臭氧破解污泥的溶出機(jī)制及同步臭氧氧化對(duì)污泥減量效能的影響研究.pdf

1、剩余污泥處理和處置問題的日益突出使得污泥減量成為必然。在目前國內(nèi)外研究的污泥減量技術(shù)中，利用臭氧進(jìn)行隱性生長的污泥減量技術(shù)由于其破解效率高、不產(chǎn)生毒副作用等特點(diǎn)成為該方向研究的熱點(diǎn)。臭氧具有強(qiáng)的殺傷力，它能夠滲入細(xì)胞壁從而破壞細(xì)菌有機(jī)體鏈狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致細(xì)菌的死亡，細(xì)胞溶解釋放有機(jī)物質(zhì)到水中，而這些自產(chǎn)底物可重新被用于生物代謝，這樣部分有機(jī)碳的重復(fù)使用將會(huì)導(dǎo)致污泥產(chǎn)量的減少。利用臭氧對(duì)剩余污泥進(jìn)行破解，可以使污泥胞內(nèi)外物質(zhì)溶出進(jìn)入液相，改變污

2、泥特性，還有可能形成新的剩余污泥減量排放處理工藝。本文利用臭氧破解活性污泥以研究臭氧破解污泥的若干基礎(chǔ)理論問題，并探索將臭氧直接作用在活性污泥反應(yīng)器上進(jìn)行同步臭氧氧化實(shí)現(xiàn)污泥減量排放工藝的可能性及處理特性。 通過靜態(tài)試驗(yàn)的方法了解了臭氧破解活性污泥的機(jī)理，并從理論上分析了各指標(biāo)溶出規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)臭氧破解后污泥液相中的SCOD、TN、NH3-N、有機(jī)氮、NO3-N、TP、蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)隨臭氧濃度和臭氧投加量的增加有不

3、同程度的增加，而NO2-N、總蛋白質(zhì)、TOC、pH值、污泥SOUR及SVI值則呈現(xiàn)下降趨勢。理論分析發(fā)現(xiàn)，本研究中SCOD和TN的溶出均低于理論值，分析是由于當(dāng)微生物細(xì)胞壁破裂后，細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入了液相，在液相中與臭氧直接接觸而發(fā)生化學(xué)氧化作用，部分有機(jī)物被氧化成為二氧化碳、氮?dú)夂桶睔鈴乃幸莩?；臭氧破解過程中污泥活性有較大程度的降低，SOUR從初始的9.92mgO2/gVSS.h下降到5.92mgO2/gVSS.h，VSS/SS從0.78降

4、低到0.68；臭氧破解使得絮體尺寸變小、密度提高，沉降性能得到很大提高，污泥pH值從中性變?yōu)槿跛嵝浴?利用二元線性回歸法建立臭氧濃度和臭氧投加量對(duì)臭氧破解效率的模型可以看出，臭氧破解污泥過程中的液相SCOD、蛋白質(zhì)、多糖的溶出和TOC的破解與臭氧濃度和臭氧投加量呈正比指數(shù)關(guān)系。 在前面機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，確定后續(xù)工藝的臭氧作用條件為臭氧濃度36.65mg/L，臭氧投加量0～0.04gO3/gSS。 將臭氧直接

5、作用于生物反應(yīng)器進(jìn)行隱性生長，能實(shí)現(xiàn)污泥的減量排放。本試驗(yàn)選取SBR和MBR兩種生物反應(yīng)器作為同步臭氧氧化污泥減量的研究系統(tǒng)。 考察了各臭氧投加量下SBR污泥減量系統(tǒng)的污泥濃度、污泥性能和出水水質(zhì)變化情況，并與對(duì)照系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：同步臭氧氧化可以降低SBR系統(tǒng)的平均表觀污泥產(chǎn)率，對(duì)照系統(tǒng)的平均污泥產(chǎn)率系數(shù)為0.45gSS/gSCOD，而在臭氧投加量為0.01、0.02、0.025、0.03gO3/gSS時(shí)的平均產(chǎn)率

6、系數(shù)分別為0.36、0.2、0.11、0.03gSS/gSCOD，在50d的連續(xù)運(yùn)行中，對(duì)照系統(tǒng)共排放約150g干污泥，而臭氧減量系統(tǒng)僅排放47.2g干污泥；臭氧氧化對(duì)SBR系統(tǒng)出水的COD、NH3-N、TP影響較小，在臭氧投加量小于0.03gO3/gSS時(shí)，去除率分別為92.5％、91.1％和80.5％；臭氧氧化對(duì)污泥活性的影響較小，在臭氧投加量小于0.03gO3/gSS條件下，保持了85.3％以上的活性；隨著臭氧投加量的增加，污泥S

7、VI值下降。 對(duì)反應(yīng)器在臭氧投加量為0.03gO3/gSS時(shí)進(jìn)行了30天的連續(xù)運(yùn)行研究。結(jié)果表明，同步臭氧氧化可以明顯減少SBR反應(yīng)器的污泥排放量，在不排泥的情況下對(duì)照系統(tǒng)MLSS增加了5907mg/L，而臭氧減量系統(tǒng)污泥MLSS僅增加了643mg/L。但隨著臭氧的長期投入，反應(yīng)器內(nèi)污泥活性下降會(huì)影響出水水質(zhì)。 考察了各臭氧投加量下MBR污泥減量效能的影響研究。發(fā)現(xiàn)MBR對(duì)照系統(tǒng)的平均污泥產(chǎn)率為0.32gSS/gSC

8、OD，而在臭氧投加量分別為0.01、0.015、0.02、0.025、0.03gO3/gSS時(shí)，系統(tǒng)平均污泥產(chǎn)率系數(shù)分別為0.25、0.16、0.07、0.021、0.016 gMLSS/gSCOD，當(dāng)臭氧投加量大于0.025gO3/gSS時(shí)，污泥產(chǎn)率系數(shù)接近零，在50d的連續(xù)運(yùn)行中，對(duì)照系統(tǒng)共排放143g干污泥，而臭氧減量系統(tǒng)共排放48g干污泥；臭氧氧化對(duì)MBR系統(tǒng)出水的COD、NH3-N影響甚小，充分體現(xiàn)了MBR系統(tǒng)的高效穩(wěn)定性，但