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污泥处理处置及资源化方法探讨
更新时间:2016-11-17 来源:《环境工程》​ 作者:王晓利,曾正中,王厚成,南忠仁

摘要:为实现污泥的减量及资源化利用,介绍了近年来污泥处理处置的一些新方法,主要通过污泥源头控制和预处理方法实现污泥的减量化; 同时结合污泥和西北黄土地区的各自特点重点探讨了污泥资源化方式和污泥在西北黄土地区农林用的可行性,以期达到改善黄土贫瘠特性的目的。

0 引言

污泥是污水处理过程中产生的副产物,包括初沉污泥、剩余污泥及其混合污泥。随着人民生活水平提高和工业快速发展,污水的产生量与日俱增[1-2]。目前国内污水产生量为1. 39 亿t /d,城市污水处理率已达77. 5%。十二五规划明确指出: 到2015 年城市污水处理率达到85%。每万m3 污水经处理后污泥产生量( 按含水率80%计) 一般约为5 ~ 10 t[3],污水排放量的大幅度增加和处理效率的提高,必然导致污泥数量的成倍增加。此外污泥处理处置费用占到整个污水处理厂总费用的20% ~ 45%[4],污泥的处理与处置迫在眉睫。

在传统污泥处理与处置方法应用的同时,一系列新兴的污泥处理工艺方法得到推广,大致可分为源头减量、预处理和资源化利用三个方面。污泥处理应当遵循减量化为主,资源化末端处置为辅的原则。采用减量化技术的前提是不影响污水的正常处理。虽然污水处理厂可通过新方法从源头控制污泥的产量,但每年仍有大量的剩余活性污泥产生,污泥体积仍就非常庞大。因此,对剩余活性污泥进行资源化利用迫在眉睫,本文结合西北黄土地区土质特点和污泥中含有的有机质、氮、磷、钾、铁、锰、锌等元素,探讨西北地区污泥的出路和施用于黄土改良的可能性。

1 源头减量

城镇污水处理厂污泥处理工艺应优先选择污泥源头削减工艺,降低城市污水处理厂总体运行费用和能耗,减轻末端污泥处置的负荷,缓解污泥在处理和处置过程所带来的环境污染问题[5]。目前污泥源头控制的方法主要有解偶联代谢、隐性生长和污泥好氧颗粒化三种方法。

1. 1 解偶联

解偶联的作用机理是使氧化和磷酸化脱偶联,氧化仍可以进行,而磷酸化出现障碍,从而使分解代谢和合成代谢不能同时进行,微生物仍能正常分解底物,但其自身合成速度减慢,污泥表观产率降低。解偶联来源于英国生物化学家米切尔( P. Mitchell) 在1961 年提出的“化学渗透学”假说,即生成ATP 的氧化与磷酸化之间起偶联作用的是H + 跨膜梯度[6]。

解偶联的方式主要有解偶联剂和好氧- 沉淀- 厌氧( OSA) 工艺两种方法。

解偶联剂为离子载体或通道,能增大线粒体内膜对H + 的通透性,消除H + 梯度,因而无ATP 生成,氧化释放出来的能量全部以热的形式散发[7]。目前研究较多的解偶联剂有氯代酚、硝基酚、氨基酚、甲基酚和四氯水杨苯胺等,可改变微生物生态结构、污泥膨胀性能和沉降性能,但微生物可产生抗性,或者产生降解偶联剂的分解酶,从而使解偶联剂失效[8]。较难生物降解的解偶联剂会给污水水处理带来新的污染[7]。

Westgarth 等[9]首次报道了在污泥回流过程中增加厌氧段( OSA) 可减少一半剩余污泥。该工艺为微生物提供一个好氧、厌氧的交替生长环境,使细菌在好氧阶段所获的ATP 不能立即用于合成新的细胞,而是在厌氧阶段作为维持细胞生命活动的能量被消耗,从而减少微生物的表观产率系数而达到污泥减量的目的[10-11]。OAS 工艺具有污泥产量低、污泥沉降性能好,对COD 和磷的去除效率高等优点,但对污水中氮的去除效果较差。

1. 2 隐性生长( 溶胞技术)

隐性生长又称溶胞技术,其包含机械( 如超声波或微波辐射) 、化学( 如以O3、ClO2、H2O2氧化) 等方法。机械法的机理是超声波机械剪切力和自由基氧化作用破坏了污泥细胞壁和絮体的结构,细胞内含物溶出进入水相,从而改变污泥的沉降性能和可生化性,提高了污泥的脱水性能[12]。机械法特点为溶解性COD 显著增加[13]; 无污染、能量密度高、分解速度快、简便灵活且高效; 作用体积较小,适用于小规模操作,超声波处理污泥的比能耗较高。

化学方法的机理为强氧化剂首先作用于细胞壁、细胞膜,使其构成成份受损而导致新陈代谢障碍。Yasui 等首先提出将剩余污泥经臭氧氧化后返回到曝气池,可从总体上实现污泥减量化[14]。臭氧可穿透膜进入细胞破坏膜内脂蛋白和脂多糖,改变细胞的通透性,导致细胞溶解、死亡[15-16]。化学方法特点为破解效率高,不产生有害副产物; 处理成本高,出水水质差,特别是出水中N、P 含量高等问题需要进一步优化。

版权、出处:《环境工程》

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