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這四大污泥減量技術(shù)將成為趨勢!發(fā)表時(shí)間:2016-12-03 12:34 常規(guī)處理剩余污泥的方法是先通過濃縮脫水處理,再經(jīng)過焚燒、衛(wèi)生填埋和土地利用等方式對(duì)其進(jìn)行最終處置。但傳統(tǒng)處置方式所需要的資金投入量過高,導(dǎo)致污水處理廠難堪重負(fù)。 由于剩余污泥中含有有害化學(xué)物質(zhì)、細(xì)菌、微生物、寄生蟲及重金屬等,處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重后果。所以無論是衛(wèi)生填埋還是焚燒,都會(huì)遇到選址困難等問題,同時(shí)還存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。 污泥減量技術(shù)是解決城市污水剩余污泥問題的重要途徑之一。
化學(xué)解偶聯(lián)劑 化學(xué)解偶聯(lián)劑主要是使細(xì)胞膜對(duì) H+ 的阻力降低,細(xì)胞膜內(nèi)外質(zhì)子濃度降低,進(jìn)而使得細(xì)胞的ATP 合成效率下降,所生成的能量大部分用于產(chǎn)熱,不能有效的使細(xì)胞完成合成代謝過程,通過此方式使污泥產(chǎn)量降低?;瘜W(xué)解偶聯(lián)法應(yīng)用方便操作簡單,便于應(yīng)用,只要在原有的工藝上配置加藥裝置即可 。 主要的化學(xué)解偶聯(lián)劑 有 :2,4- 二 硝 基 苯 酚(DNP)、3,3',4',5- 四氯水楊酰苯胺(TCS)、2,4,5- 三氯苯酚 (TCP)、五氯苯酚 (PCP)、對(duì)硝基苯酚(pNP)、甲酚和氨基酸等。 2 高S0/X0條件下的解偶聯(lián) 在高 S0/X0(化學(xué)需氧量 /生物量)值情況下,微生物在分解有機(jī)物時(shí)產(chǎn)生的 ATP 速率大于合成時(shí)消耗 ATP 的速率,引起兩者的解偶聯(lián)。目前對(duì)于此條件下的污泥減量機(jī)理有如下解釋: 1、在 S0/X0值高的情況下,跨膜電位降低,合成能量利用率下降; 2、高 S0/X0 條件下,微生物改變了原有的代謝途徑,發(fā)生了代謝解偶聯(lián),合成代謝能力降低。雖然對(duì)高S0/X0 條件下的研究較為深入,但此項(xiàng)技術(shù)要求 S0/X0 值大于 8 的時(shí)候才能實(shí)現(xiàn)解偶聯(lián),而實(shí)際污水廠中S0/X0 值一般為 0.01~0.13,因此高 S0/X0 條件下的解偶聯(lián)尚不能應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。 3、好氧 - 沉淀 - 厭氧工藝(OSA 工藝) 好氧 - 沉淀 - 厭氧(OSA)工藝是在常規(guī)活性污泥(CAS)工藝的污泥回流過程中設(shè)置一段厭氧處理設(shè)施,使微生物在好氧條件下合成的 ATP 在底物匱乏的厭氧環(huán)境下只能優(yōu)先用于生命維持,幾乎沒有多余能量用于生物生長;當(dāng)污泥再次回流到底物充足的好氧池中,微生物會(huì)開始大量的對(duì)有機(jī)底物進(jìn)行氧化分解,所生成的能量不會(huì)立刻進(jìn)行細(xì)胞物質(zhì)的合成,而是優(yōu)先用于合成 ATP 儲(chǔ)備,此過程有效地降低了污泥的增長速率。 OSA 工藝見圖1
OSA 工藝與其他減量技術(shù)相比優(yōu)勢明顯,從工藝改造的方面看,只需在原有工藝的污泥回流過程中插入?yún)捬醭丶纯桑奖愎芾?,且運(yùn)行成本進(jìn)一步較低。此外,OSA 工藝具有污泥產(chǎn)量低、無二次污染等特點(diǎn)。
隱性生長是指微生物利用細(xì)胞溶解后所釋放的產(chǎn)物進(jìn)行生長的方式。隱性生長過程需要完成 2 個(gè)步驟,首先運(yùn)用相應(yīng)手段作用于污泥實(shí)現(xiàn)溶胞過程,然后將處理后的污泥回流到生物反應(yīng)器當(dāng)中促進(jìn)微生物隱性生長。最終導(dǎo)致污泥產(chǎn)率降低,有效緩解剩余污泥處理問題。此類技術(shù)達(dá)到預(yù)期效果的關(guān)鍵點(diǎn)是溶胞過程,目前效果較好的溶胞技術(shù)主要有臭氧氧化法、超聲波法等。 臭氧氧化法 臭氧是極活潑的氧化劑,溶于水后的臭氧氧化能力更強(qiáng),臭氧對(duì)水中的化合物可以產(chǎn)生直接或間接的氧化作用,2種反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。在臭氧化的環(huán)境中,微生物的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜首先受損而導(dǎo)致細(xì)胞新陳代謝受阻,臭氧進(jìn)而穿透細(xì)胞膜,影響細(xì)胞通透性,最終細(xì)胞溶解、死亡。同時(shí),污泥中不易水解的大分子類物質(zhì)被臭氧氧化分解成可被微生物降解的可溶性的小分子物質(zhì)。污泥經(jīng)過臭氧處理后回流到曝氣池中,為微生物代謝分解,從而降低了污泥產(chǎn)量。 在臭氧溶胞過程的同時(shí),臭氧直接將 1/3 左右的污泥氧化成 CO2、NO3-、H2O 等無機(jī)物,進(jìn)而提高污泥減量效果。 臭氧處理法效果顯著,甚至能實(shí)現(xiàn)污泥零排放。日本的某一生活污水處理廠應(yīng)用臭氧氧化技術(shù)處理污泥,通過近 1 年生產(chǎn)運(yùn)行,幾乎無剩余污泥產(chǎn)生,實(shí)現(xiàn)真正意義的污泥“零排放”。 污泥的原始濃度和臭氧濃度都對(duì)污泥的減量產(chǎn)生影響,隨著臭氧濃度的增加,污泥去除率逐漸升高并最終達(dá)到平穩(wěn),不再升高。臭氧氧化污泥減量法效果優(yōu)越,有良好的開發(fā)前景。但也存在著臭氧生產(chǎn)投資相對(duì)較大、能耗大等缺點(diǎn)。目前國內(nèi)外臭氧氧化法在應(yīng)用方面尚處于起步階段,降低生產(chǎn)臭氧的能耗、臭氧投加量和提高水臭氧溶解度等是未來重點(diǎn)發(fā)展方向。 2 超聲波法 一定頻率的超聲波通過液體傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生空化作用,空化過程是空化泡的產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)和破滅的過程??栈瘹馀萜茰缢查g,周圍空間產(chǎn)生 5000K高溫、50 MPa 高壓并且產(chǎn)生很高的剪切力,從而破壞污泥絮體,溶解細(xì)胞并釋放出胞內(nèi)物質(zhì)。目前此項(xiàng)技術(shù)的研究重點(diǎn)是超聲波促進(jìn)污泥減量的影響因素,提高污泥活性脫水性,以及強(qiáng)化好氧、厭氧消化效果。 超聲波污泥減量處理技術(shù)在應(yīng)用方面歐美國家起步較早,該技術(shù)在上世紀(jì) 90 年代就被德國和英國的很多大型的污水處理廠安裝并使用,在應(yīng)用方面較為成熟。在國內(nèi),雖然近幾年在此技術(shù)上有大量的研究,但在應(yīng)用領(lǐng)域尚處于起步階段。大量的研究無法與實(shí)踐相結(jié)合,研究全面但不夠深入,如在作用機(jī)理的研究深度方面上與國外差距較大。
生活污水或者有機(jī)廢水的生物處理過程相當(dāng)于一個(gè)人工構(gòu)建的小型生態(tài)系統(tǒng)。除了細(xì)菌等微生物外,許多微型生物也存在于活性污泥中,如原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等。其中,原生動(dòng)物和后生動(dòng)物在該生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的最頂端,靠吞食微小生物為生,主要以細(xì)菌為主。能量從食物鏈底端進(jìn)行傳遞,生態(tài)系統(tǒng)食物鏈越長,能量損失就越大,進(jìn)而污泥產(chǎn)生量就越少。因此,通過這個(gè)原理就可以達(dá)到污泥減量的目的。 微型動(dòng)物捕食污泥減量工藝不僅具有運(yùn)行費(fèi)用低,能耗少,而且?guī)缀醪划a(chǎn)生副產(chǎn)品和無二次污染等特點(diǎn),因此該工藝是綠色污泥減量技術(shù)的典型代表。但微型動(dòng)物捕食污泥減量工藝對(duì)污水中總氮和總磷的去除效率不佳,因此同步脫氮除磷及污泥減量聯(lián)合技術(shù)是一個(gè)重要的研究發(fā)展方向。另外,該工藝在污泥減量過程中效率穩(wěn)定性方面還有待進(jìn)一步研究。
綜合以上幾種技術(shù),投加化學(xué)解偶聯(lián)劑方法相對(duì)成熟且效果較好,但也存在明顯的缺點(diǎn)。OSA 工藝應(yīng)用成本較低,工藝簡單,耗能低,無二次污染,適合大型生產(chǎn),其作用機(jī)理有待進(jìn)一步明確。 高 S0/X0條件下的解偶聯(lián),要求條件苛刻,適合處理特殊廢水,不適合推廣使用。未來發(fā)展趨勢來看,基于隱性生長污泥減量技術(shù)潛力巨大,臭氧、超聲波技術(shù)處理效果顯著,但在應(yīng)用方面依然面臨諸多難題,如生產(chǎn)臭氧能耗高,影響因素難以控制等。 因此應(yīng)將研究重點(diǎn)放在多種污泥減量化技術(shù)和不同手段聯(lián)合的方向上,不同污泥減量化技術(shù)有機(jī)組合,形成優(yōu)勢互補(bǔ),充分發(fā)揮各自技術(shù)優(yōu)點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的最優(yōu)化。
文章分類:
環(huán)保新聞
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