臭氧破解污泥的溶出機制及同步臭氧氧化對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中，利用臭氧進行隱性生長的污泥減量技術由于其破解效率高、不產(chǎn)生毒副作用等特點成為該方向研究的熱點。臭氧具有強的殺傷力，它能夠滲入細胞壁從而破壞細菌有機體鏈狀結(jié)構(gòu)導致細菌的死亡，細胞溶解釋放有機物質(zhì)到水中，而這些自產(chǎn)底物可重新被用于生物代謝，這樣部分有機碳的重復使用將會導致污泥產(chǎn)量的減少。利用臭氧對剩余污泥進行破解，可以使污泥胞內(nèi)外物質(zhì)溶出進入液相，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理論問題，并探索將臭氧直接作用在活性污泥反應器上進行同步臭氧氧化實現(xiàn)污泥減量排放工藝的可能性及處理特性。 通過靜態(tài)試驗的方法了解了臭氧破解活性污泥的機理，并從理論上分析了各指標溶出規(guī)律。試驗結(jié)果表明：經(jīng)臭氧破解后污泥液相中的SCOD、TN、NH3-N、有機氮、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，分析是由于當微生物細胞壁破裂后，細胞質(zhì)進入了液相，在液相中與臭氧直接接觸而發(fā)生化學氧化作用，部分有機物被氧化成為二氧化碳、氮氣和氨氣從水中逸出；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)關系。 在前面機理分析的基礎上，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、作用于生物反應器進行隱性生長，能實現(xiàn)污泥的減量排放。本試驗選取SBR和MBR兩種生物反應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，并與對照系統(tǒng)進行對比分析。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)運行中，對照系統(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，去除率分別為92.5％、91.1％和80.5％；臭氧氧化對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。 對反應器在臭氧投加量為0.03gO3/gSS時進行了30天的連續(xù)運行研究。結(jié)果表明，同步臭氧氧化可以明顯減少SBR反應器的污泥排放量，在不排泥的情況下對照系統(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，反應器內(nèi)污泥活性下降會影響出水水質(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，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，當臭氧投加量大于0.025gO3/gSS時，污泥產(chǎn)率系數(shù)接近零，在50d的連續(xù)運行中，對照系統(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