石灰破胞/隐性生长污泥减量技术研究

作     者：翟坤 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李继

授予年度：2015年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：石灰 热碱破胞 隐性生长 污泥减量 固磷作用 

摘      要：剩余污泥的处理处置已成为全球需要迫切解决的环境问题。为缓解此现状,多种污泥减量技术被广泛研究。其中,强化隐性生长技术被认为是极具潜力的污泥减量方式。实现隐性生长污泥减量的关键性技术是污泥破胞技术。目前研究较为广泛的破胞技术有臭氧-超声联合破胞、ClO2-超声联合破胞以及高压均质破胞等,它们均存在高能耗、高投资的缺点。以氢氧化钠为碱调节剂的热碱联合破胞技术是污泥厌氧消化的前期预处理常用技术,目前较少用于隐性生长污泥减量的预处理。本研究将热碱联合破胞与隐性生长相结合,同时以石灰替代氢氧化钠作为碱调节剂,这不仅降低了药剂成本,还可以发挥钙离子的固磷作用。本研究确定了石灰热碱联合破胞技术的最优参数,探讨了破解污泥回流系统的隐性生长污泥减量效果,考察了破解污泥回流对处理系统的影响。本研究建立了污泥表观破胞率关于温度、pH、反应时间的响应曲面模型,确定热碱联合破胞最佳条件为:T=76.5℃、t=182 min、pH=11.6。在此破胞条件下,浓度为25 g/L的污泥经破胞处理后,破解产物不同指标的浓度分别为:5240 mg SCOD/L、58.1 mg TP/L、81.7 mg NH4+-N/L、73.8 mg NO3--N/L,污泥表观破胞率达40%~45%。考虑到破解产物中有大量的有机氮,破解产物的TP:TN:COD基本符合1:5:100。通过部分剩余污泥破解回流至SBR反应器中强化隐性生长的方式,本研究在石灰破胞/隐性生长系统中实现剩余污泥减量40%,表观污泥产率减量49%。经计算,系统中的活性污泥自身衰减系数增加量为0.0338 d-1。破胞产物对系统出水COD、氨氮无明显影响,总磷降低了0.3 mg/L（33%）,硝氮略有升高。本研究不仅降低了破胞成本,并且发挥了破胞产物的固磷作用,系统内可能存在Ca10（PO4）3（CO3）3（OH）2、Ca3（PO4）2·x H2O、Ca3（PO4）2等钙磷无机颗粒。系统内污泥的沉降性虽然在回投初期变差,但很快趋于稳定。隐性生长污泥减量系统的内源呼吸脱氢酶活性明显强化。隐性生长系统中微生物群落表现出明显的演化规律,Bacteroidetes门菌群百分含量逐渐减少,Proteobacteria门菌群百分含量逐渐增加。