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目前,世界各国在污泥处理领域仍以污泥厌氧消化工艺为主,但厌氧消化工艺在应用中存在着加热消耗大量能源、水力停留时间长(HRT)、反应效率不高、维护管理问题较多等缺点。而污泥好氧消化法虽然具有投资少、运行管理方便、基建费用低以及最终产物无臭味等优点,但是由于供氧需要动力,其运行费用较高,一般只适合中小型污水处理厂的污泥处理,同时采用好氧消化处理时,污泥中细菌细胞质的主要成分胞外聚合物(EPS)和蛋白质分解不彻底,实际减量化的效率并不高。因此,改进传统的污泥消化工艺,研究和探索污泥减量化的新工艺,这对于国内污水处理厂污泥处理的节能降耗是十分有意义的。
本文通过对以上两种生物处理工艺优缺点的分析,提出了“水解/好氧消化”污泥减量化工艺,从理论上分析其可行性后,再对此工艺进行试验研究。
试验研究分两部分进行。第一部分是静态试验,首先分析水解段pH值、温度(T)和污泥停留时间(SRT)对污泥水解效果的影响,确定最佳的水解条件为T=25℃左右、pH=6.2~6.5和ORP=300~0mv,然后在最佳水解条件下进行试验,考查水解段剩余污泥中MLSS和MLVSS的浓度、MLVSS/MLSS的比值、MLVSS去除率以及上清液中的溶解性COD(SCOD)的变化;再研究好氧消化阶段溶解氧(DO)、pH值和水力停留时间(HRT)对消化效果的影响,确定最佳的好氧消化条件为T=25~30℃、pH=6.5~7.5和DO=2~3mg/L,然后对水解段处理后的剩余污泥进行好氧段试验,考查好氧段剩余污泥中MLSS和MLVSS的浓度、MLVSS/MLSS的比值、MLVSS去除率以及上清液中的溶解性COD(SCOD)的变化。试验结果表明,在20d的水解反应过程中,污泥中MLVSS和MLSS的浓度以及MLVSS/MLSS的比值均有不同程度的下降,水解池内上清液中的溶解性COD(SCOD)从69.7mg/L上升到999.2mg/L,污泥中MLVSS的去除率达到了38.94%;在14d的好氧反应过程中,污泥中MLVSS和MLSS的浓度以及MLVSS/MLSS的比值虽有少许波动,但总体上均表现为下降,污泥中MLVSS的去除率达到了19.10%。所以,“水解/好氧消化”工艺处理剩余污泥可行,而且MLVSS总去除率达到了50.6%。
第二部分是动态试验。在静态试验得出最佳工艺条件的基础上,在常温(25℃左右)下进行动态试验,进一步考察“水解/好氧消化”工艺的可行性和运行稳定性。并通过试验确定常温条件下HRT和SRT等参数,为工程设计和运行提供参考。试验结果表明,在实际工程中,综合考虑到经济性和去除效果,当水解段HRT和SRT分别为10d、14d,好氧段HRT和SRT分别为14d、17d时,水解段和好氧段MLVSS的去除率分别为38.94%和19.88%,总的去除率可达到51.08%,既取得了较好的处理效果又可节省投资成本和运行成本。
本文的研究结果为剩余污泥“水解/好氧消化”工艺的工业应用提供了试验数据。