臭氧氧化污泥碳源回收利用技術(shù)可行性研究.pdf

1、目前，污水處理廠面臨污泥產(chǎn)量大、處理處置難和脫氮除磷效率低兩大問題，污泥細(xì)胞破壁技術(shù)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥減量和內(nèi)碳源回收，因而一直是近年來研究的熱點(diǎn)。其中，臭氧氧化技術(shù)因具有氧化效果好、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于污水處理廠。臭氧污泥氧化技術(shù)能夠達(dá)到很好的污泥減量效果，同時(shí)，污泥破解過程中產(chǎn)生大量有機(jī)物質(zhì)，因而可以對(duì)其進(jìn)行回收利用以補(bǔ)充脫氮除磷系統(tǒng)碳源的不足。
　　本文通過中試試驗(yàn)和小試試驗(yàn)研究了污泥臭氧氧化技術(shù)，重點(diǎn)考察了臭氧-A

2、/A/O組合工藝運(yùn)行效果，詳細(xì)深入研究了污泥臭氧氧化過程，通過對(duì)臭氧氧化污泥進(jìn)行優(yōu)化處理改善了污泥混合液中碳源可生化性，提高了將臭氧氧化污泥作為內(nèi)碳源進(jìn)行回收利用的可行性。通過研究，本課題主要得出如下主要結(jié)論：
　　（1）經(jīng)過兩個(gè)多月運(yùn)行調(diào)試，中試A/A/O工藝啟動(dòng)成功，系統(tǒng)進(jìn)水水量、污泥濃度、污泥沉降性能等指標(biāo)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求而且保持穩(wěn)定。A/A/O工藝穩(wěn)定運(yùn)行期間，系統(tǒng)對(duì)COD、NH3-N、TN和TP平均去除率分別為82％、93

3、%、49%和20.5%，出水COD和NH3-N濃度滿足城市污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，而出水中TN和TP濃度難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。進(jìn)水碳源嚴(yán)重不足、碳氮磷比例低是影響A/A/O工藝脫氮除磷效率的主要原因。
　?。?）中試A/A/O工藝與臭氧氧化技術(shù)相結(jié)合，臭氧對(duì)回流污泥連續(xù)氧化并直接投加到生化池中。采用低臭氧投加量，取得較好的污泥破解效果好，平均△COD/平均△TN=23，平均△COD/平均△TP=91，高于進(jìn)水中碳與氮磷的比值COD/

4、TN=3.5、COD/TP=25。臭氧氧化污泥直接回流到生化池中，改善了污泥的沉降性能，降低了系統(tǒng)發(fā)生污泥膨脹的可能性，對(duì)生化池溶解氧（DO）濃度沒有影響，但是導(dǎo)致生化池表面產(chǎn)生很厚的泡沫，組合工藝COD和NH3-N去除率沒有明顯變化。同時(shí)，組合系統(tǒng)TN和TP的去除率也沒有得到提高。
　?。?）大量碳源回流到生化池中并沒有改善系統(tǒng)脫氮除磷效率，主要原因可能有三個(gè)方面：一是增加了臭氧氧化污泥回流支路后，導(dǎo)致系統(tǒng)水力停留時(shí)間（HRT）

5、明顯縮短；二是雖然產(chǎn)生了大量有機(jī)物質(zhì)，但是這些有機(jī)物質(zhì)的可生化性可能不好，在較短的HRT內(nèi)，無法被微生物迅速利用；第三，盡管臭氧氧化污泥回流到生化池后并沒有導(dǎo)致系統(tǒng)DO濃度明顯變化，但仍然可能給微生物生存的微環(huán)境造成沖擊和干擾。
　　（4）臭氧投加量較低時(shí)，臭氧主要破壞污泥絮體，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)松散，表面出現(xiàn)大量不規(guī)則孔，絮體內(nèi)部細(xì)菌被分散到污泥液相中，增加了臭氧和細(xì)菌接觸氧化的概率。當(dāng)臭氧投加量為11～90mgO3/gMLSS時(shí)，細(xì)菌

6、微生物數(shù)目迅速降低，污泥混合液中有機(jī)物質(zhì)快速增加，說明此時(shí)污泥混合液中有機(jī)物的增加主要來自于微生物細(xì)胞的破解。臭氧投加量大于90mgO3/gMLSS時(shí)，細(xì)菌數(shù)目基本穩(wěn)定不變，而污泥中有機(jī)質(zhì)增加速度也明顯降低。
　　（5）污泥臭氧氧化過程中，臭氧利用率與污泥中基質(zhì)類型有關(guān)。當(dāng)污泥水相中以微生物有機(jī)質(zhì)為主時(shí)，臭氧利用率較低；當(dāng)以大分子有機(jī)物為主時(shí)，臭氧利用率較高。當(dāng)臭氧投加量較高，而臭氧利用率也較高時(shí)，說明臭氧主要氧化大分子有機(jī)物質(zhì)而

7、不是微生物細(xì)胞。有機(jī)質(zhì)比溶出率隨臭氧投加量先增加后減小，比溶出率越大，說明單位質(zhì)量臭氧氧化污泥產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)越多。因此，單從能量利用率角度考慮，應(yīng)該選擇比溶出率最大的臭氧投加量進(jìn)行污泥破解以回收碳源，節(jié)省能耗。
　?。?）臭氧投加量較低的氧化污泥經(jīng)過24h靜置后，主要是污泥上清液中的懸浮性顆粒有機(jī)物和溶解性大分子有機(jī)物發(fā)生水解作用，SCOD明顯增加，而TN、TP、蛋白質(zhì)和多糖等指標(biāo)增加不明顯；當(dāng)臭氧投加量較高時(shí)，污泥靜置24h后，有

8、機(jī)物和部分微生物細(xì)胞都發(fā)生了水解作用，導(dǎo)致污泥上清液中TN和蛋白質(zhì)也明顯增加。污泥混合液中DO濃度隨著靜置時(shí)間增加逐漸降低，24h后由初始濃度30mg/L左右降低到7mg/L以下。有機(jī)碳源大量增加和DO濃度明顯降低，說明臭氧氧化污泥靜置水解后有利于進(jìn)行碳源回收利用。
　?。?）對(duì)污泥混合液中有機(jī)物質(zhì)可生化性研究發(fā)現(xiàn)，臭氧投加量越高，產(chǎn)生的碳源可生化性越好，碳氮比值和碳磷比值也越高。然而，臭氧氧化污泥靜置水解后，臭氧投加量為60mg