（市政工程专业论文）超声波辐射促进污泥需氧消化工艺研究.pdf

中文摘鼹 摘要 赞怼我黧中、小鍪污瘩处瑾厂严重缺乏污涯稳定设蕤戆震瑟，本交在糍分了 解各种污泥处理工艺和超声波生物技术研究动态的旗础上，首次将低剂量生物超 声波理论弓| 入污泥娥理，提壤了“低骞l 量怒声波辐射挺递污淀簧氧瀵证工荛”， 研究了低剂燎超声波辐射对污泥理化性质和微生物内源代谢活性的影响以及应用 子嚣氧消化鹣效果。 源过测定在不同强度、辐射时间韵超声波作用下，不同泥龄剩余污泥的理化 性质靼生化灞性以及生化活性数持续性，缚嫩：越声波辐龛雪污泥佟蟋效应分为三 个阶段，第一阶段表现为污泥絮体尺寸变小，生物活性提高，溶出了污泥絮体中 的有桃物；第二阶段，生物活性受到短期搀制，随艨又逐澎恢复；第三除段中， 超声波对徽嫩物造成了不能承受的损伤，o u r 、活麓数，蛋白酶活性和脱氨酶活 性都晟著下降。从节能的角度讲，采用0 0 5 w m l 强度的超声波，辐射2 - 1 0 r a i n 以 提商污泥生识话性魄较经济。 根据超声波辐射对污泥性质的影响，研究了在不同的总输入能量、输入次数、 每次输入能黧敬及污泥浓度的组合下超声波辐射促邀污泥需毓消化的效果，得出： ( 1 ) 超声波辐射可以促进污泥需瓴消化，可使消化时间缩短约5 ，7 d ，棚应鲍 t v s s 去豫攀较传统浠氧清傀提高3 0 - 5 0 。上清液中c o d 、n h 4 + n 、n o b n 、 ，r p 的浓度变化与传统污泥需氖消化类似且不受输入方式的影响。另外，超声波辐 骞孛链进污漉篱氧消纯可降低终产兹静s v i 值，并使s v i 值掇前稳定，且裁量越高， 稳定越快。 ( 苟超声波链量豹输入方式对需氧溃纯稳定对溺有重要影响，强度、每次输入 能量、输入次数对需氧消化影响的重溪性为：强度 每次输入能量 输入次数。 透_ 港游动力学模式懿探讨，讽为“低翔量超声波辐射健进污混需氧酒纯工 艺”仍然符合一级反应动力学关系。反应速率在达到最大反应速率前与输入的能 量鸯遴燮瓣攒数关系。 关键词：低剂量超声波，需氧消化，生物活性，脱氢酶活性，污泥减量 英文摘要 h a v i n gf u l l yg r a s p e dav a r i e t yo fp r o c e s s e sf o rs l u d g et r e a t m e n ta n d t h eu p - - t o d a y d e v e l o p i n gt r e n do fu l t r a s o n i ct e c h n o l o g yi nb i o e n g i n e e r i n g ，a u t h o rf i s tt i m ei n t r o d u c e d t h eb i o l o g i c a lt e c h n i q u eo fu l t r a s o n i c a t i o nw i t hl o we n e r g yi n t os l u d g ea e r o b i cd i g e s t i o n a n dp u t e df o r w a r dt h ep r o c e s so fl o wd o s eo fu l t r a s o u n dr a d i a t i o np r o m o t i n gs l u d g e a e r o b i cd i g e s t i o n ，w i t ht h ea i mo fi m p r o v i n gt h ec o n d i t i o no fl a c k i n gt h es t a b i l i z a t i o n f a c i l i t i e ss e r i o u s l yf o r s l u d g ei nm o s ts e w a g ep l a n to fm e d i u ma n ds m a l ls c a l ei n c h i n a f u r t h e r m o r e ，i tw a ss t u d i e dh o wd o e sl o wd o s eo fu l t r a s o u n dr a d i a t i o ne f f e c t p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so fs l u d g e ，t h em e t a b o l i s ma c t i v i t yo fm i c o o r g a n i s m a n ds l u d g ea e r o b i cd i g e s t i o n p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e s ，b i o l o g i c a la c t i v i t ya n di t sl a s t i n go fw a s t ea c t i v e s l u d g eo fd i f f e r e n ta g ew a sm e a s u r e da f t e ru l t r a s o u n dr a d i a t i o nw i t hd i f f e r e n ti n t e n s i t y a n dt i m e i tw a sc o n c l u d e dt h a tt h ev a r i a t i o no fs l u d g ep r o p e r t ys h o w st h r e ed i f f e r e n t s t a g e sd u r i n gu l t r a s o n i c a t i o n i ti sd i s p l a y e di nt h ef i r s ts t a g et h a tt od e c r e a s et h es i z eo f f l o e s ，i n c r e a s eb i o l o g i c a la c t i v i t ya n ds o l v es o l u a b l eo r g a n i cc o m p o u n d si n s l u d g e f l o e s i nt h es e c o n d s t a g eb i o l o g i c a la c t i v i t yi s r e s t r a i n e di ns h o r tt i m ea n dt h e n g r a d u a l l yr e c o v e r s f i n a l l y ，u l t r a s o u n dr a d i a t i o ng i v e saf a t a ld a m a g et om i c r o o r g a n i s m s s ot h a t o x y g e nu p t a k er a t e ，n u m b e ro fa c t i v eb a c t e r i a ，e n z y m e sa c t i v i t ya n d d e h y d r o g e n a s ea c t i v i t ya l lh a v eac o n s i d e r a b l ed e c r e a s e t h ei n t e n s i t yo f0 0 5 w m li s m o r ee c o n o m i c a lf r o ms a v i n ge n e r g ya n dt w ot ot e nm i n u t e si sb e t t e rf o ru l t r a s o u n d r a d i a t i o n a c c o r d i n gt ot h ev a r i a t i o no fs l u d g ep r o p e r t i e sd u r i n gu l t r a s o u n dr a d i a t i o n ，a e r o b i c d i g e s t i o no fs l u d g ew i t hu l t r a s o u n dr a d i a t i o nw a ss t u d i e db ym e a n so fa l t e r a t i n gi n p u t e d e n e r g y ，i n p u t e dn u m b e r ，i n p u t e de n e r g ye a c ht i m ea n ds l u d g ec o n c e n t r a t i o n ，w i t ht h e r e s u l tt h a tt h r e ea s p e c t so fc o n c l u s i o n sw e r ea c h i e v e da sf o l l o w s ( 1 ) u l t r a s o u n dr a d i a t i o ni sa b l et oi m p r o v et h ea e r o b i cd i g e s t i o no fs l u d g e ，f o ri t c a ns h o r t e n e dt h ed i g e s t i o nt i m eo ff i v et os e v e nd a y sa n di n c r e a s et h er e m o v e dr a t i oo f t v s sb y3 0 5 0 i nt h i sp r o c e s s ，v a r i a t i o n so fc o n c e n t r a t i o no fc o d ，n h 4 * - n ，n o 3 n a n dt pi ns u p e r n a t a n ta r es i m i l a rt oc o n t r o ls a m p l ea n da r e n ti n t e r f e r e dw i t hb yt h e w a yo fu l t r a s o u n dr a d i a t i o n h la d d i t i o n u l t r a s o u n dr a d i a t i o nc a l ld e c r e a s es v iv a l u eo f u l t i m a t ep r o d u c t si na e r o b i cd i g e s t i o no fs l u d g ea n dm a k es v iv a l u es t a b l ei ns h o r t e r t i m e ，a n di n p u t e de n e r g yi sm o r e ，t h es t a b i l i z a t i o ni sm o r eq u i c k 重庆大学硕士学位论文 ( 2 ) t h ew a y o fu l t r a s o u n dr a d i a t i o nh a sa l li m p o r t a n te f f e c to nt h et i m ef o ra e r o - b i c d i g e s t i o nt os t a b i l i z es l u d g e t h eo r d e ro fi m p o r t a n c ea b o u ti n t e n s i t y , i n p u t e de n e r g y e a c ht i m e ，i n p u t e dt i m e si st h a ti n t e n s i t yi sf i r s t ，i n p u t e de n e r g ye a c ht i m es e c o n d ，i n p u t e d t i m e st h i r d + ( 3 ) h a v i n ga n a l y s e dt h ed y n a m i c so fs l u d g ea e r o b i cd i g e s t i o nw i t hu l t r a s o u n d r a d i a t i o n ，a u t h o rb e l i e v e dt h a tt h ep r o c e s so ff l u d g ea e r o b i cd i g e s t i o nw i t hl o w u l 仃盐o u n dr a d i a t i o ns t i l la b i d e sb yt h ef i r s to r d e rd y n a m i cm o d e l ，a n da p p r o x i m a t e l y ，t h e r e a c t i o nr a t ei sa ni n d e xf u n c t i o no fi n p u t e de n e r g yw h e ni tw a sl e s st h a nt h eg r e a t e s t t e a 翻o nr a t e k e y w o r d s ：l o wd o s eo f u l t r a s o m r dr a d i a t i o n ，a e r o b i cd e g e s t i o n ，b i o l o g i c a la c t i v i t y , d e b y d r o g e n a s ea c t i v i 壤s l u d g er e d u c t i o n i v 1 绪论 1 绪论 1 1 污泥问题概述 1 1 1 污泥的分类和性质 污泥泛指由水处理或废水处理中所产生的固液混合物，其含固量一般在0 2 5 一1 2 ( w w ) 2 _ _ i e t ”。化学上，根据颗粒尺寸来定义水中物质形态：溶解性物质 ( 1 0 0i j m ) 。- f 程 上是通过可采用的分离方法来定义物质的形态。本文中的污泥( 污水处理厂产生的 污泥) 是指大于过滤器孔径( 如1 4 i im ) 的颗粒物质，这包括化学上定义的部分超胶 体和可沉物【2 】。 污泥的分类和性质如表1 1 所示。 表1 1 污泥的分类和性质1 3 】 t a b l e1 1c a t e g o r i e sa n dc h a r a c t e r i s t i c so fs e w a g es l u d g e 分类依据 名称性质 污泥成分 污泥 有机物含量高，容易腐化发臭，颗粒较细，比重较小，含水 率高但不易脱水，属于胶状结构的亲水性物质，易用管道输 送。往往含有很多植物营养素、寄生虫卵、致病微生物及金 属离子等。初沉池、二沉池的沉淀物均属污泥。 沉渣以无机物为主要成分，颗粒较粗，比重较大，易脱水，含水 率较低，流动性差。 污泥来源初沉池污泥指污水中一级处理过程中产生的污泥，一般来自初次沉淀池。 剩余污泥来自活性污泥法后的二次沉淀池。 腐殖污泥来自生物膜法后的二次沉淀池。 消化污泥初次沉淀污泥、腐殖污泥与剩余活性污泥经消化处理后，称 为消化污泥或熟污泥。 化学污泥用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物。 1 1 2 污泥的组成及危害 工程上，一般认为污泥由四部分物质组成：具有代谢功能活性的微生物群 体( m a ) ；微生物( 主要是细菌) 内代谢、自身氧化的残留物( m e ) ；由原污水挟入 的难降解的惰性有机物( m i ) ；由污水挟入的无机物质( m i i ) 。其中、都属于 难降解的有机物范畴【3 】a 发达国家污泥中有机物的含量一般为7 0 一8 0 ，其中蛋白质和脂肪占6 0 8 0 。我国城市污水厂污泥中有机物的含量比发达国家少得多，如天津市东郊污 水处理厂近几年的化验数据整理分析后的具体指标为：浓缩污泥有机物年平均值 重庆大学硕士学位论文 为5 3 5 7 ，其中碳水化台物仅占5 0 ，脂肪占1 0 1 4 1 。从元素的组成看，污泥中 含有c 、n 、p 、k 、c a 及其它些微量元素。表1 2 是我国沈阳、杭州、北京、 广州、天津、苏州、香港、深圳、太原、无锡、常州、常熟、昆山等城市2 1 个污 水厂污泥营养元素的调蠢统计结果【5 1 。 表1 2 我国2 1 个污水厂污泥中营养成分统计结果( 单位：) t a b l e1 2s t a t i s t i c a lr e s u l to fc o n t e n t so fn u t r i m e n t si nt h es e w a g es l u d g ef r o mt w e n t y - o n e s e w a g ep l a n t si nc h i n a ( u n i t ：、 项目有机质 t nt pt k 平均值3 7 1 83 0 3 1 5 2 0 6 9 晟大值 6 2 0 0 7 0 35 1 31 7 8 最小值 9 20 7 80 1 3 0 2 3 中值3 5 5 82 9 01 3 00 4 9 尽管污泥中含有大量的营养成分，但也含有大量病原菌、寄生虫f 卵) ，c u 、 z n 、c r 、h g 等重金属、以及多氯代联苯、放射性核素等难降解的有毒有害物。 在污水处理过程中，7 0 瑚的重金属元素通过吸附或沉淀转移到污泥中【5 1 。 一些重金属元素主要来源于工业排水的废水处理如镉、铬；另一些重金属来源于 家庭生活的管道系统如铜、锌等重金属。表1 1 3 为我国沈阳、北京、广州等4 4 个 城市污水处理厂污泥中重金属含量统计结果【5 】o 表1 3 我国4 4 个城市污水处理厂污泥中重金属含量统计表( 单位：m g k g ) t a b l e1 3s t a t i s t i c a lr e s u l to fc o n t e n t so fh e a v ym e t a li nt h es e w a g es l u d g ef r o mf o r t y - f o u rs e w a g e c dc up bz nc rn i h g a s 平均值 3 0 33 3 8 9 81 6 4 0 9 7 8 9 8 2 2 6 1 1 58 7 8 0 5 1 14 4 5 2 最大值 2 4 1 03 0 8 6 4 02 4 0 0 0 04 2 0 5 0 01 4 1 1 8 04 2 0 5 0 0 4 6 0 05 6 0 0 0 最小值o 1 00 2 04 1 3o 9 53 7 00 9 5o 1 20 1 9 中值 1 6 71 7 9 0 0 1 0 4 1 29 4 4 0 01 0 1 7 09 4 4 0 01 9 01 4 6 0 中国污泥 标准 5 2 0 2 5 0 5 0 03 0 0 1 0 0 05 0 0 1 0 0 0 6 0 0 1 0 0 05 0 0 ，1 0 0 0 5 1 1 51 5 n 5 ( g b 4 2 8 4 ) 污泥如不加处理任意排放，势必对环境造成“二次污染”。其污染途径见表 1 4 所示。 1 绪、论 表1 4 污泥对环境的污染途径 t a b l e1 4s l u d g e sp o l l u t i o nt y p e sf o re n v i r o n m e n t 污泥成分污染方式突出物质 重金属重金属在污泥农用时，存积在耕作层中，随水进我国以z n 和c u 污染为主 入植物器官和细胞，危害植物【6 钔。 盐分 明显提高土壤电导率，破坏植物养分平衡、抑制 植物对养分的吸收，甚至对植物根系造成直接的 伤害。 病原菌 通过直接接触、食物链、水源、土壤对人类和生各种寄生虫 态造成危害【5 1 。 氮、磷等进入地表水体会造成水体的富营养化，进入地下 养分水则易引起地下水污染。 有害有机 进入人和动物体内，易造成免疫系统下降或是致多环芳香族碳氢化合物、 物癌、致畸【9 l 。 多氯代联苯、氯化二苯并 二噫英等等。 1 1 3 污泥的产量 一座二级污水处理厂，产生的污泥量约占总处理污水量的0 3 - 0 5 f 体积，以 含水率9 r 7 计) 1 3 】或约为污水处理量的1 - 2 ( 质量) 【5 】 如进行深度处理，污泥量还 可能增加0 5 1 0 倍【1 0 】。欧美等发达国家的污泥产量以每年大约5 。1 0 的速度 增长。据美国环保署估算，1 9 9 8 年全美干污泥产量为6 9 1 0 6 t ，预计到2 0 0 5 年美 国干污泥产量将达到7 6 1 0 6 t ，2 0 1 0 年将达到8 2 1 0 h 。也就是说从1 9 9 8 年到 2 0 1 0 年，美国污泥产量将增加1 9 i u 】。1 9 9 0 年欧洲干污泥产量为1 1 0 7 1 0 6 t ， 到1 9 9 9 年干污泥产量达1 7 4 6 1 0 6 t 1 5 l 。 根据( 2 0 0 3 年中国环境状况公报一淡水环境 1 2 1 ，2 0 0 3 年，全国工业和城镇 生活废水排放总量为4 6 0 o l o s m 3 ，其中城镇生活污水排放量2 4 7 6 1 0 8 m 3 。废水 中化学需氧量( c o d ) 排放总量1 3 3 3 6 1 0 4 t ，其中城镇生活污水中c o d 排放量 8 2 1 7 1 0 4 t 。废水中氨氮排放总量1 2 9 7 1 0 4 t ，其中城镇生活污水中氨氮排放量 8 9 3 1 0 4 t 。 目前中国已建成运行的城市污水处理厂有4 5 0 多座，年处理量为6 3 9 1 0 8 m 3 。 ( 按处理率为2 5 8 1 1 2 l 计) ，按污泥产量占处理水量的o 3 - - 0 5 ( 以含水率9 7 计) 计算，我国城市污水厂污泥的年产量在1 9 1 6 4 1 0 4 m 3 和3 1 9 4 o 1 0 4 m 3 ( 以含水率 9 7 计) 之间。而且还以每年大约1 0 的速度增长【5 i 。 1 1 4 污泥处理技术概述 在排水工程中，将改变污泥性质称为处理，而安排出路称为处置。污泥的处 置主要有弃置法和回收利用法。回收利用是处置污泥的同时化害为利，循环利用、 达到保护环境的目的，如施用于农田绿地作土壤改良剂、生产建筑材料等。弃置 3 重庆大学硕士学位论文 法主要有填埋和投海。 我国污水厂的污泥处理工艺中，、一般不包括污泥的处置。污水厂污泥处理费 用昂贵，污泥处理费用约占污水处理总运行费用的2 0 5 0 ；投资占污水处理厂总 投资的3 卟4 0 t “j 。 污泥处理和处置的方向为减量化、资源化、稳定化和无害化。污泥处理一般 包括：浓缩、稳定和脱水。浓缩、脱水是污泥体积的减量( 减容) ，这与质量的减量 有本质的不同。前者是通过浓缩、脱水、干化使污泥的含水率达到最低，从而使 污泥体积减小；后者是有机体的减少。污泥处理每一步都是以减少污泥体积为主 要手段，而以实现污泥稳定化为目的，因此稳定化是处理工艺中的关键环节。 ( 1 ) 污泥减容 污泥减容的方法主要有浓缩和脱水两种方法。 污泥浓缩主要有重力浓缩和机械浓缩。重力浓缩是目前普遍采用的形式，浓 缩后含固率一般不超过4 。机械浓缩一般有：气浮式、离心式、转鼓式、带式等， 其污泥含固率一般可以达到4 1 0 。重力浓缩由于长时间的厌氧环境会使硝酸盐 还原成氮气，生物除磷时污泥吸附的磷还会释放【1 4 1 。 污泥通过脱水使含水率为9 5 的稀污泥含水率降低至6 0 8 0 ，体积为脱水前 的1 4 1 8 【l 引。污泥脱水的主要方式有：借助于自然重力场或者机械产生的人工 力场( 采用浓缩或者气浮方式) 用较小的力分离孔隙水。借助于外界机械产生的较 大压力差( 负压或高压) 或重力场分离毛细水和附着水。借助于热能分离吸附水和 内部水。污泥脱水机械主要分为两类：一类是过滤式的脱水机械，又分为负压过 滤机械( 如真空过滤机) 和正压过滤机( 带式压滤机、板框压滤机) ；第二类是产生人 工力场的脱水机械( 离心脱水机) 。 ( 2 ) 污泥的稳定化和无害化 所谓污泥的稳定化( 有机物的矿化过程) 是指在一定条件下，通过物化反应或生 化反应，使污泥中的有机物分解或降解为矿化程度较高的无机化合物，如h 2 0 c 0 2 或c h 4 c 0 2 的过程。污泥稳定化处理方法主要有生物稳定法和化学稳定法两种， 目前用于污泥稳定的主要技术有厌氧消化、需氧消化、两相厌氧消化、氯氧化、 石灰稳定、热处理、污泥堆肥等。污泥的无害化处理往往包括在稳定处理之中， 无害化的目的是去除、分解污泥中有害、有毒物质( 重金属、有机有害物质) 及消毒 灭菌，使处理后的污泥在污泥最终处置中不会对环境造成危害。图1 1 是上述几种 污泥稳定方法在国内及欧盟所占的比例【1 5 】。 4 1 绪论 表1 5 污泥稳定和无害化的主要方法【3 - 1 6 】 处理方法 作用应用情况作闱原理 生 厌氧豫定、 主簧工艺 厌氧消化是在无氧和一定的滠度下，污淀通过厌氧微生物的作 豹 港纯减量 精使部分霄飘携分鳞麓沼气等产穆，选翻稳定的瑶静。 处 需氧稳定、 在有氧的情况下，污泥通过好氧微生物的作用使有机物进一步 理 澧化 减量 应用较少 分解，达到稳定的躁鲍。 以加入仡学药剂的方法改变污泥的特性，如改变酸碱度、改变 化学稳定、工业污泥 粒子浓度、添加无机盘属盐类凝聚剂，城添加有机高分予絮凝 裁、臭氧曝气等。箕巾翔酸、毂解震、铝盐凝聚莓处理，因可 簸理必蓥 寝溺较多 以改变溶液渗透压力并直接影响微生物新陈代谢，对于减菌有 相当的帮助。 物理 稳定、一般箨蔻 避避多 掬姥爨或竣变癍力璐改变污泥榷震妁方法，如冷壤融姥 灭菌、生物处理 处理，加热处理，超声波处理，高压贼理等。这魑方法或者可 处理 以减少污泥内的致瘸菌量以及太幅改糌脱水性或者有效破坏 减量的辅助 游混颗鞑戆缝梅，大蜒降低浮混后处瑾鲢成本。 圈1 1 几种稳定方法在国内、欧盟所占的比例【1 5 1 f i g 1 , 1p r o p o r t i o no fs e v e r a ls l u d g es t a b i l i z a t i o nm e t h o d s ( 3 ) 污泥的资源化 污泥豹资源纯怒在处理污泥的阏时化害为和，循环利用、达到保护环境的目 的。目前，污泥的资源化利用主要为三个方厩：污泥生物能综合利用，如产生的 滔气转交魏电能、热能加戳利用或藏接利用沼气净俄为液化气，进入城市管道； 污泥堆肥农用，堆肥的主要工艺可以分为好氧堆肥和厌氧堆肥；制作建筑材料， 最赣轿究表鞠，掺入一定量粉煤灰及粘静脱东污漉，可越话4 筝出达到国标的轻 质陶粒，且具有较好的环保效益和经济效益【。 ( 4 ) 污嚣熬源头减羹 污泥处理从源头下手，改进污水处理工艺，以减少甚至消除剩余污泥魁污泥 囊毽戆治本之策。骜藤污淀凝爨技本大致可叛分为戆往生长灏解偶联生长两大类， 前者包括生物体溶胞和生物捕食，后者主要是利用化学解偶联剂影响微生物的生 重痰大学硕士学位论文 长。 隐性生长的浮泥减爨技术有聪茅申不网粒形式1 9 1 ：生物体的生物降勰和培棼 捕食细菌的生物体。生物体的生物降解关键在于微生物细胞的溶解。目前有几种 方法促进微生物的细胞溶勰：降低f m 比例( 掇赢污泥浓度) ，增加污淀龄，提 商温度和采用臭瓶、超声波、酸、碱等物理、化学作用f 摊2 2 1 。减少生物黛的另外 个方法是根据嫩态原理，在食物链中极大地促进捕食娜菌的生物钵生长。原生 动物是活性污淀审最常觅盼细菌捕食者，约占生物体总量的5 ，其中7 0 的原擞 动物是纤毛虫( c l l i a e ) 。有几个因素影响原生动物捕食细菌：纤毛虫大小、停黧 辩闻( 考虑霸纾纛虫的最犬生长速率) 、缁菌状况( 密度、死活) 鞠进永的b o d 2 3 。 r u s s e l 和c o o k 对解偶联的定义是：化学渗遴氯化磷酸化作用不能产生咀a t p 为形式静簸大璎论能萤，帮解儡联斡氧纯磷酸纯作用l 胡。这表弼a t p 在分解代诺 中的产生速率大于其在含成代谢中的消耗速率，这样便念减少生物体的产生量。 镳解藕联麓长麓邋行产生的生耨逡应将带来受嚣影响1 2 51 。 目前，通过能量解偶联、内源呼吸、细胞的物理化学溶解来减少污水处理中 豹污淀产爨是器窕豹燕泰。圭要羧术霸王艺鸯；一、鲟氧沉淀一茨氧( o s a ) i 艺： = 、高浓度溶解氟工艺；三、解偶联活性污泥工蕊；四、臭氧联含活性汾泥工艺； 蠢、蒺笺谚反瘦器楚理王艺；六、骧生麓饕秘嚣生动耪擐食缀蔫法；七、镞生勃 强化法；八、投加酶法；九、超声波分解污泥技术；十、c a m b i 工艺；十一、生物 纲憝溶躲采统方法。 1 1 5 我国污泥处理现状 扶国内已建成运行蛇城枣污农厂寒羲，污淀她理工艺大体上壤翅纳为i 8 秘王 慧流程，见表1 6 【”l 。 6 1 绪论 旋1 6 国内已建成城市污水处理厂污水污泥处理工艺 序蟹污泥处理流程应用比例 1 浓缩池一最终处鼹 2 1 6 3 2 双滋滠淀漶浮涯最终处差 1 3 5 3 双层沉淀池污泥一干化场最终处鼹 2 7 0 4 浓缩池一消化池一湿污泥池一最终处置 6 7 6 5 浓缩涟一瀵往洼一壤藏驻隶一最终簸藿 9 4 6 6 浓缩池湿污泥池一最终处置 1 4 8 7 7 浓缩池两楣消化池湿污泥浊一最终处置 1 3 5 8 浓缩溅一嚣相灌佬逮一簸终楚鬟 2 。7 9 浓缩池一两相消化池机械脱水一最终处置 9 4 6 1 0 初沉池污潺消化澈干化搦一最终处置 1 3 s l l 秘淀渣污混一两缓滔纯池期。城髓承一鬣终处置 1 3 s 1 2 接触氧化池污泥干化场一晟终处鬣 1 _ 3 5 1 3 浓缩池一消化池干化场一最终处爨 1 3 5 1 4 浓缩淹于纯池一最终链置 4 8 s 1 5 初沉池污泥一浓缩池一两级消化池机械脱水一最终处疑 1 3 5 1 6 浓缩浊机械脱水一最终处置 1 4 。8 7 1 7 襁沉涟污漉一器戴漕纯- 浓缩遣一机械脱水一最终楚麓 2 7 0 1 8 浓缩池一厌氧消化一浓缩池一机械脱水一最终处置 1 3 5 作者认为，我国现阶段污泥处理主要存在以下问题： 投资少，重援程度不够 在我国现有污水处理设施中有游泥稳定处理设施的还不到1 4 ，处理工苏和配 套设罄较为宠善鲍述不到1 1 1 0 孔。鄹搜在经游较发达浆上海，大多数污本厂懿污淀 仅做剔了浓缩和机械脱水，有的甚鼙浓缩屠赢接外媛或简单填埋，对环境存在严 重的“二次污染”阀题f 2 6 】。 所遗工艺投资大，管理要求商，不适合我国阋情 现阶段采用的工艺使污泥处理费用约占海水处毽总运行赞用的2 0 - 5 0 n ，投资 占浮水处理厂总投资的3 0 - 4 0 l l 雏。而且工麓负荷低、安全梭要求裔，运行管理难 度大，不适禽国情的工艺造成了设备闲置，浪费极大。 工艺单一，存在氮、磷的厌戴释放闯题 厌氧处理工艺占我国污淀稳定化工艺的8 6 1 5 。而初沉浮泥和剩余污泥在厌 氧条伟下都w 释放爵复c 和磷。1 9 9 1 年p t i m a n 等人证鞠传统静有机污水处理厂污泥 厌氧消化所产生的渣液中氮和磷的浓度分别可达1 0 0 0 m g l 和1 3 0 m g l 。德国脱 氮豫磷工艺遮行情况表明，污泥处理返回的氮萤可这进东含氮量的2 0 ，邋阐的 磷量可达迸水含磷量的6 0 1 2 7 1 。冯逡玲等对北京高髀店污水处理厂浓缩池和消化 漶上演液秘簸测串发现，浓缀漶上渣液静慧氮浓度为2 0 0 1 1 5 0m g l ，总磷浓度为 2 0 - 1 1 6m g l ，消化池上清液的总氮浓度为5 3 0 1 0 7 0m g l ，总磷浓度为1 0 - 3 6 0 7 重庆大学硕士学位论文 m g l 2 踟。 大量中、小型污水厂污泥阉题有特解决 近年来随着我国城镇化战略的实施，有些新建小城镇、经济技术开发区以及 工业园区镶远离大城市，不得不分教建设大量小型污水处理厂，其污泥绝大部分 来能妥善处置，势必对当地环境浚成影响。 缺乏先进、高效的污泥稳定工艺 我国的污泥稳定工琶大多比较陈旧，占主体的郎为传统的厌氧消佬釉两段厌 氧消化。先进、黼效的污泥稳定工艺在我国还鲜有应用。污泥稳定的研发也处农 越步阶段，少有自主知识产投静浮泥稳寇王艺接广。 王2 污混需氧满纯研究现状 1 2 1 污泥需氧消化的机理 污淀嚣搴潜能靛橇瑗是微生秘瓣肉源代澈理论。逶过辫气充入氧气，活性浮 泥中的生物有机体自身氧化分解，转化为二氧化碳、水、氮等，使污泥得到稳定。 懿集疆c s h ? n 0 2 裘示污滋缩貔分子，翔蒜氧楚毽遘覆孛发生靛戴纯俸矮蜀戮表承 为： c s h t n 0 2 + 5 0 2 + 蛰- 5 c 0 2 翊峨2 珏2 0 镜蠹f l + 1 ) 由于污泥需飘消化时间长( 1 5 2 0 d ) ，测于世代时间较长的硝化菌生长，故还存 农鞘纯捧羯： n h + 4 + 2 0 2 _ n 0 3 + h 2 0 + 2 i r ( 1 2 ) 嚣氧瀵匏互芝能耗鞍蹇，不缝嚣牧生携戆；李规魏势瓣程度涟湛度波动大； 灭菌效果较差 3 1 ，般不用于大、中型污水处理厂。另一方面，需氧消化工艺又具 蠢获氧王芑没有豹优势，翔上渣滚中b o d 弱t n 、t p 的浓度较低；产生豹污嚣受 窬易脱水：终产物臭味少，易处髓：操作管理简单# 设备投资较低等。因此，因 终有资料揍j t , ； 2 9 1 ，污水设诗流量低子2 。o 1 0 4 m 3 d 鲍污拳处理厂，鬟氧港纯工艺 对于污泥稳定可能是一个有j ! f 于环境的最优选择。 l 。2 。2 污泥需氧消化工艺 i 究概况 近年来，为找到更加高效、安全的浮漉处理技术，污泥需氧消化技术得到了 较大的发展，现以表解的形式，介绍如下。 8 重庆大学硕士学位论文 m g a _ 一t 2 8 l 。 大量中、小型污水厂污泥问题有待解决 近年来随着我国城镇化战略的实施有些新建小城镇、经济技术开发区以及 工业园区等远离大城市，不得不分散建设大量小型污水处理厂，其污泥绝大部分 未能妥善处置，势必对当地环境造成影响。 缺乏先进、高效的污泥稳定工艺 我国的污泥稳定工艺大多比较陈旧，占主体的即为传统的厌氧消化和两段厌 氧消化。先进、高效的污泥稳定工艺在我国还鲜有应用。污泥稳定的研发也处在 起步阶段，少有自主知识产权的污泥稳定工艺推广， 1 2 污泥需氧消化研究现状 1 ，2 1 污泥需氧消化的机理 污泥需氧消化的机理是微生物的内源代谢理论。通过曝气充入氧气，活性污 泥中的生物有机体自身氧化分解，转化为二氧化碳、水、氨等，使污泥得到稳定。 如果以q h 7 n 0 2 表示污泥细胞分子，则需氧处理过程中发生的氧化作用可以表示 为： c 5 h t n 0 2 + s 0 2 + h + _ 5 c 0 2 + n h 4 + 2 h 2 0 + 能量( 1 1 ) 由于污泥需氧消化时间长( 1 5 2 0 0 ，利于世代时间较长的硝化菌生长，故还存 在硝化作用： n h z + 2 0 2 _ n 0 3 + h 2 0 + 2 h ( 1 2 ) 需氧消化工艺能耗较高，不能回收生物能：有机物分解程度随温度波动大； 灭菌效果较差p l ，一般不用于大、中型污水处理厂。另一方面，需氧消化工艺又具 有厌氧工艺没有的优势，如上清液中b o d 和t n 、t p 的浓度较低；产生的污泥更 容易脱水；终产物臭味少易处置：操作管理简单；设备投资较低等。因此，国 外有资料指出1 2 9 】，污水设计流量低于2 0 1 0 4 m 3 d 的污水处理厂，需氧消化工艺 对于污泥稳定可能是一个有利于环境的最优选择。 1 2 2 污泥需氧消化工艺研究概况 近年来，为找到更加高效、安全的污泥处理技术，污泥需氧消化技术得到了 较大的发展，现以表解的形式，介绍如下。 较大的发展，现以表解的形式，介绍如下。 重庆大学硕士学位论文 m g l 2 踟。 大量中、小型污水厂污泥阉题有特解决 近年来随着我国城镇化战略的实施，有些新建小城镇、经济技术开发区以及 工业园区镶远离大城市，不得不分教建设大量小型污水处理厂，其污泥绝大部分 来能妥善处置，势必对当地环境浚成影响。 缺乏先进、高效的污泥稳定工艺 我国的污泥稳定工琶大多比较陈旧，占主体的郎为传统的厌氧消佬釉两段厌 氧消化。先进、黼效的污泥稳定工艺在我国还鲜有应用。污泥稳定的研发也处农 越步阶段，少有自主知识产投静浮泥稳寇王艺接广。 王2 污混需氧满纯研究现状 1 2 1 污泥需氧消化的机理 污淀嚣搴潜能靛橇瑗是微生秘瓣肉源代澈理论。逶过辫气充入氧气，活性浮 泥中的生物有机体自身氧化分解，转化为二氧化碳、水、氮等，使污泥得到稳定。 懿集疆c s h ? n 0 2 裘示污滋缩貔分子，翔蒜氧楚毽遘覆孛发生靛戴纯俸矮蜀戮表承 为： c s h t n 0 2 + 5 0 2 + 蛰- 5 c 0 2 翊峨2 珏2 0 镜蠹f l + 1 ) 由于污泥需飘消化时间长( 1 5 2 0 d ) ，测于世代时间较长的硝化菌生长，故还存 农鞘纯捧羯： n h + 4 + 2 0 2 _ n 0 3 + h 2 0 + 2 i r ( 1 2 ) 嚣氧瀵匏互芝能耗鞍蹇，不缝嚣牧生携戆；李规魏势瓣程度涟湛度波动大； 灭菌效果较差 3 1 ，般不用于大、中型污水处理厂。另一方面，需氧消化工艺又具 蠢获氧王芑没有豹优势，翔上渣滚中b o d 弱t n 、t p 的浓度较低；产生豹污嚣受 窬易脱水：终产物臭味少，易处髓：操作管理简单# 设备投资较低等。因此，因 终有资料揍j t , ； 2 9 1 ，污水设诗流量低子2 。o 1 0 4 m 3 d 鲍污拳处理厂，鬟氧港纯工艺 对于污泥稳定可能是一个有j ! f 于环境的最优选择。 l 。2 。2 污泥需氧消化工艺 i 究概况 近年来，为找到更加高效、安全的浮漉处理技术，污泥需氧消化技术得到了 较大的发展，现以表解的形式，介绍如下。 8 1 绪论 表1 7 各种污泥需氧消化工艺及其特点 工艺名称原理 优势不是 传统需氧需外加碱度：需曝 瀵诧( c a d ) 蟊上 设 卡、运撑楚擎；易于搽幸挈，气摹拜攫搀，运行费 或多缀基建费用低。用商；灭菌能力 c a d 串联差。 在c a d 蓠翔一段蘸氧 动力费用较高，污 缺氧需氧 区，利用该段威硝化产 不必另杼投碱就可使p h 值 渣纯工慧 生的碱发来孙偿硝化反 保持在7 左右。好氧量比 泥停留时间长( 与 应中消耗的碱瘦；发生c a d 工艺节省了1 8 f 仅为 c a d 鞠豁1 3 l l 。， ( m a n )对病原菌的搬除 内源硝酸盐呼吸 1 6 3 k 9 0 棚嘻v s s ) 。 率低。 ( e n r ) ，减少耗戴量。 抑制硝化反应，其唧值可在进泥v s s 浓度最 爨动舞滠 7 2 8 0 ，可省去化学药剂赞少为2 5 需氧消化 弱蔫微生耪鑫鸯氧亿分耜筠强戆需氧蠢 代嚣逮攀 1 0 4 m g f l ) ；运行要 或高温需 解释放出的热墩来提高 快、去除率高f 般为4 5 ，求严格不易操 氧溃诧王 爨氧演化反应器的温甚至可达到7 0 ，s r r 一作，攫要注意运行 度，搿不需井孤热源。衲；污泥停留对闻短 过程中产生的泡 艺( a t a d ) ( 5 - 6 0 ) , n + 3 - n 浓度较高， 沫和气味等现象 瘸聂蓥灭活效袅婶弹l 。 嘲。 提高污混消化和对病原菌去 嚣段燕溅 除能力的同时还可回收生物 好氧，中溢 热，置胃撬高焉续中溢获氧 厌氧消化 a t a d 作为中漱厌氧消 消化工慧运行的稳定性。将仍处于实验窝研 工芑 讫的预处理工慧a t a d 工艺放在获氧中瀑演究阶段0 6 l 化之后( a e r t a n m ) 可迸一步 ( a e r t a m ) 提高对痫原菌的去除率和污 涯懿驻求性能。 在高渝、高压的条件下， 漫式氧化加速污泥中有机物的氧 可处理高浓度、肖毒、有密 工艺”哪 纯速寝，缩短潸亿对阕 帮饕生物降瓣鸯掇镶；鲑疆 能糍离，设拳复 杂。 和改善污泥的性质。 时间短；污泥可生化性增强。 各挚争预处 逶过趣声波、￥射线、 污泥楚理对瘫蔑，灭菌能力羲楚理需卦翔能 理+ 需氧消 碱溶、酸化等措施破除 化 细胞壁改善污滟性质。 强，可改善脱水性能。量或药剂。 1 3 超声波的物化、生物效应及其在污泥处理中的应用 擐攥h e n z ea n dm l a d e n v s k i 戆磅突雕1 ，肉澡呼吸努为三个除段：徽生黪死亡， 细胞水解，分解代谢。l i s h m a na n dm u r p h y 证实了有机体细胞的水解是反应速率的 控糕步骤f 4 2 l 。鑫北，无论是污混厌氧瀵证或是嚣氧瀵毽王蕊，其续短反应辩阀熬 出发点大多都是促进污泥中有机体细胞的水解。碱溶、酸化、超声波、丫射线等措 9 重庆大学硕士学位论文 施破除细胞壁，改善污泥性质是最近几年的研究热点。其中高强度超声波辐射可 以有效破除细胞壁，促进细胞溶解，因此研究较多。根据低强度超声波在酶工程、 发酵工程、医学领域的应用1 4 3 删，作者认为中、低强度的超声波虽不能直接破碎 细胞壁，但可以促进固一液传质，促进生物体的新陈代谢，同样可以达到促进细 胞水解作用。 1 3 1 超声波强化固一液传质的机理 超声波对固一液传质的强化是基于以下三个方面。 ( 1 ) 固体表面的超声波清洗 固一