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污泥减量化技术研究与应用
RSS 打印 复制链接 发布时间:2018-01-17 10:54:19
【摘要】合理解决剩余污泥问题,已是当前亟待解决的环保问题之一。文章介绍了解偶联技术、溶胞技术等污泥减量技术,并对各种污泥减量化技术的基本原理、应用现状和优缺点作具体阐述。 【关键词】污泥减量;解偶联;溶胞技术   污泥是污水处理过程中产生的固体废物。随着污水处理事业的发展,污水处理厂总处理水量和处理程度的不断扩大和提高,污泥的产生量也将会大幅度地增加。如何合理的解决污泥问题,己是当前亟待解决的环保问题之一。   1.解偶联技术   解偶联技术是在活性污泥中投加解偶联剂使微生物合成代谢和分解代谢被解偶联,分解代谢产生的能量大部分被转换成热量而不能有效的产生ATP,而ATP是生物体分解代谢和合成代谢之间能量转换的媒介,从而在不影响分解代谢的条件下限制了合成代谢的速率,达到减少污泥量的目的。   1.1 化学解偶联   解偶联剂通常是脂溶性小分子物质,含有酸性基团。常用于污泥减量的解偶联剂有:2,4—二硝基苯酚(dNP)、对硝基苯酚(pNP)、3,3',4',5一四氯水杨酰苯胺(TCS)、2,4,5一三氯苯胺(TCP)和氨基酸等。Strand等人测试了12中解偶联剂,发现这些解偶联剂中TCP的效率最高,在浓度为5mg/L时,污泥产量减少50%。Chen等人发现在TCS投加量为0.85mg/L时污泥产率减少40%,而且没有影响底物的去除效率。Liu通过试验建立了关于初始化学解偶联剂(dNP和Zn)浓度C和初始微生物浓度X与污泥产量的模型,研究结果显示随着比率C/X的增加,污泥产量减少。   投加解偶联剂法工艺简单,无需对污水处理厂进行改造,只需加装投药装置即可,但是常用的解偶联剂大多难降解且可能有毒,对环境有潜在的危害性,同时还会增加需氧量,降低COD去除率,长期运行后微生物也会被驯化,从而失去解偶联的作用,此外污泥的脱水和沉降性能变差,因而在使用上有一定局限。   1.2 高S0/X0比率   在高S0/X0 (初始底物浓度/初始微生物浓度)条件下,由于微生物在分解代谢中产生ATP的速率要大于在合成代谢中消耗的速率,生成过剩能量。发生合成代谢和分解代谢的解偶联机理有两种解释:一是积累的能量通过粒子(如H+或K+)在细胞膜两侧的传递降低了跨膜电势,随后发生氧化磷酸化解偶联;二是生物体内部新陈代谢途径改变,减少了糖酵解的过程。但是高S0/X0要求值在8~10,而城市生活污水S0/X0值是0.01~0.13mgCOD/mgMLSS,所以高S0/X0条件下的解偶联技术还不能用于实际的污水处理。   1.3 改进活性污泥系统解偶联   微生物在好氧和厌氧环境之间的转换可促使微生物的代谢解偶联,好氧—沉淀—厌氧(OSA)是一种改进活性污泥系统,在污泥回流过程中插人厌氧池为微生物提供好氧—厌氧交替环境,使好氧微生物在好氧段所产生的ATP能在厌氧段被消耗,而不能用于细胞合成,从而使污泥产率下降。Chudoba测定OSA工艺污泥产量范围是0.13~0.29kgSS/kgCOD去除,COD、P去除率和污泥沉淀性能有所提高。而Saby则在氧化池中加入膜,通过试验认为厌氧池氧化还原电位(ORP)是控制参数,在ORP从当100mV降到-250mV时,污泥产率减少35%。在国内,为了改进活性污泥系统,很多人进行了研究并提出了各种改进方案,如水解酸化-缺氧-厌氧-好氧(HAAO)污水、污泥一体化处理工艺,污泥减量率达56.5%;厌氧水解酸化—好氧氧化A1/A2/O系统,回流剩余污泥的减量达到67.87%,系统好氧段好氧污泥的表观产率系数也下降54.5%。   2.通过溶胞强化细菌自身氧化速率   通过强化细菌的隐性生长也可以达到污泥减量的目的。所谓隐性生长是指细菌利用衰亡细菌所形成的二次基质生长,整个过程包含了溶胞和生长。利用各种溶胞技术,使细菌能够迅速死亡并分解成为基质再次被其他细菌所利用,是在污泥减量过程中广为应用的手段。促进细胞溶解,在传统模型中可以认为是增大了细胞衰减速率,这样可以降低剩余污泥的产量。通常可在传统活性污泥法工艺流程中的污泥回流过程中增加相关处理装置。   2.1物理溶胞技术   2.1.1压力   利用压力溶胞的原理,使细菌的细胞壁在机械压力的作用下破碎,释放出细胞内所含的物质。将压力溶胞技术应用于活性污泥内源呼吸阶段能减少污泥的产量使二沉池污泥减少50%,改善污泥的沉降性能和污泥的脱水性能。此外,还可以利用渗透压由高到低的改变造成水大量进入细胞,导致细胞破裂。   2.1.2 加热   利用加热加速细胞溶解的技术在挪威一个大规模污水处理厂中得到应用。近年来已经开展的与膜—生物反应器相结合的工艺,对其中污泥活性、产率系数、溶胞产物及其消耗,细胞内物质的释放、不同温度下对细菌的杀灭速率等方面的研究都有所涉及。在65~90℃ 时细胞壁被破坏,污泥经热水解处理(90℃,停留3小时)后大部分细胞被杀死,细胞内所含物质释放并被溶解,促进了微生物的隐形增长,污泥产量减少了60%,污泥产率为0.17kgMLSS/kgCOD。然而加热技术处理过程会产生大量臭气;另外,热—化学联合处理技术需维持高温和高PH,因而对设备具有腐蚀性,因此该技术大规模的应用受到一定的限制。
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