（环境工程专业论文）纳米磁粉协同解偶联剂作用下污泥减量化的研究.pdf

摘要 摘要 活性污泥法因其效果好、投资低等诸多优点而得到广泛应用，但其最大的弊 端就是运行过程中产生污泥量大。本文针对如何实现源头上污泥减量化，利用解 偶联剂可阻断微生物合成代谢，降低剩余污泥产量的优势，同时依靠纳米磁粉高 吸附性能和高饱和磁力的两大特性，弥补解偶联剂应用于活性污泥法造成的基质 降解性能和污泥沉降性能变差的不足，使污水处理系统排放剩余污泥量达最小， 且保证出水水质，从实质上实现污泥减量。 研究通过在序批式活性污泥工艺的设施中同时添加解偶联剂和纳米磁粉的 方式，考察纳米磁粉协同解偶联剂的作用下，对污泥产率、工艺运行效能、污泥 沉降性能、污泥活性和活性污泥中微生物种群结构和出水2 ，4 ，5 三氯苯酚( t c p ) 含量所发生的变化，研究其协同作用对活性污泥的各种性能所产生的影响，探讨 二者协同作用下实现污泥减量的可行性。研究中所得结论如下： ( 1 ) 纳米磁粉能有效改善序批式活性污泥系统工艺运行效能和活性污泥性 能，且改善程度均随着纳米磁粉投加量的增加而显著提高。当投加量达0 8 9 l d 后，改善情况不再显著，综合考虑经济因素，确定最佳纳米磁粉投加量为0 8 9 l 。 ( 2 ) 3 1 d 运行过程中，采用分阶段以固体形式投加t c p 的方式，并未使活 性污泥对t c p 产生抗性。与对照相比，t c p 单独作用下污泥减量达4 1 ，但活 性污泥基质降解性能及沉降性能降低；纳米磁粉与t c p 联合作用下污泥减量虽仅 达3 4 ，而活性污泥对c 、n 、p 去除效能和污泥沉降性能均无明显影响。 ( 3 ) 运行过程中，t c p 单独作用下的活性污泥絮体由黄褐色、结构紧实逐 渐递变为泥黄色、结构疏松，呈海绵状，且难于沉降。而投有磁粉的r 2 和r 3 活 性污泥逐渐形成颗粒状，呈黑色，污泥结构紧密，沉降速度快。进一步证实纳米 磁粉有助于改善t c p 单独作用下的污泥沉降性能。 ( 4 ) 二者协同作用下，脱氢酶活性提高1 0 - - - , 1 8 ，且具有一定的时间累积 效应；在光学显微镜下观察可发现：与对照相比，r 4 系统中的解偶联污泥结构松 散，原生动物及后生动物消失，仅有少量的檐纤虫和丝状菌。而在添加了纳米磁 粉的r 2 和r 3 的活性污泥系统中，活性污泥絮体紧实浓厚，污泥中存有后生动物 广东工业大学硕士学位论文 轮虫，原生动物钟虫、累枝虫、游仆虫等，对照中的原生动物和后生动物如轮虫 及钟虫的种类、数量皆少于r 2 、r 3 。微生物种群结构及数量的增多，一定程度 上解释了纳米磁粉协同t c p 作用下能有效提高系统运行效能、污泥沉降性能及脱 氢酶活性的原因。 ( 5 ) 运行3 1 d 后，4 个反应器出水均未检出t c p ，其t c p 主要迁移至污泥 中富集，部分可能被微生物或后生动物摄入体中，经过生化作用迁移转化为其他 物质，但t c p 进入污泥系统中的迁移转化途径和最终转化结果仍未确定，还有待 进一步研究。 以上结论表明，通过在活性污泥工艺中共同添加纳米磁粉和t c p 来限制污泥 产率，从而实现源头上剩余污泥减量具有一定的可行性。 关键词：纳米磁粉；t c p ；污泥减量；污泥性能；解偶联剂 a b s t r a c t a b s t r a c t a c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s sh a de f f e c t i v et r e a t m e n ta n di n e x p e n s i v ee t c a d v a n t a g e s t h a ti tu s e dm o s te x t e n s i v e l yi nt h el a r g ed o m e s t i cw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t ，b u t e x c e s ss l u d g ep r o d u c t i o ni sh i g h l y w h e nt h ep r o b l e mc o m e st oh o wt or e a l i z e ds l u d g e r e d u c t i o na tr e s o u r c e ，i nt h i sp a p e r , t a k ea d v a n t a g eo fu n c o u p l e rc a l lb l o c kb i o l o g i c a l a n a b o l i ct od e c r e a s et h ee x c e s ss l u d g ep r o d u c t i o n a n du s en a n o s i z e dm a g n e t i c p a r t i c l e sh i g ha d s o r p t i o np e r f o r m a n c ea n dh i g h s a t u r a t i o nm a g n e t i cf o r c et w o c h a r a c t e r i s t i c st om a k eu pt h es h o to f t h eb i o d e g r a d a b i l i t ya n ds e t t l i n gp r o p e r t i e so f t h e a c t i v a t e ds l u d g ew e r ed e c r e a s e da f t e ru n c o u p l e ru s e di na c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s sr e s u k i nl o wt oz e r oe x c e s ss l u d g ed i s c h a r g ef r o mw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t i nt h ep r e s e n ti n v e s t i g a t i o n , u n c o u p l e ra n dl l a n o s i z e dm a g n e t i cp a r t i c l e sw e r e a d d e ds i m u l t a n e o u s l yt oas e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o rf o re x p l o r i n gt h e i rs y n e r g i s t i c e f f e c t s t ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fa c t i v a t e d s l u d g e ，p r o c e s sp e r f o r m a n c e ，m i c r o b i a l p o p u l a t i o ns t r u c t u r ea n d2 , 4 ，5 一t r i c h l o r o p h e n o l ( t c p ) m i g r a t i o nt r a n s f o r m a t i o na n d a n a l y z i n gt h ef e a s i b i l i t yo fr e a l i z e ds l u d g er e d u c t i o nw i t hu n c o u p l e ra n dl l a n o s i z e d m a g n e t i cp a r t i c l e s t h ec o n c l u s i o n sa r e 硒f o l l o w ： ( 1 ) p r o c e s sp e r f o r m a n c ea n ds l u d g es e t t l i n gp r o p e r t y o fs e q u e n c i n gb a t c h r e a c t o ra c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s sw e r ei m p r o v e ds i g n i f i c a n t l ya f t e rt h el l a n o - s i z e d m a g n e t i cp a r t i c l e sw e r ea d d e d i t si n c r e a s e db yi n c r e a s i n gt h et h el l a n o s i z e dm a g n e t i c p a r t i c l e sa d d i t i o na m o u n t ，a n dn ol o n g e ri m p r o v es i g n i f i c a n t l yw h e nd o s i n gq u a n t i t y h i g h e rt h a no 8 9 l ，c o n s i d e r a t i o no fe c o n o m i cf a c t o r s ，t h eb e s tn a n o - s i z e dm a g n e t i c p a r t i c l e sd o s i n gq u a n t i t yi so 8g l ( 2 ) t h ea c t i v a t e ds l u d g en o tb e c o m er e s i s t a n t t ot c pd u r i n gt h e31 - d a y c o n t i n u o u so p e r a t i o nw i t hs o l i df o r mt c pw a sa d d e dt or e a c t o ri nt w os t a g e s t h e v o l u m er e d u c t i o no fs m d g er e a c h e d41 w i t hs i n g l e2 ，4 ，5 - t r i c h l o r o p h e n oi ( t c p ) c o m p a r i n gw i t ht h ec o n t r o le x p e r i m e n t ，t h eb i o d e g r a d a b i l i t ya n ds e t t l i n gp r o p e r t i e so f t h ea c t i v a t e d s l u d g ew e r ed e c r e a s e d u n d e rt h e a c t i o n so ft c pc o m b i n e dw i t h i i i 广东工业大学硕士学位论文 - i i 一 。 m 目 l l a n o s i z e d m a g n e t i cp a r t i c l e s ，t h ev o l u m er e d u c t i o n o fs l u d g er e a c h e d3 4 ，t h e r e m o v a le f f i c i e n c i e so fc o d ，n i t r o g e n , a n dp h o s p h o r u sa sw e l la st h es l u d g es e t t l i n g p r o p e r t yw e r en o ts i g n i f i c a n t l yi n f l u e n c e d ( 3 ) t h ep r o p e r t i e so ft h es l u d g ef l o c c u l a t i o n , f o re x a m p l e ，c o l o ra n ds t r u c t m e ， f r o mt a n , c o m p a c tg r a d u a l l yb e c o m i n gm u c o u sy e l l o w , l o o s ea n dd i f f i c u l tt os e t t l e m e n t w i t hs i n g l et c pc o m p a r i n gw i t ht h ec o n t r o le x p e r i m e n t o nt h ec o n t i l l y , t h ea c t i v a t e d s l u d g eo fr 2 ，r 3 ，w h i c hi sa d d e dn a n o s i z e dm a g n e t i cp a r t i c l e s ，i nb l a c kg r a n u l a rf o r m , ac o m p a c ta r u c t u r eo fs l u d g ef l o cw a sf o r m e d w h a ti ss h o w e da b o v e ，f u r t h e rp r o o f t h a tl l a n o s i z e dm a g n e t i cp a r t i c l e sh e l pt oi m p r o v es l u d g es e d i m e n t a t i o np e r f o r m a n c e w i t ht h et c pa l o n e ( 4 ) a f t e r3 1 d so p e r a t i o n , t h ed e h y d r o g e n a s ea c t i v i t yw a si m p r o v e db y10 18 a n de x h i b i t e da na c c u m u l a t i v ee f f e c to v e rt i m e i tw a so b s e r v e dw i t ha l lo p t i c a l m i c r o s c o p et h a tt h es t r u c t u r eo fs l u d g ef r o mr 4 i sl o o s e ，a n dt h es p e c i e sa n da m o u n t s o f p r o t o z o o na n dm e t a z o a n w e r ed i s a p p e a r e de x p e c ts m a l la m o u n to f a s p i d i s c aa n d f i l a m e n t o u sb a c t e r i a c o n v e r s e l y , t h es p e c i e sa n da m o u n t so fp r o t o z o o na n dm e t a z o a n w e r ei n c r e a s e da n dac o m p a c ts t r u c t u r eo fs l u d g ef l o ew a sf o r m e di nt h es l u d g ef r o m r 2 ，r 3 ( 5 ) d u r i n g3 1d so p e r a t i o n , t c pw a sn o td e t e c t e di ne f f l u e n to ft h ef o u rr e a c t o r s i t sm a i nm i g r a t i o na n dc o n c e n t r a t i o nt os l u d g e ，p a r tm a yb ec h a n g e di n t oo t h e r s s u b s t a n c e sb ym i c r o b i o l o g yo rm e t a z o a nd e g r a d a t i o n , b u ti ti ss t i l ln o ts u r et h a tt c pi s h o wt ot r a n s f o r m a t i o na n dw h a tf o r me x i s ti nt h es y s t e m , w h i c hi sr e q u i r e dt of u r t h e r r e s e a r c h a l lo ft h ee x p e r i m e n tc o n c l u s i o n ss h o w e dt h a t ，u s i n gn a n o s i z e dm a g n e t i c p a r t i c l e sa n du n c o u p l e r t ol i m i tt h es l u d g ey i e l di nt h ea c t i v a t e ds l u d g es y s t e mw a s f e a s i b l e 。 k e yw o r d s ：n a n o s i z e dm a g n e t i cp a r t i c l e s ；t c p ；v o l u m er e d u c t i o n ；s l u d g ep r o p e r t y ； u n c o u p l e r 广东工业大学硕士学位论文 c o n t e n t a b s t r a c t ( c hin e s e ) i a b s t r a c t ( e n g i is h ) i i i c o n t e n t ( c hin e s e ) v c o n t e n t ( e n g lis h ) v i i i c h a p t e rt in t r o d u c tio n 1 1 1t h en e c e s s a r yo f s l u d g er e d u c t i o n 1 1 2t h ec u r r e n ts i t u a t i o no fs l u d g er e d u c t i o nt e c h n o l o d g e i 1 2 is l t l d g er e d u c t i o nt e c h n o l o d g eb a s e do nc r y p i t i cg r o w t h 2 1 2 2s h d g er e d u c t i o nt e c h n o l o d g eb a s e do nh i g h e ro r g a n i s mp r e d a t i o n 4 1 2 3s l u d g er e d u c t i o nt e c h n o l o d g eb a s e do nu n c o u p l e dm e t a b o l i s m 6 1 4t h ec u r r e n ts i t u a t i o n so fn a n o s i z e dm a g n e t i cp a r t i c l e s 11 1 5c o c e p t i o n sa n do b j e c t i v e s 1 2 1 6i n n o v a t i o na n ds i g n i f i c a n c e 13 c h a p t e r2e x p r im e n ts e c tio n 1 4 2 1m a t c r i a i 1 4 2 1 1t h ec h a r a c t e ra n ds o u r c eo f s l u d g e 1 4 2 1 2i n g r e d i e n t sa n dc o n c e n t r a t i o no f m u n i c i p a ls e w a g e 1 4 2 1 3t h ec h a r a c t e ra n ds o u r c eo f n a n o - s i z e dm a g n e t i cp a r t i c l e s 15 2 1 4t h ee q u i p m e n t s ，a p p a r a t u sa n dr e a g e n t so f t h ee x p e r i m e n t 16 2 2m e t h o do f t h ee x p e r i m e n t 18 2 2 1t h ed e m e s t i c a t i o nm e t h o do f a c t i v a t e ds l u d g e 18 2 2 2t h ee x p e r i m e n to nd e t e r m i n a t i o no fl l a n o s i z e dm a g n e t i cp a r t i c l e s q u a n i t y 1 9 2 2 3t h ei m p a c ta n a l y s i so nn a n o s i z e dm a g n e t i cp a r t i c l e s - t c pt os b r 2 0 2 2 4e x p l o r a t i o no nt h em i g r a t i o nl a wo f t c pi n t e r i n gw a t e r 2 1 2 3d a t ap r o c e s s i n g 2 2 2 4t e s t i n gi t e m 2 3 v i i i c o n t e n t 2 4 1q u a n t i t a t i v eq u a l i t yo f c o d 2 3 2 4 2q u a n t i t a t i v eq u a l i t yo f t p ”2 3 2 4 3q u a n t i t a t i v eq u a l i t yo f n h 4 + - n 2 4 2 4 4q u a n t i t a t i v eq u a l i t yo f t n 2 6 2 4 5a s s a ym l s so f s l u d g e 2 7 2 4 6a s s a ys e d i m e n t a t i o np e r f o r m a n c eo fs l u d g e 。2 8 2 4 7o b s e r v eb i o f a c i e so f s l u d g e 2 8 2 4 8q u a n t i t a t i v eq u a l i t yo f t pi ns l d g e 2 8 2 4 9q u a n t i t a t i v eq u a l i t yo fd e h y d r o g e n a s ea c t i v i t i e s 2 9 2 4 10q u a n t i t a t i v eq u a l i t yo f t c p 3 2 c h a p t e r3t h ed e m e s t ic a tio no fa c t iv a t e dslu d g e 3 5 3 1t h ep r o g r e s sa n da n a l y s i so f d e m e s t i c a t i o n 3 5 3 1 1t h ec h a n g eo f m l s s 3 5 3 1 2t h ec h a n g eo f r e m o v a lr a t i oo f c o d 3 5 3 1 3t h ec h a n g eo f s v i 3 6 3 1 4b i o f a c i e so fs l u d g ea f t e rd e m e s t i c a t i o n 3 7 3 2c o n c l u s i o n 3 8 c h a p t e r4t h ed e t e r m i n a t i o no fn a n o - s i z e dm a g n e t i cp a r t i c i e sd o i n g 3 9 4 1t h ee f f e c tt op r o c e s sp e r f o r m a n c e 3 9 4 2t h ee f f e c tt os l u d g es e t t l m gp r o p e r t y 4 0 4 3c o n c l u s i o n 4 1 c h a p t e r 5 s y n e r g j s t i ce f f e c t so f n a n o s i z e dm a g n e t i cp a r t i c i e sa n d u n c o u p ie rt oc h a r a c t e ris tit so fa c tiv a t e dsiu d g e 4 2 5 1t h ee f f e c tt oa c c u m u l a t e ds l u d g ep r o d u c t i o n 4 2 5 2t h ee f f e c tt op r o c e s sp e r f o r m a n c e 4 2 5 3t h ee f f e c tt os l u d g es e a l i n gp r o p e r t y 4 6 5 4t h ee f f e c tt od e h y d r o g e n a s ea c t i v i t i e s 4 7 5 5t h ee f f e c tt ot h es t r u c t u r ea n db i o f a c i e so f s l u d g e 4 7 c h a p t e r6e x p io r a tio no nt h emig r a tio nl a wo ft c p 4 9 i x 广东工业大学硕士学位论文 6 1t h ea n a l y s i so f t c pm i g r a t i o nl a wo f t c p i n t e r i n gw a t e r j 4 9 6 2t h ea n a l y s i so f t c pm i g r a t i o nl a wo f t c p i n t e r i n gs l u d g e 5 0 6 3c o n c l u s i o n 51 c o n eiu sio n 5 2 r e f e r e n c e s 5 3 p u biic a tio n s 5 7 a n n o u n c e m e n to ft h eo rigin aic r e a tio n 5 8 a e k n o wie d g m e n t s 5 9 x 第一章绪论 1 1 污泥减量的必要性 第一章绪论 目前，传统活性污泥法因其处理投资少、效果好，成为污水处理厂应用最为 广泛的污水处理技术，但是运行过程中产生污剩余泥量大，成为活性污泥法发展 的一个颈瓶。据报道：污泥的处理及处置费用约占污水处理厂总运行费用的 4 0 6 5 t 。污泥处理投资巨大，经济效益难以实现，以致约8 0 污泥只经过脱 水未经稳定化处理就露天堆放或外运填埋。污泥中的恶臭物质、病原体、持久性 有机物等从污水中迁移、扩散，从而导致二次污染。 污泥处理处置的方法有：污泥消化、污泥焚烧、污泥堆肥、污泥填埋、污泥 再利用。其中应用最为广泛的要属污泥消化和污泥热处理。污泥消化能一定程度 上去除有害物质，降低二次污染，但是污泥消化时间长，减量率低，一般减量仅 为3 0 左右，并不能真正解决污泥后续处理问题；污泥焚烧是比较理想安全的污 泥处理处置方法，但是由于其成本高，仅在小范围中使用；污泥堆肥和填埋，均 因为污泥含水率高，并含有难降解有毒有害物质而难以应用于实际；污泥再利用。 主要是指污泥的建材利用，利用污泥及焚烧产物，制造砖块、水泥、陶粒、玻璃 等。目前，国际上污泥建材利用是可持续发展的污泥处置方式之一，但该法仍处 于研究阶段，技术仍未成熟，成功案例鲜为报道。 因此，如何在源头上降低剩余污泥产率成为目前最为亟待解决的问题。 1 2 污泥减量化研究现状 目前污泥减量技术主要基于三类作用原理：第一类，利用生物、化学和物理 的方法，破碎剩余污泥，释放污泥胞内物质，提高剩余污泥可生化性，再将破碎 后的剩余污泥回流至曝气池，使破碎后的活性污泥成为二次基质被微生物降解消 化，即利用细胞溶解产物进行的隐性生长。第二类，利用微型动物的捕食作用， 模拟自然界生物链原理的污泥减量技术。第三类，通过物理或化学方法促使微生 物代谢发生解偶联，实现微生物合成能量代谢分离，从而实现减少剩余污泥排放 广东工业大学硕士学位论丈 量。 1 2 1 基于隐性生长的污泥减量化技术 所谓隐性生长包含了溶胞和生长两个过程，它是指微生物利用自身细胞的溶 解产物进行生长的方式【2 】。在污泥减量过程中，通常利用各种溶胞技术使微生物 死亡并分解，从而作为可被其他微生物所利用的基质。 通常溶胞技术有物理溶胞技术、化学溶胞技术、生物溶胞技术及三者的相互 结合。物理作用包括超声波处理和加热、加压等；化学作用则主要包括臭氧氧化 溶胞技术和酸、碱作用；生物溶胞技术是指投加抗菌素及酶制剂。 1 2 1 1 物理溶胞技术 物理溶胞技术通常包括加热、压力、微波和超声波等。 加热溶胞主要是利用加热的方法破坏细胞结构，促进细胞内物质溶出的方法。 各细胞结构所需破坏温度范围大致为：破坏细胞膜、r n a 温度4 5 - - - 5 0 ；坏坏 d n a 温度5 0 7 0 ；破坏细胞壁温度6 5 - - - 9 0 ；破坏蛋白质温度7 0 - - 9 5 。 压力溶胞是利用机械压力或增大细胞壁两端渗透压差使外界水大量流入细胞 内从而破坏细胞壁，以达到溶胞目的的方法。 破碎微生物细胞壁，溶出胞内物质，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。 微波溶胞主要是利用微波加热、加压，使污泥热解转化为水、气、油、固等 形式。 超声波溶胞主要超声波的压缩和扩张在液体中产生空穴作用，使液体中形成 大量的微气泡，以微气泡的形成、生长和破裂实现污泥细胞破碎，破碎主要动力 为气泡瞬间破灭时产生的高温( 5 0 0 0k ) 、高压( 5 0 0x1 0 4 ) ，及液体高速度射流 ( 4 0k m h 。1 ) 过程中产生的剪切力。 1 2 1 2 化学溶胞技术 化学溶胞技术常见的有利用臭氧、氯气以及强碱等化学物溶胞的技术。 臭氧溶胞是利用臭氧的强氧化性，氧化微生物的细胞壁、细胞膜，使微生物 第一章绪论 新陈代谢发生障碍，继而氧化分解细胞膜内物质( 如蛋白质、脂和多糖等) ，最 终细胞死亡、溶解，同时臭氧还能氧化污泥及水中不易降解的大分子物质。 当前存在的问题： ( 1 ) 臭氧制的过程成本高，不同污水处理系统，活性污泥成分和性质各异，臭 氧最佳投加剂量难以确定。( 2 ) 污泥经臭氧氧化后，污泥菌体部分转化为悬浮固 体物质；部分转化为二次基质。前者引起出水浊度升高，后者导致整个系统有机 物去除效果( 如c o d 、氮、磷去除效果) 降低。( 3 ) 在不排泥条件下，与传统活 性污泥法相比，污泥中重金属含量有所增加i l l ；( 4 ) - - 次基质的形成，增大为保证 基质利用所需供氧量，无形中提高经济成本。 氯气溶胞技术原理与臭氧溶胞技术原理相同。氯气溶胞的优点是价格便宜。 缺点是氯气氧化过程产生连带反应，生成三氯甲烷等有毒物质，不利于剩余污泥 的后续处理和处置。 强碱溶胞技术是利用碱溶解细胞壁、细胞膜组成物质一脂肪，破坏细胞壁和 细胞膜结构，释放保内物质，形成微生物生长所需的二次基质。 1 2 1 3 生物溶胞技术 生物溶胞技术又分为嗜热酶溶解法( s - e t ) 、投加酶制剂和投加多功能复合 微生物制剂的溶胞技术。 ( 1 ) 嗜热酶溶解法( s t e ) ys a k a i 等【4 l 从好氧堆肥高温活性污泥中分离出多种嗜热菌，包括s p t 2 1 和 s p t l 6 、a t 0 6 2 、b r e v i b a c i l l u ss p k h 3 等，继而采用蛋白质分离技术，分离出 嗜热菌胞外酶一蛋白酶和淀粉酶。细胞膜和细胞壁主要成分为蛋白质、脂肪、多 糖等组成，而分离出的胞外酶( 蛋白酶和淀粉酶等) 能迅速溶解细胞膜和细胞壁， 破坏污泥胶团结构，溶出胞内物质，从而使污泥t c o d 转化为s c o d 。 s t e 技术正是基于该理论，在回流污泥处设置嗜热菌富集反应器，剩余污泥 回流至嗜热菌反应器，污泥被溶解氧化后回到曝气池，从而强化微生物的隐性生 长，减少剩余污泥排放量。n s h i o t a 等【5 l 采用该技术进行的三年连续生产性试验 表明，该法与传统活性污泥法相比，污泥减量达7 5 。 该技术的优点有污泥减量程度高；系统所需控制因素较少( 温度、污泥 广东工业大学硕士学位论文 循环率) ；嗜热菌活性高，工艺启动速度快。缺点是嗜热菌最佳溶解温度为6 5 ，设置高温好氧消化装置，无疑增加了工艺推行难度。 ( 2 ) 投加酶制剂的污泥减量技术 投加酶制剂的污泥减量技术主要有：促进隐性生长，提高污泥可生化性。 该法是通过在污泥消化前投加酶制剂，以达到破坏污泥菌体结构，促进细胞溶解 形成二次基质，强化降解效能，减少污泥产量的目的；改善污泥脱水性能，降 低污泥含水率，减小污泥体积。 ( 3 ) 投加多功能复合微生物制剂的污泥减量技术 多功能微生物制剂( m c ) ：是将光合作用菌、乳酸菌、放线菌、酵母菌 和真菌等功能微生物集合在特定条件下培养，经特殊制作工艺研发出一种多功能 生物制剂，活菌含量达3x1 0 8 - 2 8 1 0 9 个m l 一。所含菌群包括氧化分解微生物 的微生物菌群、高效生物脱氮除磷菌群和极端耐盐菌等【6 】。 微生物制剂污泥减量机理为：微生物强化。优化种群结构，抑制不利微生 物的生长和繁殖。酶的作用。微生物菌剂中的微生物能分泌大量的胞外水解酶， 胞外酶促进死亡的茵体的溶解，降低污泥产量，同时将大分子有机物水解成为小 分子易降解有机物。生物捕食，投加m c m p 后，丰富了污泥中的菌群结构， 即在一定程度上延长污泥龄，促进原生动物和后生动物的生长，生物捕食作用， 有效维持种群数量的平衡和稳定，促使污泥得以减量。 此技术的优势在于系统工艺运行效能好，污泥减量效果明显。但是投入复合 菌剂运行成本高，长期运行过程中微生物种群结构变化仍不清楚。 1 2 2 基于生物捕食的污泥减量化技术 根据生态学理论，物质和能量在食物链传递过程中逐级递减。因此，理论上 通过延长食物链或强化微型动物的捕食作用能够达到污泥减量的目的。目前，微 型动物捕食污泥减量工艺主要有淹没式生物膜法、两段式生物反应器和微型动物 直接接种法和蚯蚓生态滤池。 1 2 2 1 淹没式生物膜法( s u b m e r g e db i o f ii m ，s b f ) 淹没式生物膜处理工艺的实质是在活性污泥法基础上增加载体的污水处理 4 第一章绪论 系统，当污水流经载体填料表层，载体截留污水中的有机物，微生物逐渐在其上 生长、繁殖，最终形成由细菌、真菌和微型动物等构成的生物膜。生物膜有助于 丰富种群结构，强化微型动物的捕食作用，促进污泥减量。 淹没式生物膜法优势在于污泥减量效果明显，工艺简单方便，易于操作，成 本低，处理效果好等 7 1 ，适用于污水深度处理或低浓度污水处理，但是其存在磷 去除效果差【8 】，不适用于含高悬浮物质的污水。 1 2 。2 2 两段式生物反应器( t w o s t a g eb io r e a o t o r ) 两段式生物反应器工艺是在2 个反应器中进行，第1 个反应，细菌生长、繁 殖，降解污水中有机物。第2 个反应器，微型动物生长、繁殖，即高营养级生物 一微型动物捕食低营养级生物一细菌的阶段，亦是利用捕食原理减少污泥产量。 两段式生物反应器虽能有效降低剩余污泥产量，污泥产率低【9 , 1 0 】，但由于微 型动物的生长繁殖过程难于控制，导致系统种群结构不稳定，常伴有由丝状菌、 鞭毛虫等引起的污泥膨胀和泡沫等现象，以及工艺过程中还存在一定的氮、磷的 释放等问题，影响出水水质【1 1 1 。 1 2 2 3 直接接种微型动物 直接向曝气池或生物滤池中投加微型动物，通过强化微型动物生长，达到污 泥减量目的。常投加的微型动物主要是寡毛类蠕虫，包括游离型蠕虫、附着型蠕 虫和大型蚯蚓。游离型蠕虫主要有红斑瓢体虫和仙女虫属等；附着型蠕虫主要是 颤蚓科和带丝蚓属等。 直接投加微型动物增强捕食作用的方法在一定程度上改善了污泥的沉降性 能 1 2 , 1 3 】，但是系统的脱氮除磷效果，因投加微型动物种类而存在不同程度的影响 1 4 1 ；同时，工艺条件和反应器结构等也对微型动物的生长存在一定的影响，工艺 过程难于控制。 1 2 2 4 蚯蚓生态滤池 蚯蚓生态滤池是直接向生物滤池系统中接种蚯蚓后，形成的污水处理系统。 蚯蚓生态滤池是利用蚯蚓和其他微生物协同作用和他们之间的捕食作用，以分别 广东工业大学硕士学位论文 达到降解有机物和污泥减量的目的。 蚯蚓生态滤池常设3 层滤料，上层为降解层，由富含有机物质的松软无定型、 吸水力强的物质构成；中间层为补充层，一般由木屑、谷壳和树皮等材料构成； 底层为承托层，由粗、细2 种石英砂构成。污水或污泥由上部进入，从下部出水。 蚯蚓生物滤池存在的主要问题有：( 1 ) 接种后的蚯蚓，一旦适应新的污水环境 后，蚯蚓数量会不断增加，难于控制。( 2 ) 填料的性质【1 5 1 、水力负荷【1 6 1 和温度【1 7 】 等工艺条件和环境条件均会影响蚯蚓的生长繁殖，从而影响蚯蚓滤池的污泥减量 效果。 1 2 3 基于能量解偶联的污泥减量化技术 微生物的代谢偶联是指微生物代谢过程中，氧化和磷酸化的偶联。其中氧化 是底物脱氢或失电子的过程，而磷酸化是指a d p 与p i 合成a t p