Fe2+對(duì)城市污水處理廠(chǎng)剩余污泥厭氧溶胞破解的影響研究.pdf

1、城市污水廠(chǎng)利用污泥絮體中的活性微生物來(lái)處理高濃度污廢水能夠達(dá)到良好的處理效果，具有環(huán)保意義，但是產(chǎn)生的大量剩余污泥該怎么有效處理卻是一個(gè)隨之而來(lái)的嚴(yán)峻問(wèn)題。城市污水廠(chǎng)剩余污泥中不僅含有揮發(fā)性脂肪酸和蛋白質(zhì)等有機(jī)物，還含有豐富的磷、氮等營(yíng)養(yǎng)元素，具有潛在的回收利用價(jià)值。充分利用剩余污泥中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能源，既可使剩余污泥的處理不危及環(huán)境土地資源，又可節(jié)省污水廠(chǎng)對(duì)剩余污泥處理處置的額外運(yùn)行費(fèi)用，充分挖掘潛在的巨大資源并加以循環(huán)利用。溶胞技術(shù)正

2、是利用了這其中的資源而受到越多人的重視與關(guān)注，這種技術(shù)能夠促使污泥絮體里的微生物細(xì)胞壁裂分解，使細(xì)胞結(jié)構(gòu)變得細(xì)小，易于胞內(nèi)物質(zhì)溶出細(xì)胞壁，從而達(dá)到濃度減小的目的。目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)學(xué)者都是在外加碳源的情況下研究污泥的破胞機(jī)理，但是這往往與無(wú)外加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的自然反應(yīng)狀態(tài)有很大差別，本文通過(guò)向城市污水廠(chǎng)的二沉池回流剩余污泥中一次性添加鐵鹽 FeSO4·7H2O，采用血清瓶搖床批次實(shí)驗(yàn)研究在無(wú)外加碳源的情況下 Fe2+對(duì)剩余污泥厭氧條件下細(xì)胞釋放

3、氨氮、正磷酸鹽、COD以及產(chǎn) VFAs的效果，以及對(duì)污泥液相三維熒光光譜進(jìn)行平行因子分析，得到了以下結(jié)論：
　　（1）在無(wú)外加碳源、恒溫（33℃）水浴震蕩（120r/min）的厭氧條件下，F(xiàn)e2+對(duì)污泥中微生物細(xì)胞的溶胞釋放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起到明顯的促進(jìn)作用；當(dāng)進(jìn)水Fe2+由0mg/L逐漸升高到1450mg/L時(shí)，微生物受到刺激溶胞破壁釋放氮、磷及COD的能力隨Fe2+濃度的增高而逐漸增強(qiáng)，氨氮、正磷酸鹽及 COD最高濃度高達(dá)350mg/

4、L、135mg/L及2200mg/L，分別是對(duì)照組的5倍、11倍左右。反應(yīng)第8天后各指標(biāo)濃度不再大幅波動(dòng)，污泥體系處于動(dòng)態(tài)平衡；其產(chǎn)生的VFAs中乙酸最高濃度達(dá)到280mg/L，丙酸最高達(dá)到500mg/L，其三維熒光圖中主要有蛋白質(zhì)、輔酶 NADH及類(lèi)富里酸，產(chǎn)甲烷過(guò)程中伴隨有少量的輔酶F420產(chǎn)生。并且檢測(cè)出乙酸和丙酸兩種主要的揮發(fā)性脂肪酸，20mg/LFe2+的污泥丙酸量在反應(yīng)第五天達(dá)到500mg/L,800~1450mg/LFe2

5、+的污泥產(chǎn)乙酸量最高可達(dá)225mg/L。本次實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)高濃度的Fe2+（800~1450mg/L）對(duì)剩余污泥有毒害作用，綜合各指標(biāo)變化情況以及經(jīng)濟(jì)性考慮，得出本實(shí)驗(yàn)Fe2+添加量在200~350mg/L范圍內(nèi)時(shí)剩余污泥破胞釋放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)即可達(dá)到良好效果。
　　（2）依據(jù)前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇200mg/LFe2+的定量投加，在此基礎(chǔ)上投加不同濃度的緩沖物質(zhì) NaHCO3，研究 Fe2+與 NaHCO3結(jié)合對(duì)污泥溶胞的作用，結(jié)果顯示N

6、aHCO3濃度為5g/L~20g/L時(shí)污泥破胞開(kāi)始產(chǎn)生明顯的效果，中和高濃度Fe2+水解剩余污泥而帶來(lái)的多余的VFAs，避開(kāi)VFAs積累對(duì)厭氧污泥的毒性，維持反應(yīng)體系pH的穩(wěn)定，提高了丙酸轉(zhuǎn)化乙酸率，在反應(yīng)第4天即提前進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段，并使得F420的熒光強(qiáng)度增強(qiáng)。
　?。?）剩余污泥的初始pH對(duì)其厭氧發(fā)酵的一系列反應(yīng)都有很重要的影響，對(duì)一定Fe2+投加量的剩余污泥都進(jìn)行溶胞前的pH預(yù)處理（pH分別為4、7、10），研究pH對(duì)厭氧污

7、泥溶胞及消化反應(yīng)的影響。該結(jié)果表明在短期發(fā)酵時(shí)間（20天左右）內(nèi)將污泥初始pH調(diào)為酸性（pH=4.0）可以達(dá)到很好的溶胞破解效果，能夠比堿性及中性條件下獲得更多的溶解性氮、磷及COD，并能產(chǎn)生較高濃度的短鏈脂肪酸（乙酸和丙酸、丁酸），提高了污泥的生化降解能力,低pH的厭氧發(fā)酵環(huán)境有利于七水合硫酸亞鐵鹽中的鐵元素以游離態(tài)二價(jià)鐵離子形式存在于剩余污泥中。從平行因子分析中看出在pH=4時(shí)的熒光得分值最高，pH=10的其次，pH=7的得分值最小