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污泥原位減量技術(shù)

时间:2020-03-17     作者:跑藍   阅读

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  作為污水處理過(guò)程中的副產(chǎn)物,剩余污泥的產(chǎn)量隨著(zhù)國家污水排放標準的提高以及新建污水處理廠(chǎng)的數量的增加而增加,大量的剩余污泥將增加污水處理廠(chǎng)的運行費用和污泥的處理、處置費用,同時(shí)也會(huì )對自然環(huán)境帶來(lái)二次污染問(wèn)題。針對以上存在的問(wèn)題,國內外學(xué)者提出了污泥原位減量法,即在污水處理過(guò)程中使產(chǎn)量減小,因此污泥原位減量與污泥的后續減量法相比具備很多的優(yōu)勢,其中最大的優(yōu)勢是在源頭減少剩余污泥的產(chǎn)量,降低污泥后續處理及處置費用。近年來(lái)國內外學(xué)者從不同角度對污泥原位減量技術(shù)的機理進(jìn)行了研究,其主要分為溶胞-隱形生長(cháng)、解偶聯(lián)代謝、內源代謝、微生物捕食等四種污泥減量技術(shù)。

  1 溶胞-隱形生長(cháng)

  溶胞-隱形生長(cháng)是指微生物細胞衰亡后,胞內物質(zhì)(含碳有機物及營(yíng)養物質(zhì))通過(guò)溶胞釋放到系統中,一部分被活細胞增長(cháng)的再利用,另一部分作為呼吸代謝產(chǎn)物被釋放從而實(shí)現污泥減量的過(guò)程。整個(gè)過(guò)程包括溶胞與隱形生長(cháng)兩個(gè)階段,其中溶胞階段為限制階段,其效率決定污泥產(chǎn)率的大小,在隱形生長(cháng)階段,微生物利用生長(cháng)的底物包括自產(chǎn)與原有兩種,在污水中難以區分。通過(guò)一些外部處理技術(shù)可以引起溶胞現象,影響后續的隱形生長(cháng)過(guò)程,達到污泥原位減量的目的,基于該機理的污泥原位減量技術(shù)應用最為廣泛,其中溶胞方法包括物理法、化學(xué)法和生物法。

  藍王誠[3]利用高壓均質(zhì)技術(shù)對污泥進(jìn)行溶胞處理,剩余污泥排放量減少了 42.4%。Yasui H等人使用臭氧對剩余污泥進(jìn)行氧化處理效果進(jìn)行研究,研究表明在臭氧劑量為 0.15mgO3/mgTSS,COD 負荷為 550kg/d,當處理污泥量是預期污泥減少量的 3.3 倍時(shí),污泥減量率為 100%。王敏等人利用多功能微生物菌劑對污泥減量效果進(jìn)行研究,研究表明當微生物菌劑投加量為處理水量的 0.01%,投加頻率為 1 次/月,運行時(shí)間為 78d,污泥減量率為 89.18%。

  利用物理法進(jìn)行污泥減量效果較好,但是存在能耗較高,設備耗損快,污泥沉降性惡化等問(wèn)題,而利用化學(xué)氧化技術(shù)會(huì )產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物,污泥沉降性能變差。生物法強化溶胞過(guò)程的優(yōu)勢不易產(chǎn)生二次污染、污染物去除效果較好,但菌劑的價(jià)格過(guò)于昂貴。

  2 解偶聯(lián)代謝

  微生物通過(guò)底物氧化(異化作用)將底物轉化為能量和代謝基質(zhì),其中產(chǎn)生的能量用于維持自身生命活動(dòng)以及細胞合成(同化作用),而代謝基質(zhì)通過(guò)同化作用合成新的微生物個(gè)體。在異化作用和同化作用中 ATP 作為能量傳遞的媒介發(fā)揮重要作用。

  ATP 分解為 ADP 和 P 的過(guò)程中釋放的能量用于同化作用及維持細胞生命活動(dòng)。在特殊情況下,異化作用和同化作用之間的能級差被擴大,異化作用產(chǎn)生能量大部分用于維持微生物生命活動(dòng)以熱量的形式散失,而用于同化作用的所必須的能量被減少,致使微生物的產(chǎn)率降低,污泥產(chǎn)量減少,這種現象稱(chēng)為解偶聯(lián)代謝。該方法旨不影響污水中污染物去除效果的的基礎下,通過(guò)解偶聯(lián)作用將用于細胞合成的能量降低,減少污泥產(chǎn)量。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

  投加解偶聯(lián)劑是實(shí)現解偶聯(lián)代謝最容易的方法,在解偶聯(lián)劑的研究中最多的是苯酚類(lèi)化合物及其衍生物,如 2,4-二硝基苯酚(DNP)、對-硝基苯酚(p -NP)、2,4,5 - 三氯苯酚(TCP) 等。 CHEN GW發(fā)現 DNP 在 10mg /L 或更低時(shí),可以顯著(zhù)降低污泥產(chǎn)量和相對比生長(cháng)速率,向 SBR 工藝中投 5.0mg/L DNP,運行時(shí)間 30d,污泥減量效率為 21%。張斌[9]利用 OSA 工藝評估污泥減量效果,當水溫為 40℃,污泥濃度為 11000mg/L,水力停留時(shí)間為 11h,OSA 工藝的污泥產(chǎn)率系數(Yobs)比傳統活性污泥工藝降低了 58%。解偶聯(lián)劑不利于長(cháng)期使用,易生成難降解、有毒性的有機物,同時(shí)會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。OSA 工藝結構簡(jiǎn)單更便于新舊污水處理廠(chǎng)的建設與改造,但在厭氧階段,低 ORP 值會(huì )導致出水的 PO -的濃度增加,同時(shí)增強硫酸鹽還原菌的活性,大量的H2S 易回流至污泥系統中影響污染物處理效果。

  1 內源代謝

  當外源基質(zhì)充足時(shí),微生物氧化降解外源基質(zhì)獲得的能量將用于維持自身生命活動(dòng)和細胞合成。當外源基質(zhì)匱乏時(shí),微生物氧化降解內源基質(zhì)(如細胞內儲存的糖原、多羥基烷酸酯、PHA 等基質(zhì))來(lái)提供細胞維持自身生命活動(dòng)所需的能量,而且此部分能量不用于細胞合成,這種在外源基質(zhì)匱乏時(shí)不進(jìn)行細胞合成而耗能維持生存的狀態(tài)稱(chēng)為內源代謝[10]。通過(guò)提高微生物活性,可以提高微生物維持生存所需能耗,減少用于微生物用于繁殖的能量,降低污泥產(chǎn)量。通過(guò) MBR反應器可以為微生物提供附著(zhù)空間,并為其提供充足的氧氣用于生長(cháng)繁殖,同時(shí)便于提高SRT 和污泥濃度等運行參數,有利于微生物的內源代謝,實(shí)現污泥減量。

  基于內源代謝機理的污泥原位減量效果較好,理論上可以實(shí)現 100%污泥減量率,但設備的投資成本以及污染等問(wèn)題并沒(méi)有很好的解決,因此限制了該工藝的大規模使用。

  2 微生物捕食

  污水生物處理工藝實(shí)質(zhì)上是由細菌和微型動(dòng)物組成的復雜生態(tài)系統,污水中的有機物被細菌分解,將獲得的能量用于新陳代謝,而細菌又被更高級的原生/后生動(dòng)物所捕食。當微生物在捕食與被捕食的過(guò)程中,系統中生物總量減少,同時(shí)隨著(zhù)食物鏈的延長(cháng),營(yíng)養級發(fā)生轉變,能量以熱量和排泄物的形式流失也越大,從而降低了微生物增殖量,實(shí)現污泥減量。微生物捕食污泥原位減量技術(shù)主要是利用原生動(dòng)物與后生動(dòng)物捕食懸浮液中的細菌導致食物鏈中的能量損失,從而實(shí)現污泥產(chǎn)量的減少。Wei等人提出了將捕食反應器與傳統活性污泥工藝的組合工藝,通過(guò)接種正顫蚓和蠕蟲(chóng)對細菌進(jìn)行捕食,預處理污泥產(chǎn)量低于未添加蠕蟲(chóng)的反應器 48%-59%,同時(shí)具有良好的污泥沉降性能。微生物的捕食方式是非定向的,一些硝化菌可能被捕食,從而影響氮的去除效果,所以要實(shí)現大規模的推廣運行,仍需進(jìn)一步深入研究。

  結語(yǔ)

  (1)基于不同污泥減量機理所產(chǎn)生的污泥減量技術(shù),雖取得良好的污泥減量效果,但存在技術(shù)上的不足,仍需進(jìn)一步完善。

  (2)生物溶胞技術(shù)可以保證不影響污染物的去除效能以及污泥性狀的基礎上實(shí)現污泥減量,應該是未來(lái)重點(diǎn)考慮的原位減量技術(shù)。

  (3)基于不同污泥減量機理的聯(lián)合污泥減量技術(shù)可以取得較好的污泥減量效果。(來(lái)源:吉林建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院)

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