污泥減量化的幾種技術(shù)
1)對(duì)細(xì)菌的捕食
Janssen等人通過(guò)對(duì)常規(guī)活性污泥工藝中投加后生動(dòng)物和不投加后生動(dòng)物及加設(shè)填料載體和不加設(shè)填料載體的對(duì)比研究,利用混合液懸浮固體(MLSS)濃度計(jì)算,在蠕蟲(chóng)存在下,污泥的產(chǎn)量是0.15gMLSS/gCOD,而在正常運(yùn)行條件下污泥的產(chǎn)量是0.40gMLSS/gCOD。
1996年在瑞典由Lee和Welander等人,進(jìn)行了二段式系統(tǒng)處理人工合成廢水的研究,這個(gè)系統(tǒng)的第一段是完全混合式的反應(yīng)器,沒(méi)有生物量的停留,較短的污泥停留時(shí)間能防止捕食者的生長(zhǎng)和促進(jìn)生長(zhǎng)迅速的分散性微生物的生長(zhǎng)。第二段是生物膜過(guò)程,以確保較長(zhǎng)的污泥齡和適于捕食者生長(zhǎng)的條件。在此條件下,該系統(tǒng)的污泥產(chǎn)量?jī)H為0.05~0.17gSS/gCOD,是常規(guī)工藝污泥量的30%~50%。
哈爾濱建筑大學(xué)王寶貞等開(kāi)發(fā)的淹沒(méi)式生物膜污水處理新技術(shù),采用固定式載體填料,增加了原生動(dòng)物和后生動(dòng)物在曝氣池中的數(shù)量,有效地減少了剩余污泥的產(chǎn)量,小試研究確定其剩余污泥產(chǎn)量?jī)H為常規(guī)活性污泥法的1/10~1/5。采用該技術(shù)的番禺祁福新村污水處理廠(日處理量8000m3/d),自1998年5月份投產(chǎn)以來(lái)一年多沒(méi)有剩余污泥產(chǎn)生,實(shí)現(xiàn)了污泥的零排放。
2)微生物強(qiáng)化
微生物強(qiáng)化基于天然系統(tǒng)的微生物并非全都是最有效的微生物。外投微生物可以適應(yīng)不同范圍的污水,從污水和原生微生物種群的知識(shí)知道,只有最適宜的微生物投入到系統(tǒng)中,才能存活。例如:脂肪不能為微生物利用,但投加能產(chǎn)生脂肪酶的微生物,脂肪能迅速分解,并形成微生物的組織元素。一家瑞士基礎(chǔ)環(huán)境微生物公司利用外投微生物處理不同類型的污水,其污水處理廠能減少16%的增生污泥量。
3)代謝終止
據(jù)報(bào)道有許多化學(xué)物質(zhì)能終止分解代謝和合成代謝,如抗生素所含有的細(xì)菌專性環(huán)絲氨酸能阻止細(xì)胞壁的合成作用,其他的化學(xué)物質(zhì),象2, 4—二硝基酚和雙香豆素,能通過(guò)干擾ATP從分解代謝到合成代謝的基因鏈傳遞,而終止有氧化作用的磷酸化作用。魚(yú)藤酮能終止底物氧化和有氧化作用的磷酸化的煙酞胺腺嘌呤二核苷酸的鏈接,而許多代謝途徑都依賴于DNA步驟,因此魚(yú)藤酮的解鏈作用能廣泛地用于不同的途徑。通過(guò)終止代謝,可以實(shí)現(xiàn)剩余污泥的減量化。
4)投加酶
酶也可以投加在污水處理廠的進(jìn)水管中,使污水中厭氧種群變?yōu)楹醚醴N群,產(chǎn)生二氧化碳,而不是硫化氫。這有助于改善一沉池的性能,減少污泥的最終產(chǎn)量,同時(shí)由于光合生物和好氧生物的生長(zhǎng)也改變了系統(tǒng)的生態(tài)。美國(guó)公司BIOCOPE報(bào)道利用他們開(kāi)發(fā)的酶溶液,可以將常規(guī)處理的溶解氧降為0.81.2mg/L,同時(shí)MLSS為4500~8500mg/L,污泥齡為30~70d,可減少污泥產(chǎn)量50%,取消污泥消化設(shè)備。
5)超聲波
超聲波(Ultrasounds)法是指在較高的聲強(qiáng)作用下,特別是低中頻(低于1 HMz)范圍內(nèi),超聲波會(huì)在水相產(chǎn)生大量的壽命約為0.1μs空化穴(Neppiras,1980),其在爆炸的瞬間產(chǎn)生短暫的強(qiáng)壓力脈沖,并于氣泡周圍的微小空間內(nèi)形成局部高溫(5OOOK)、高壓點(diǎn)(100MPa),這種高溫高壓可以引起一系列物理化學(xué)效應(yīng)(Monnier等,1999),數(shù)微秒后,該熱點(diǎn)以109 k/s的速率迅速冷卻。在冷卻過(guò)程中,產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波與高速射流,微小氣泡的爆炸可以產(chǎn)生高強(qiáng)的水力剪切力,從而將微生物的細(xì)菌壁破解,所以超聲波法是一種破解污泥的有效方法,同時(shí)也可加速污泥水解速度緩慢的問(wèn)題。其中超聲波細(xì)胞處理器能加快細(xì)胞溶解,用于污泥回流系統(tǒng)時(shí),可強(qiáng)化細(xì)胞的可降解性,減少了污泥的產(chǎn)量;用于污泥脫水設(shè)備時(shí),有利于污泥脫水和污泥減量。
6)生物細(xì)胞溶解系統(tǒng)
生物細(xì)胞溶解系統(tǒng)類似于超聲波技術(shù),將機(jī)械壓力應(yīng)用于污泥的回流系統(tǒng),壓破細(xì)胞壁,釋放出細(xì)胞內(nèi)所含的物質(zhì),通常這種破碎作用可減少顆粒污泥的大小,增加生物的比表面積,有利于進(jìn)一步分解。將這種方法應(yīng)用于活性污泥的內(nèi)源呼吸段,能減少剩余污泥的產(chǎn)量。應(yīng)用這種方法的二沉池能減少50%的污泥,并能減少絲狀菌的種群,極大地改善了污泥的沉淀性能和污泥的脫水性能。
7)臭氧減少剩余污泥量
在日本的Shima污水處理廠應(yīng)用臭氧技術(shù)運(yùn)行了9個(gè)月而沒(méi)有剩余污泥產(chǎn)生。這一運(yùn)行效果是由于臭氧對(duì)部分回流污泥進(jìn)行臭氧化所致。由此提高其生化降解性并在曝氣池中強(qiáng)化生物氧化降解。該廠處理污水量為450m3/d。試驗(yàn)證明,污泥減少量與臭氧投加劑量和被處理的污泥量成比例。在該廠的試驗(yàn)證明,為完全消除剩余活性污泥所需的臭氧劑量為0.034kg/kgSS,而需要處理的回流污泥量為常規(guī)污水處理廠剩余污泥量的4倍。
8)Cambi工藝:同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥減量和生物氣產(chǎn)生
由Purac開(kāi)發(fā)的Cambi工藝中,通過(guò)水解過(guò)程使污泥中的有機(jī)成份從不溶解狀態(tài)轉(zhuǎn)化為溶解狀態(tài),使有機(jī)物可用于生物降解,即厭氧消化,可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥減量和生物氣的產(chǎn)生。經(jīng)Cambi工藝產(chǎn)生的脫水污泥的總固體含量達(dá)30~40%,可以直接進(jìn)行污泥焚燒。