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污泥减量化与处理处置技术状况分析

[2017/07/07]

随着社会经济和城市化进程的发展,污水产生量不断增加,而目前应用最广泛的活性污泥污水处理法会产生大量污泥。而且,污泥中通常含有许多有毒有害物质,若不进行妥善处理、处置,将会对环境和人类健康造成威胁。污泥问题已成为目前污水处理厂所面临的一个重要问题和挑战。针对这一问题,本文对国内外有关污泥减量化、污泥处理与处置方面的研究成果与应用现状进行了资料调研和综述,以期为中国污泥减量、处理处置技术的研究和推广应用提供参考。

污泥减量化技术

污泥减量化技术是指在保证污水处理效果的前提下,通过物理、化学和生物等手段,使处理相同量污水时,生物处理系统中污泥产量减少的技术,从而从根本上减少污泥量。污泥减量化可以通过以下四种途径实现。

降低污泥中微生物的净合成量

在污水生物处理系统中降低污泥中微生物细菌合成量,可以通过解偶联技术实现,通过抑制微生物合成腺苷三磷酸(ATP),从生化角度来讲是合成代谢和分解代谢解偶联,即代谢解偶联。目前实现解耦联的方法主要有添加解耦联剂、高S0/X0和改变污泥所处的环境条件等三种方法。

解耦联剂一般为脂溶性水分子物质,如2,4-二硝基苯酚(DNP)、对硝基苯酚(PNP)、3,3',4',5-四氯水杨酰苯胺(TCS)等。解耦联剂通常是较难生物降解或对生物具有毒性的化合物,生物对解耦联剂的降解和去除不完全,会给水处理带来新的污染。在高S0/X0条件,微生物在分解代谢中产生的ATP的速率要大于在合成代谢中消耗的速率,ATP会累积,引起能量的消散,从而降低微生物产率系数。由于要求的有机物浓度远高于实际污水,且会大大增加投资和处理成本,高S0/X0条件目前还不能用于实际的污水处理。好氧-沉淀-厌氧(Oxic-Settling Anaerobic,OSA)是目前常用一种工艺,是在传统活性污泥工艺的污泥回流过程中插入厌氧池,使污泥微生物的环境条件交替改变,达到降低污泥减量的目的。

增加生物体的自身氧化速率

利用各种溶胞技术,使污泥中微生物迅速死亡并分解成为可被其它微生物所利用的基质,从而强化微生物的隐性生长来实现污泥减量的目的。目前研究较多的增加生物体自身氧化速率的污泥减量化技术主要是用物理、化学或生物方法(如超声波、热处理、臭氧、碱处理等)将污泥破碎、溶胞,释放出细胞内所含的物质,提高污泥的生物可降解性,然后将破碎的污泥重新回流到曝气池中,通过生物处理系统中污泥的代谢进行分解,达到减量目的。

维持生物代谢

微生物首先在满足了自身代谢所需能量后才能将剩余的能量用于生物合成,因此,可以通过增加污泥停留时间(SRT)和降低污泥负荷率(F/M),使供给的能量只能维持污泥微生物代谢的需要,而无法满足其增殖需要,从而使污泥产生量减少,达到污泥减量的目的。在膜生物反应器(MBR)中,由于膜组件的截留作用,微生物被完全截留在反应器内,实现了污泥停留时间和水力停留时间的完全分离。因此MBR可在高容积负荷、低污泥负荷、长污泥停留时间下运行,从而降低污泥的产量。成本分析表明,目前MBR系统的成本由原来的污泥处理处置费用转变为膜组件费用,膜组件成本成为MBR应用的一个阻碍。

增强微型动物对细菌捕食

污水生物处理系统相当于一种人工生态系统,在生物链中除了细菌,生物处理系统的污泥中还存在原生动物和后生动物等微型动物。其中,原生动物和后生动物会捕食污泥微生物。当能量从低营养级传递到高营养级,系统中生物链越长,能量损失越多,合成的新生物量就越少,因而污泥产生量也就越少。

污泥减量化的研究,可以使污水处理系统实现良性运行,减少污水处理过程中出现的二次污染,使污水更具有环境友好性,尽管污泥减量化研究在理论上和实际应用上已取得一些成果,但在今后较长时间内,污泥减量化研究还需从机理和技术方面进行全面、系统的研究,进一步推动污泥减量化的实际应用。

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