi)實(shí)現(xiàn)了污泥的“零排放”。
在傳統(tǒng)的污泥減量系統(tǒng)中,污泥中的碳雖可以被臭氧氧化成CO2,但是氮和磷卻因臭氧氧化作用而溶解在污泥上清液中,并在系統(tǒng)中積累,導(dǎo)致出水氮、磷濃度升高。針對(duì)這一問(wèn)題,Dytczak等[5]將采用A/O—SBR工藝中的部分污泥經(jīng)臭氧氧化后重新回流到系統(tǒng)中,并利用臭氧氧化污泥釋放的額外碳使系統(tǒng)反硝化效率提高了60%。Saktaywin等[6]則針對(duì)系統(tǒng)中磷積累問(wèn)題進(jìn)行了積極探索,并開(kāi)發(fā)出一個(gè)集污泥減量與磷回收于一體的新型污水處理系統(tǒng),該系統(tǒng)包括傳統(tǒng)的A/O除磷工藝、污泥臭氧化接觸反應(yīng)器和磷回收工藝等3個(gè)子系統(tǒng);通過(guò)數(shù)學(xué)模擬,對(duì)該系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的各物質(zhì)進(jìn)行了物料平衡分析,證明該工藝是可行的,可在減少污泥量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)磷的回收。
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