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活性污泥或滴滤池污泥 和初沉污泥的混合污泥
发表日期:2019/7/8       点击:296
摘要:

好氧消化可用于处理惩罚:(1 )剩余活性污泥WAS); (2)剩余活性污泥或滴滤池污泥 和初沉污泥的混合污泥;3)延时曝气池排出的污泥;4)膜生物反应器MBRS)排出 的污泥。好氧消化处理惩罚的污泥大多是处理惩罚过程中微生物增殖产生的。好氧消化工艺大大 减少了消化污泥在处理过程中产生臭味的可能性,并减少了细菌危害。

由于操纵相对简单,设备费用低且运行安全,好氧消化被广泛应用于市政污水和工 业废水处理惩罚厂WWTPs)的污泥稳定。早期的好氧消化存在能耗高、冰冷天气下生物 放热量减少、碱度消耗、病原菌杀灭效果不佳、挥发性固体减少量小、标准氧摄取速率 (SOURs)低等缺点。由于存在上述问题,早期实验将好氧消化用于污泥处理惩罚与处理,往 往需要较长的污泥停留时间SRT),导致基建投资和运行费用都很高。

为了适应关于有利回用的规章制度对运行性能的要求U.S.EPA,1992), Enviroquip企业(奥斯汀,德克萨斯州)20世纪90年代初发起了对好氧消化的研究, 研究结果展示在1997年?2001年美国水环境联合会(亚历山大,弗吉尼亚州)好氧消化 系列研讨会上。每年在研讨会上展示的结果都编纂成册,最终形成了 5册的会议论文集并 制成光盘与公众共享。好氧消化会议论文集I?V包括综合设计准则、操纵数据和对好氧消 化的广泛研究,已被工程界和操纵人员作为参考手册使用。具体请参阅本章最后的参考 文献部分。

研究确定了能够提髙好氧消化工艺性能的技术。这些技术可分为以下几种:1) 浓缩;2)阶段运行;3)好氧-缺氧运行;4)温度控制。这些技术及其优点汇总于 31-1,本章后面部分将对这些技术进行深入的探讨。

消化改进技术对消化性能的影响Daigger等,1997 ) 表31-1

技术

好氧消化性能的改进

1.预浓缩

(1 )增加现有设备的SRT

(2 )减少总容积需求

125

31孝好氣消化

续表

技术

好氧消化性能的改进 ?

 

(3 )增强挥发性固体的分解 (4)提高温度

(5 )加快消化以及病原菌的破坏率

2.阶段运行

(1 )减少总容积需求 (2)改善污泥稳定 (3 )增强灭活病原菌 (4 )减少曝气设备和容器的建设费用 (5 )减少工艺和搅拌的氧气甫求

3.好軾-缺氧运行

(1 )碱度回收和pH平衡

(2) 节能

(3) 脱氮 <4)除磷

4.温度控制

(1 )减小SRT和容量 (2 )减少曝气设备和容器的建设费用 (3 )确保工艺全年可靠运行

好氧消化工艺最初用于新建污水处理惩罚厂的设计,一般用于处理惩罚来自处理惩罚系统排出的 剩余活性污泥,但不包括初沉污泥、活性污泥或滴滤池污泥,或活性污泥和滴滤池污泥 的混合污泥。如果设汁中包含初沉工艺,一般选择厌氧消化工艺,因为厌氧消化浓缩技 术更可靠,并且当时好氧消化处理惩罚浓度大于4%的污泥还未有先例。20世纪90年代末, 由于美国实行更严格的出水氮磷排放标准,初沉池逐渐从处理惩罚工艺中淘汰掉,这是因为 要获得较好的生物脱氮效果,必须保持较高的C/N比(推荐值6 : 1,不得小于4 ?? 1)。由 于新出水标准和新技术结合,需要控制好氧消化过程和准确预测系统性能的能力,好氧 消化再次受到人们青睐。由丁?操纵相对容易,设备本钱更低,并且上清液水质更好,硝 酸盐和磷含量更低,可以保障上游侧流,已有相当多的厌氧消化池转为好氧消化池。好 氧消化还有其他一些优点:在停留时间更短的情况下获得更高的挥发性固体减少量;清 理和维修工作危险性更小California State University, 1991);与厌氧消化不同,虽然 好氧消化产生的气体不能作为燃料燃烧,但不产生爆炸性气体。好氧消化主要用于处 理规模不凌驾1900〇1113/(1(511^)的污水处理惩罚厂,凌驾1900〇11^(511^)通常选用厌氧 消化工艺。但是近年来,好氧消化工艺也已用于较大规模的污水处理惩罚厂,处理惩罚规模可达

1 QOOOOmVd ( 5mgd )(Metcalf Eddy, 2002; Water Environment Federation1998 )〇

31.2好氧消化工艺概述

好氧消化过程中,好氧和兼性微生物利用氧气,并从污泥中可生物降解的有机物中 获得能量。然而当污泥中可利用物质供应不足时,微生物开始消耗自身原生质获得能量 以维持细胞反应,最终微生物细胞溶说明放出可降解有机物供其他微生物利用。好氧消 化的最终产物主要是二氧化碳,水和“不可降解”物质(如多糖,半纤维素和纤维素)。 这种现象称内源呼吸,可以用以下方程式表示Metca丨f和Eddy,2002; Water Environment

Federation, 1995 ):

126

31.2好氧消化工艺槪述.

C5H702N+502-^ 4C02+H20+NH4HC03 (31-1 )

好氧消化过程中生物童的破坏

NH4++202-^ N〇3>2H++H20 (31-2)

释放氨氮的硝化作用

C5H702N+702— 5C02+3H20+HN03 (31-3)

完全硝化

2C5H702N+1202? 10CO2+5H2O+NH4++N〇3_ (31-4)

部分硝化

C5H702N+4N〇3+H2O^NH4"+5HC〇3>2N2 (31-5)

硝酸盐氮作为电子受体的反硝化

C5H702N+5.7502—5CO2+0.5N2+3.5H2O (31-6)

完全硝化反硝化

31-1)中C5H702N为活性污泥系统中生物质或细胞物质的分子式。在好氧消化 过程中,细胞物质被好氧氧化成二氧化碳、水和氨。大约75%~80%的细胞物质能够被氧 化,剩余未被氧化的细胞物质主要是惰性身分和不易生物降解的有机物。式31-1) 表明该过程释放氨,但随后与部分二氧化碳co2)结合生成碳酸氢铵(nh4hco3)。从 该反应中可看出,在最初阶段有氧存在的条件下,好氧消化的产物是氨和碱度。

如果提供更多的氧气,就会发生如式31-2)所示的第二个反应。需要减少氨的量 以减轻好氧消化的臭味,但释放出的氨发生硝化作用,会产生硝酸盐和2ml酸度,2mol 酸度表现为氢离子H+)的形式,也可表述为2mol碱度的减少。

因此,在第一个反应中,生物质减少产生lmol的碱度NH4HC03),而硝化作用消 2mol碱度。根据进料污泥的碱度,很容易损耗碱度使pH骤降,降至5以下会对消化过 程产生不利影响。

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