技术方法—污泥减量技术的研究及其应用(一)
来源:优易学  2011-8-15 14:41:04   【优易学:中国教育考试门户网】   资料下载   建筑书店
  目前,剩余污泥的处理与处置已成为污水处理厂一个令人头痛的问题,其费用占到污水处理厂总运行费用的25%~40%,甚至高达60%[1]。
  1.于隐性生长的污泥减量技术
  微生物对有机碳的新陈代谢一方面将其转化为CO2,另一方面将其转化为生物体。当生物体中的有机碳也可作为微生物的底物并重复上述新陈代谢时,那么污泥的产生量就会减少。
  因此,微生物基于自身细胞溶解产物的生长方式称之为隐性生长[2、3]。隐性生长的污泥减量技术有两种不同的形式:生物体的生物降解和培养捕食细菌的生物体。
  1.1.物体的生物降解
  
生物体的生物降解关键在于微生物细胞的溶解。目前有几种方法促进微生物的细胞溶解:降低F/M比例(提高污泥浓度),增加污泥龄,提高温度和采用臭氧[1、4、5]。这几种方法既可单独使用,又可综合使用。
  Rocher等研究和比较了热处理、酸和碱对活性污泥中细菌(Alcaligenes eutrophus)之细胞破裂的影响,结果表明:在pH=10和60 ℃培育20min,细胞溶解和生物降解最稳定;采用该方法的污泥产率是常规活性污泥法的38%~43%[2]。微生物优先满足它们的能量维持需求,然后是生产新的生物体。在底物限制的情况下,Low等进行的小试结果表明:污泥浓度的升高会导致污泥产量的减少,例如,污泥浓度从3g/L升高至6 g/L时,污泥产量减少12%;从1.7 g/L升高至10.3 g/L时,污泥产量减少44%[6],但污泥浓度的升高还受其他因素的影响,如氧的传质速率和底物的溶解度。污泥负荷和溶解氧浓度也影响剩余污泥的产量,小试表明:当污泥负荷为1.7 kgBOD5/(kgMLSS.d),溶解氧浓度从2 mg/L增加到6 mg/L时,剩余污泥产量减少了25%;当溶解氧浓度为2 mg/L,污泥负荷从1.7 kgBOD5/(kgMLSS.d)降低到0.217 kgBOD5/(kgMLSS.d)时,剩余污泥产量减少了26%[7]。
  1991年,在膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)处理生活污水的小试中,Chaize和Huyard首次研究了MBR对污泥产率的影响。在SRT为50 d 和100 d时,污泥产量大大减少,他们认为这是低F/M比值和较长污泥龄的结果。MBR处理生活污水的中试研究表明,当MLSS高达40~50 g/L和污泥完全截留(SRT→∞)时,几乎不产生污泥。由于细胞壁的生物降解是微生物隐性生长的速率控制步骤,故可采取不同的物理、化学方法促进细胞壁的生物降解。Canales等在MBR处理生活污水的小试研究中加入了一个热处理过程,研究表明:污泥活性和污泥产率随着污泥龄的增长而降低;当污泥经过热处理(90 ℃,停留时间3 h)后,几乎100%的细胞被杀死并引发了细胞的部分溶解,促进了微生物的隐性生长,从而减少了60%的污泥产量,污泥产率为0.17 kgMLSS/kgCOD.高温好氧消化(55~60 ℃)是近几年兴起的一种高浓度、高温废水处理技术,它的污泥产率范围为0.05~0.13kgTSS/kgCOD,然而其投资和运行费用高,细菌结团性差并产生大量的泡沫[5]1994年,Yasui等开发了一种新型的污泥减量技术:在常规的活性污泥法中用臭氧处理部分回流污泥,促进细胞的溶解,从而使之减少或零排放剩余污泥。
  采用该方法进行小试、中试和10个月的工业化规模(曝气池为1 900m3,有机负荷为550 kgBOD5/d)的处理制药废水试验,基本上达到了零排放剩余污泥。为达到零排放剩余污泥,回流污泥量应是预计污泥弃置量的3.3倍,臭氧量为0.015 kgO3/kgSS,臭氧接触器为连续逆流操作。费用分析表明,该方法的污泥处理费用是常规活性污泥法的47%.Sakai等采用该方法进行了9个月的城市污水处理试验(处理规模为440 m3/d),减少的剩余污泥量与进入臭氧接触器的污泥量和臭氧量有关,当臭氧量为0.034 kgO3/kgSS和回流污泥量是剩余污泥量的4倍以上时,没有剩余污泥排放。但他们的研究也存在不足:臭氧浓度几乎不变,未进一步探讨臭氧浓度与污泥减量的关系以及如何改进臭氧接触器的操作条件;没有研究臭氧对污泥减量和控制污泥膨胀的影响。为此,Kamiya等采用臭氧间歇处理人工配制废水(小试),结果表明:该方法可减少40%~60%的剩余污泥排放量;同等臭氧剂量下,高臭氧浓度间歇操作优于低臭氧浓度连续操作;臭氧能减少剩余污泥排放量和提高剩余污泥的沉降性能。但该方法需要进一步研究,如确定最小臭氧量、臭氧与污泥的接触时间、详细的费用分析和大规模的实际应用。虽然臭氧能减少剩余污泥的排放量,对硝化和反硝化没有抑制作用,但不能去除废水中的营养物(NO3——N、PO43——P)。用,但不能去除废水中的营养物(NO3--N、PO43--P)。

责任编辑:xiaohan

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