膜生物反应器臭氧化同步污泥减量新工艺的研究
臭氧-膜生物反应器深度处理印染废水的研究
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Ｉ ＵＴＩ ＡＥ ＆ ＡＴＷ ＴＲ Ｎ ＳＲ Ｌ ＴＲ Ｗ Ｓ ＡＥ Ｄ ＡＷ Ｅ
工业用水与废水
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臭氧一 膜生物反应 器深度处理 印染废水 的研究
林 德 贤 ，秦 四海 ，钟永 泉 ，林 丰
（ 州市 佳 境 水 处 理 技 术 工 程 有 限公 司 ，Ｊ 广 州 ５ ０ ３ ） １７０
组合工 艺在 印染废水 深度 处理 中已开展 了研究 及 丁 程应用 。本 文针对经 二级 处理 已达排 放 标准 的印染 废 水 。采用 臭 氧 一 生 物 反 应 器 工 艺 进 行 深 度 处 膜 理 ，研究 该工 艺 的处 理效 果及 成本 。
１ 材料与 方法
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｏｚ ｎ ｍｅ ｒ ｎ ｏ ｅ ｃ ｏ ｓｕｓ ｄ ｉ ｄ ａ ｅ ｒ ａｍｅ ｆｐ ｉ ｉ ｎ ｙ ｉ ｇ ｗａ ｔｗａｅ ． ｔａ ｔ ｎｃ ｄ ｔｅ ｔ ｎｔｏ ｒｎｔ ｎｇ ａ ｄ ｄ ｅｎ ｓｅ ｔ ｒ
反 应臭 氧量 ＭＢ Ｒ采用 浸 入式 中空 纤维 膜 。膜 面积 为 ８ｍ ， ｚ 活 性 污 泥 浓 度 为 ４５ ０ｍ ／ ，停 留 时 间 为 ４ｈ时 ０ ｇ Ｌ
水 的深 度处 理直至 回用 已渐被 要求 。吸附 ，高级 氧 化…、强 化 生物 处 理【、膜 法 等 多 种 方法 单 独 或 ２ ］
臭氧预处理—厌氧消化工艺促进剩余污泥减量化的研究
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陈英 文等 臭 氧 预 处 理 一 厌 氧 消 化 工 艺 促 进 剩 余 污 泥减 量化 的研 究
臭氧预处理一厌氧 消化工 艺促进剩 余污泥 减 量化 的研 究 ＊
陈 英 文 刘 明 庆 赵 冰 怡 魏 基 业 祝 社 民 沈树 宝
（． 京 工 业 大 学 生 物 与 制 药工 程学 院 ， 料 化 学 工 程 国 家重 点 实 验 室 ， 苏 １南 材 江 ２ 南 京 工 业 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ， 料 化 学 工 程 国家 重 点 实验 室 ， 苏 ． 材 江 南京 ２ ０ ０ ； １ ０ ９ 南京 ２００） １０ ９
污泥减量
污泥减量技术1.1污泥减量化研究的意义我国工业废水的处理大多采用活性污泥法，它具有基建投资省、处理效果好的优点，但它一直存在一个最大的弊端，那就是在运行过程中会产生大量的剩余污泥。
剩余污泥通常含有相当量的有毒有害物质及未稳定化的有机物，如果不进行妥善的处理与处置，将会对环境造成直接或潜在的污染。
在传统活性污泥法中，每降解1kgBOD5(biochemical Oxygen Demand，五日生化需氧量)会产生大约15~100 L的剩余污泥，用于处理或处置剩余污泥的费用约占污水处理总费用的25%~65%[1]。
随着一些新环境法的颁布和实施，对污水处理要求的深度和广度都大幅增加，必然会导致剩余污泥的产量越来越大，显而易见，污泥的处理与处置将成为环境领域的一大难题。
目前对剩余污泥的处理与处置，存在有效性和经济性两方面的问题，首先，尚无一种可以推而广之同时对环境无污染的有效方法，常用的污泥处置方法有农业利用、填埋、焚烧和投放远洋等[2]，但这些处置方法无一例外地都存在弊端。
如污泥中重金属的含量通常超过农用污泥重金属最高限量的规定，尤其是现代工业的快速发展，使污泥中重金属含量和有毒有害物质增加，大大降低了农用的可能[2]。
此外，污泥中还含有病原体、寄生虫卵等，如果农业利用不当，将对人类的健康造成严重的危害。
填埋处置容易对地下水造成污染，同时大量占用土地。
焚烧处置虽然可以使污泥体积大幅减小，且可灭菌，但焚烧设备的投资和运行费用都比较大[3]。
投放远洋虽然在短期内可以避免海岸线及近海受到污染，但其长期危害可能非常严重，因此，已被世界上大多数国家所禁用[1]。
其次，各种污泥处理与处置方法需要的资金巨大，如在欧美，污泥处理基建费用占污水处理厂总基建费用的比例高达60~70%[4]。
随着人们环保意识的增强，世界各国对于污泥排放所制定的标准越来越严格，这也将进一步加大污泥的处置费用和难度。
剩余污泥的处理和处置不仅给污水处理厂带来沉重的负担，而且也成为各国政府和民众密切关注的问题。
在污水处理过程中实现污泥减量化分析
在污水处理过程中实现污泥减量化的分析研究摘要：污泥是污水处理过程中产生的固体废弃物。
在我国经济迅速发展的同时，所排放的污水中污泥的含量也在迅猛增加，随着污水处理行业的高速发展，污水处理厂的污泥产生量急剧增加，已给企业和社会带来极大的经济和环境问题。
因此，开发污泥减量技术意义重大。
本文着重阐述了当今社会中实现污泥减量化的几种污水处理工艺，以供污水(污泥)处理技术人员参考。
关键词：污泥减量化；膜生物反应器；多孔微生物载体随着我国经济的快速发展，污水厂处理水量将不断扩大和提高，污泥的产量也将会大幅度地增加。
同时，污泥处理的投资和运行费用昂贵，己成为各城市污水厂所面临的严重问题。
污泥处理的通常作法是：先经过浓缩、稳定、脱水等处理后，进行最终的处置。
当前常用的最终处置方法有：卫生填埋、干化焚烧和土地利用等。
随着人们对环境重视和污水处理标准的日益严格，使得常规处置方法变得非常困难。
虽然近年来国内外也发展了一些新的污泥减量化及资源化处置技术，但污泥的资源化利用受到所能消纳污泥的量的能力、资源化产品的市场需求量以及公众对其的心理接纳程度等因素的制约。
因此，如何合理的解决污泥问题，己是当前急需解决的环保问题之一。
一、污泥减量化处理的新思路面对当前污泥处理遇到的各种困难，应将污泥管理的重心前移到“源头控制”、“源头分流”，污泥处理应当遵循减量化为主，资源化和无害化作为最终处置，这样才能真正解决污泥的问题。
相信这种思想也将成为今后城市污泥处置发展的主流。
二、污水处理过程中实现污泥减量化的方法（1）臭氧-活性污泥处理方法。
臭氧是一种十分活泼的氧化剂，可与污泥中的化合物发生直接或间接反应，破坏细胞壁，释放出细胞质，同时也将不溶于水的大分子物质分解成溶于水的小分子片断。
基于此思想，可将臭氧与常规活性污泥工艺结合来实现污泥的减量化。
1994年日本的曾有学者提出此工艺，即在常规活性污泥工艺中，增加一套臭氧处理装置，把部分回流污泥引入臭氧处理器中，污泥经过臭氧处理后再返回到曝气池中，达到污泥和污水双重处理的功效。
管式膜生物反应器在污泥减量化中的应用
管式膜生物反应器在污泥减量化中的应用刘恩华;王泽瑞;丁晓惠【摘要】为了使剩余污泥能够回收利用以及减少处理成本,利用管式膜流道宽、高强度支撑层和高精度分离层以及耐较高强剪切力等特点,研究了在不添加任何营养物质的情况下定期向管式膜生物反应器(MBR)生化池中投入污泥的方法,以实现污泥减量化,并对MBR反应池中污泥浓度进行监测.实验结果显示:在长时间实验条件下,活性污泥的消解速率可以达到596 g/(m3·d),出水COD维持在40 mg/L以下,氨氮在5 mg/L以下,表明管式MBR系统有较好的污泥减量效果,可以有效消解活性污泥,并且出水水质都稳定达到国家排放标准.【期刊名称】《天津工业大学学报》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】6页(P43-48)【关键词】管式膜;膜生物反应器(MBR);污泥减量化;活性污泥【作者】刘恩华;王泽瑞;丁晓惠【作者单位】天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室,天津300387;天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室,天津300387;天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室,天津300387【正文语种】中文【中图分类】TQ028.8随着我国城市污水和工业废水处理率不断提高[1]，处理工艺日益成熟，而污泥处理的重要性却被忽略，相应的产生大量污泥，其中污泥处理的费用占污水处理的25%～50%[2]，严重限制废水处理的有效性和环境的改善，所以剩余污泥有效处理越发成为生化处理工艺重要问题[3].由于现存技术主要采取填埋、焚烧、投海等实用性方法，这会造成严重的二次污染，污泥的最终处置变得越来越困难，所以对剩余污泥资源化提出了更高的要求[4].由于污泥本身也是一种资源，其中含有丰富的N、P、K、有机物及热量，可以利用污泥自身所包含的各种微生物消耗污泥以达到污泥减量的目的，这同时也降低了现有污泥处理处置的运行费用.剩余污泥的处理是废水生物处理法面临的一个严峻的挑战，迫切需要探索和研究污泥减量的技术方法，膜生物反应器和污泥减量技术的发展为以上难题提供了可行的方法.膜生物反应器（membrane bioreactor，MBR）是膜技术与生物处理技术组合的废水处理新工艺[5]，相比于传统活性污泥法具有稳定的高水通量、出水水质好[6]、抗污染和低能耗等优点，MBR处理工艺使生化池中水力停留时间与污泥停留时间没有相关性，这有利于更加灵活的控制操作参数[7].并且MBR处理工艺有较高的污泥停留时间，使得出水水质优良稳定、可以使污水达到彻底分离，并使MBR内保持很高的生物量、SRT延长增殖硝化菌稳定的生长环境、容积负荷小、剩余污泥产量小[8]和运行方便等特点，利用膜生物反应器的这些特点，可应用于污泥减量化，也就是将剩余污泥代替污水，加入膜生物反应器中，在微生物作用下，使剩余污泥逐渐消化、降解.本文利用外置式膜生物反应器考察污泥减量效果.本实验管式膜具有8 mm的内径，流道宽，由高强度的支撑层和高精度分离层组成，可以承受较高的湍流和高流速产生的强剪切力，并且由于管式膜膜壁薄，不易污染，易于拆卸和清洗.本文进行了管式膜MBR技术进行污泥减量化研究，考察了管式膜MBR技术的污泥减量化效果，并考察管式膜MBR出水COD、NH3-N等水质指标.1 实验部分1.1 实验试剂与仪器实验试剂：葡萄糖、磷酸二氢钾、硫酸亚铁铵、氢氧化钠、氯化铵、硫酸亚铁，均为分析纯，天津市风船科技有限公司产品；尿素、酒石酸钾钠，均为分析纯，天津市光复科技发展有限公司产品；重铬酸钾，分析纯，天津市赢达稀贵化学试剂厂产品；1、10－菲啰啉，分析纯，天津市天新精细化工开发中心产品；碘化汞，分析纯，贵州省铜仁泰瑞尔化工厂产品.实验仪器:JPB-607A溶解氧测定仪、DDS-307电导率仪、732N紫外分光光度计、PHS-3C高压隔膜泵，上海仪电科学仪器股份有限公司产品；1 000 W电子万用炉，北京市永光明医疗仪器有限公司产品；ACO-003空气泵，浙江森森水族股份有限公司产品；PG10000水陆两栖潜水泵，广东日生集团产品；超滤管式膜组件，天津海普尔膜科技有限公司产品.膜材料：聚偏氟乙烯（PVDF），基本参数如表1所示.表1 膜材料基本参数Tab.1 Basic parameters of membrane materials膜材质膜孔径/μm纯水通量/（L·m-2·h-1）PVDF 0.03 8 0.05～0.60 1 000（0.1 MPa）膜管内径/mm使用压力/MPa1.2 实验流程及实验方法MBR工艺流程如图1所示.首先通过培养驯化，提高管式膜MBR池中污泥浓度，达到5 000 mg/L后，MBR池中不再添加营养物质，每天只添加一定量的活性污泥，同时产出同等体积的水，并测试MBR反应池污泥浓度、污泥形态、膜通量以及出水水质，反应池有效容积45 L.实验中所添加污泥为实验室培养的活性污泥，污泥质量浓度为7 000 mg/L.图1 MBR工艺流程图Fig．1 Schematic diagram of MBR process1.3 水质检测项目及检测方法水质检测项目以及检测方法如表2所示.表2 水质检测项目及检测方法Tab.2 Analytical methods of water quality检测项目检测方法COD 重铬酸钾法（GB11914-89）MLSS 重量法（GB11901-89）DO JPB-607A溶解氧测定仪电导 DDS-307电导率仪水温 JPB-607A溶解氧测定仪pH PHS-3C pH计氨氮纳氏试剂光度法2 污泥消减量评价2.1 MBR反应器中污泥浓度变化量每阶段MBR反应器中污泥浓度变化量用ΔC表示，计算公式如下；式中：C起为每阶段污泥起始浓度；C终为每阶段污泥最终浓度；ΔC为每阶段MBR反应器中污泥浓度变化量.2.2污泥消减量每天MBR反应器污泥加入量用W加表示，计算公式如下所示：式中：C为加入活性污泥浓度；V加为加入活性污泥体积.每阶段MBR反应池污泥总的减少量用ΔW表示，计算公式如下所示：式中：ΔC为每阶段污泥浓度变化量；V为反应器中活性污泥体积.每阶段污泥总消减量用W总表示，计算公式为：式中：n为每阶段实验天数.反应器污泥消减速率用S表示，计算公式为：3 结果与讨论3.1 管式膜MBR反应池污泥浓度变化情况本实验将活性污泥投加到MBR反应池中，同时进行曝气，利用微生物作用，将活性污泥逐渐消化、降解，达到污泥减量的目的.实验在MBR反应池污泥培养驯化完成后，分3个阶段进行，每阶段向MBR生化池中投入不同量的活性污泥，分别为1 L、2 L、4 L的污泥.实验检测反应池中的污泥浓度和出水水质.反应池污泥浓度变化情况如图2所示.图2 活性污泥含量随时间变化曲线Fig.2 Concentration of sludge of MBR tank 图2显示，在只投加活性污泥的条件下，管式MBR生化池污泥质量浓度总体呈减少趋势，由初始的9 500 mg/L，逐渐减少到后期的7 500 mg/L，说明部分活性污泥在反应池被逐渐氧化消解.在每天分别投加1 L、2 L、4 L活性污泥的情况下，MBR反应池污泥浓度没有增加，基本呈减小趋势.本实验采用阶段性的加入新鲜污泥后初始污泥浓度和污泥消化一段时间后污泥浓度的变化，分为第1阶段、第2阶段、第3阶段这3种情况来考察.污泥减量化评价如表3所示.表3 污泥减量化评价Tab.3 Evaluation of sludge reduction3种情况ΔC/（mg·L-1）S/（g·m-3·d-1）第1阶段（1 L） -643 251第2阶段（2 L） -500 347第3阶段（4 L） -189 596由表3可以看出，第1阶段、第2阶段MBR反应池中污泥平均浓度有较多降低，第3阶段变化较小.随着反应器中加入污泥量的增加，反应池污泥消减量也增加，在第3阶段，污泥添加量达到4 L（折合28 g活性污泥）时，反应器的污泥消减量达到了596 g/（m3·d），这说明MBR反应器中活性污泥量随着加入污泥量的增加，污泥每段时间的减少量逐渐降低，加入量增加到一定量后，反应器中污泥浓度可以达到平衡.由表3中反应器污泥消减速率可以看出，随着反应器中加入污泥量的增加，反应池污泥消减量也增加，在第3阶段，污泥添加量达到4 L（折合28 g活性污泥）时，反应器的污泥消减量达到了596 g/（m3·d），从图2中可以看出，污泥浓度的减量化基本维持在一定程度范围内.一方面当污泥浓度增加时，随着活性污泥在生化池中停留的时间增长，必然会导致污泥老化，进而会引起后生生物的生长，使污泥浓度减少[9]；另一方面在贫氧（不提供营养物质情况下）污泥可通过内源呼吸作用而实现减量化，污泥浓度起初下降显著，之后则缓慢降低，说明这方面的污泥减量化是有限度的[10].由于污泥有机负荷很低而泥龄极长，污泥负荷降低，使剩余污泥的产量大大减少.所以相对于其他污泥减量技术，管式膜生物反应器有较大的优势.3.2 污泥中微生物含量以及种类的变化为了分析MBR反应器对活性污泥消减机理，对反应器中进行了污泥的形态观察和研究，在1 600倍的光学显微镜下观察膜生物反应器中的微生物.实验初期观察到污泥上的微生物主要有钟虫，在实验后期，可以在光学显微镜下看到有蠕虫游动，还有较大红斑瓢体虫和轮虫，表明实验期间膜生物反应器中的污泥形状良好.MBR 内的污泥减量效果与微型动物的种类和数量有关[11].图3所示为污泥微生物含量以及种类变化的光学显微镜图片.图3 污泥微生物含量及种类的变化情况Fig.3 Change of sludge microbial content and species从图3中可以看出，在污泥前期单位面积下后生微生物的量较少，在污泥后期，单位面积下后生微生物增多.微生物是污水处理中的作用主体，后生微生物是其中重要组成部分，它们可以通过生理代谢过程对废水起到直接的净化作[12]，而且在污泥减量化过程中起到更大作用.3.3MBR反应池出水水质3.3.1 化学需氧量（COD）生物反应器中COD的去除率主要与反应器对有机物分解能力以及代谢产物在反应器中积累有关，截留作用主要是由在膜表面形成凝胶层产生的.在考察MBR反应器进行污泥消减的过程中，对MBR出水进行了水质检测，图4所示为出水COD随时间的变化曲线.图4 COD随时间的变化曲线Fig.4 COD changes in effluent with time MBR 由图4可以看出，MBR出水COD基本在40 mg/L以下，这证明了膜生物反应器不但对COD有较强的去除能力，而且同时又有较强的抗冲击能力，可以稳定达到国家的排放标准.这说明在活性污泥减量消解过程产生的有机物、COD等基本被微生物利用并分解.3.3.2 氨氮氨氮在生化池中利用微生物转化，可以被看成是氨氮被氧化成硝酸盐氮是由2种独立的细菌（氨氧化菌和亚盐氧化菌）催化完成的.利用反硝化细菌将氨氮转化为氮气排出[13]，是通过NH4+-N到NO2--N再到N2这样的步骤完成氨氮脱氮的过程[14].图5所示为出水氨氮随时间的变化曲线.图5 管式MBR出水氨氮变化曲线Fig.5 NH3-N changes in effluent with time of MBR tank由图5可以看出，MBR出水氨氮基本在5 mg/L以下，可以稳定达到国家的排放标准.这说明在活性污泥减量消解过程产生的氨氮等基本全部被微生物利用并分解. 由以上结论可知，管式膜流道宽，膜内流速快，耐污染能力强，可以在更高的污泥浓度下正常运行，由于污泥浓度比较高，管式MBR系统对污泥起到分离作用. 3.3.3 MBR出水电导率、溶解氧和pH管式MBR出水电导率、溶解氧的变化曲线如图6所示.图6 管式MBR的出水电导率、溶解氧变化曲线Fig.6 Effluents conductivityand dissolved oxygen change curves of MBR由图6可以看出，MBR出水电导率基本保持稳定，由于生化系统几乎对电导率没有去除效果，出水电导率的降低仅依赖膜的分离[15].由图6还可以看出，当溶解氧不同时，污泥减量速率以及减量存在一定差异，一般随着溶解氧值增大，污泥减量较快且量大.溶解氧在5.5～6 mg/L时，反应器中硝化活性高，再加上管式膜对硝化菌的截留作用，使得反应器中硝化菌含量较高，因此系统对氨氮的去除率较高.同时，污泥量的减少会影响溶解氧的传递，会提高硝化菌活性，导致污泥减量效果明显[16].管式MBR的pH值变化曲线如图7所示.图7 管式MBR的pH值变化曲线Fig.7 pH value change curve of MBR由图7可以看出，微生物正常生长的pH值范围大多在6.0～8.0之间，本实验中pH值基本保持在7左右，在此范围内微生物的生长活性较好，如果超出此范围微生物的代谢会受到限制，有机物的去除率会降低[17].而且生化池中酸碱度也是影响反应器中氨氮去除率的重要因素，因为反硝化菌最适宜的pH值也是在7.0～8.5之间.以上结果说明，通过MBR反应池对活性污泥进行减量化处理，在不添加营养物质并且满足微生物活性所需的其他环境因素，例如温度、pH值、溶解氧等，在不增加能耗和营养物质的成本的前提下也可以有效降解活性污泥，实现污泥的减量化，同时出水可以达到国家排放标准.3.4 膜污染管式MBR出水通量变化曲线如图8所示.图8 管式MBR出水通量变化Fig.8 Fluxes change curve of MBR由图8可以看出，在初期，管式膜通量有较明显的减小，到后期膜通量基本不变，保持稳定.在实验期间，膜的污染可以归结为以下几个方面.首先是膜材质的亲疏水性，从延缓膜污染的背景下考虑，应选择亲水性的膜材料.由于本实验采用聚偏氟乙烯作为膜材料，而聚偏氟乙烯的亲水性较差，会使疏水性的污染物在膜表面吸附.再者活性污泥中具有和膜孔径相近或者更小的溶质和胶体颗粒时，在跨膜压差的作用下，这部分物质极易进入到膜孔道而产生吸附和堵塞，因此管式MBR膜污染主要被归类于这两方面[18].同时由于污泥质量浓度比较高，达8 500 mg/L以上，也是易造成膜污染的原因.膜污染是限制MBR系统广泛应用的瓶颈[19]，大幅度增加了MBR的投资和运行成本，是现在亟待解决的问题.4 结论在不添加任何营养物质的情况下，通过向管式MBR生化池中投入污泥的方法以实现污泥减量化.对MBR反应池中污泥浓度变化情况分析显示：（1）管式MBR系统由于其流道宽、高强度的支撑层与高精度的分离层等特点，可以在较高流速下进行实验，活性污泥的消解速率可以达到596 g/（m3·d），有较好的污泥减量效果，可以有效消解活性污泥.（2）在实验条件下，出水COD维持在40 mg/L以下，氨氮在5 mg/L以下，都达到了国家的排放标准.（3）以管式MBR污泥减量技术所具有的显著优点，以及较好的处理效果，使其相对于其他传统处理技术具有更简单的操作条件和更小的运行成本.【相关文献】[1]张光明，张信芳，张盼月，等.城市污泥资源化技术进展[M].北京：化学工业出版社，2005.ZHANG G M，ZHANG X F，ZHANG P Y，et al.Technological Progress of Municipal Sludge Resource Utilization[M].Beijing:Chemical Industry Press，2005（in Chinese）. 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臭氧氧化法污泥减量技术的试验研究
Ｓ ％测定 方法 ： ｖ 沉淀 法 。 生活 污水 和活性 污泥 ∞ ∞ｍ 将 舳加 ∞ ∞如 Ｏ
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未见 报导 。
特点 ， 有效的降解污泥 ， 经济 、 实用 ， 便于操作管理 ，
防止 污水 处理 出现二 次污染 ，实现 经济效益 和环 境 效益 的统 一 。臭 氧氧化 与其他 污泥 减量技术 的比较
见表 １ －。 ［１ ６ ８
本文考察了不同污泥浓度和臭氧量对污泥减量 效果的影响；确定了最佳氧污比和污泥降解 函数关 系； 分析了臭氧氧化对污泥形态和细胞结构的影响。
自身 内源 呼 吸进行 氧 化分 解 ， 通过 物 理 、 学 、 物 化 生
等 手段使 整个 污水处 理系统 向外排 放 的生 物 固体 量 达 到最少 ， 而根本 上减少 污泥排 放嘲 从 。臭氧 氧化污 泥 减量技 术将生 物 与化学处 理技术 相结合 ，既 能发 挥传 统活 性污 泥法 的特长 ，又结合 臭氧 的强氧化 性
摘要 ： 对臭氧氧化法污泥减量技术进行了试验研究 。试验表 明， 污泥浓度和臭氧流量均会影 响污泥减量效果 。当 Ｓ ％＝ ０ Ｑ －２ Ｌ Ｖ ４ ， ｏ＝ Ｏ ／ ，
ｈ 氧污 比为 Ｏ１ｇ ｄＭ Ｓ ， ． Ｏ ｇ Ｌ Ｓ时 ， ５ 污泥去除率最高 ， 达到 ６ ． ％， ７ ５ 污泥浓度与时间的 函数关 系为： ３ ０ ． ｅ ０ ４ ８（ Ｍ ． 浓度 ， ９ ｓ ２ ９ ０一 ． ２ ｔ － Ｉ Ｓ ＝ ６ １ Ｓ ． Ｓ ｍ ，； ｇ Ｌ 数 常数 ； ｔ —时间 ，） ｈ。电镜 观察表 明， 经过臭氧氧化 ， 污泥菌胶团密度 降低 ， 丝状 菌网状结构破坏 ， 细胞质溶出， 细胞量 明
臭氧技术在污泥减量化中的应用
臭氧在污泥减量化中的应用樊有旭（中环保水务投资有限公司，北京，100022）摘要：介绍了通过将臭氧与污泥混合，利用臭氧的的强氧化性，实现污泥减量化的原理和试验方法。
关键词：臭氧臭氧发生器污泥减量化1、污泥减量的必要性污水处理厂的污泥已经成为政府和运营厂商十分紧迫需要解决的问题。
以华东、华南地区为例，1万吨生活污水大约可产生5-10吨含水率80%的污泥，以一个100万人口的城市为例，每天产生200吨含水率80%的污泥，把这些污泥堆放在地面上，按堆高1米计算，需要占地约150平米，每年吞噬近82亩土地，造成的结果是：1）土地经济损失约1200多万； 2）堆放场地的土壤被严重污染，20年内无法再利用；3）细菌、重金属等污染物随渗滤液渗透到地下，严重威胁到地下水的安全；4）由于雨水冲刷，污泥被带入地表水系，对河流造成严重污染；5）在堆放过程中污泥中的有机质腐烂变质，散发出恶臭，对周围的大气环境造成严重污染；同时释放出甲烷气体，而甲烷对大气环境的污染能力是二氧化碳的21倍，对环境造成严重破坏；6）直接填埋会造成填埋场使用寿命缩短，甚至产生沼泽。
随着我国城市化进程的加快，城市人口迅速增加，百万以上人口的大中城市越来越多，污泥的产生量也在迅速增加，对环境的污染也越来越严重，已经严重影响到人类的生存环境和经济的可持续发展。
高含水率、有机质和微生物给污泥的后处理增加了难度。
如果能在污水处理过程中采用有效手段控制污泥产生，必将起到事倍功半的效果，这种技术对传统务实处理工艺运行稳定性、水质的影响都是需要研究的内容，另外这种技术换应该是一种低能耗、低成本且高效的污泥减量化手段。
为此，我们在污水处理工艺中引入了臭氧。
2、臭氧的特性2.1 臭氧的理化特性臭氧的分子式为：O 3，分子结构如右图：常温常压下，臭氧在较低浓度时是无色的气体，当浓度达到15%时，呈现出淡蓝色，有腥臭味，对口腔粘膜有影响，会感到干涩。
臭氧在水中的溶解度比氧气高约13倍，比空气高25倍，但因为分压很低，所以在常温常压下，其溶解度只有每升几十毫克，（见表2-2），另外，臭氧水溶液的稳定性受水中所含杂质的影响较大，特别是有金属离子存在时，臭氧可迅速分解为氧气，在纯水中分解较慢。
臭氧在污泥减量化技术中的应用研究
臭氧在污泥减量化技术中的应用研究初探指导教师：环境科学与工程学院 李春杰编写人： 环境科学与工程学院龚德利 王咏 刘炎鑫 施振华第一章绪论目前，世界上超过90%的城市污水处理都采用活性污泥法，在此工艺过程中由于微生物繁殖而产生大量的剩余污泥。
剩余污泥属于固体废弃物，含有大量有毒有害物质及未稳定化的有机物，如果没有得到妥善处理，将会对环境造成严重污染[2]。
目前对污泥的处置主要存在两方面的问题：一是还未找到一种合适的方法，既能广泛运用又不对环境造成污染；二是污泥处置所需要的资金庞大。
因此，污泥的处理和处置是污水生化处理面临的一大难题。
1.1污泥处理处置技术现状我国污泥处理处置的常规方法主要有：污泥堆肥、污泥消化、建筑材料利用、污泥填埋、污泥焚烧、污泥投海等。
1.1.1污泥堆肥污泥脱水后堆肥农用是目前国内一些污水处理厂正在进行研究和开发的课题。
污泥中含有丰富的有机物和N、Ｐ、Ｋ等营养元素及植物所必须的各种微量元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe 等，能够改善土壤结构，增加土壤肥力，促进作物的生长。
实践证明，用污泥作为肥料使用，土壤的持水能力、毛细血管孔隙和离子交换能力均可提高3-23％，有机质增加35-40％，总氮含量增加70％，团粒增加25-60％。
此外，污泥还能够改变土壤的生物学性状，使土壤中微生物总量及放线菌所占比例增加，土壤的代谢强度提高。
且堆肥过程中不需要其他能源和人工管理，投资及运行费用低，操作管理方便，很适用中小型污水处理厂。
污泥的肥料化利用是一种积极、有效且安全的污泥处理方式。
几十年来各国普遍采用，特别是美国近年来在污泥与工业废料生物堆肥技术上取得了进展。
我国各地区的污水处理厂和科研部门也在污泥的处理、处置和利用方面进行了大量的研究工作，并取得了可喜的成果，污泥的土地利用已得到普遍的认同。
在应用实践中，因污泥中含有病菌、寄生虫、病原体及重金属等对农作物不利的因素，因此污泥用做农肥要注意污泥中重金属会造成土壤污染，其次污泥中的病原体会对环境造成影响，再次防止污泥中的高浓度 N、P对地下水造成污染。
《2024年膜生物反应器废水处理工艺的研究进展》范文
《膜生物反应器废水处理工艺的研究进展》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，废水排放量逐年增加，水资源的短缺和环境污染问题日益突出。
膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）技术以其高效、节能、环保等优点，在废水处理领域得到了广泛的应用。
本文将就膜生物反应器废水处理工艺的研究进展进行详细介绍。
二、膜生物反应器废水处理工艺概述膜生物反应器废水处理工艺是一种结合了生物处理和膜分离技术的废水处理方法。
其基本原理是通过微生物的代谢作用将废水中的有机物转化为无机物，再利用膜分离技术将处理后的水和悬浮物进行分离，从而实现废水的净化。
三、膜生物反应器废水处理工艺的研究进展1. 膜材料与膜组件的研究膜材料和膜组件是膜生物反应器的核心部件，其性能直接影响着废水处理的效果和成本。
近年来，研究者们针对不同领域的废水处理需求，开发了多种新型膜材料和膜组件。
例如，聚偏氟乙烯（PVDF）膜、聚醚砜（PES）膜等具有优异的抗污染性能和分离性能的膜材料被广泛应用于MBR系统中。
此外，平板膜、管状膜等不同结构的膜组件也得到了广泛的研究和应用。
2. 生物反应器的优化设计生物反应器的设计对MBR系统的运行效果具有重要影响。
研究者们通过优化生物反应器的结构、混合方式、曝气方式等，提高了系统的处理效率和稳定性。
例如，采用厌氧-好氧（A/O）复合式生物反应器可以提高系统对难降解有机物的去除效果；通过优化混合方式和曝气方式，可以提高系统的传质效率和污泥的沉降性能。
3. 操作条件的优化操作条件对MBR系统的运行效果具有重要影响。
研究者们通过优化操作条件，如温度、pH值、曝气量等，提高了系统的处理效果和稳定性。
例如，适当提高温度可以加快微生物的生长速度和提高其代谢活性；通过控制pH值可以优化微生物的代谢途径和提高系统的抗污染性能；通过优化曝气量可以控制混合液的悬浮物浓度和DO浓度，从而提高系统的处理效果。
4. 组合工艺的研究与应用为了进一步提高MBR系统的处理效果和适应不同领域的废水处理需求，研究者们开展了组合工艺的研究与应用。
膜生物反应器在污水处理中的研究进展
第40卷第4期2012年2月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol．40No．4February．2012膜生物反应器在污水处理中的研究进展许旅强，刘利杰，梅峰，王宁，赵慧志，张学红（湖州金泰科技股份有限公司，浙江湖州313000）摘要：膜生物反应器是近年来发展起来的传统生物处理单元与膜分离技术有机结合的高效污水处理新技术，具有常规污水处理工艺无法比拟的优势。
本文介绍了膜生物反应器的主要类型及在国内外污水处理中的研究进展，分析了膜生物反应器应用过程中存在的主要问题及解决措施，展望了其应用前景，为今后MBR的进一步研究发展奠定基础。
关键词：膜生物反应器；污水处理；应用中图分类号：X703．1文献标识码：A文章编号：1001－9677（2012）04－0016－03Development of Membrane Bioreactors in Wastewater TreatmentXU Lv－qiang，LIU Li－jie，MEI Feng，WANG Ning，ZHAO Hui－zhi，ZHANG Xue－hong（Jintai Science and Technology Co．，Ltd．，Zhejiang Huzhou313000，China）Abstract：Membrane bioreactor（MBR）was a new efficient wastewater treatment technique combined membrane separation processes with the traditional biological treatment technology．MBRs had many advantages which the conven-tional methods cannot compare with．The main types of MBR and application status of MBR technology were introduced，the main existing problems and controlling methods in MBR technology were analyzed，and its development prospects，were prospected，which laid the foundation for the future research and development of MBR．Key words：membrane bioreactor；wastewater treatment；application膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）是膜分离技术和污水生物处理技术有机结合产生的废水生物处理新工艺。
《2024年膜生物反应器废水处理工艺的研究进展》范文
《膜生物反应器废水处理工艺的研究进展》篇一一、引言随着工业化的快速发展和城市化进程的加速，废水处理成为环境保护领域亟待解决的重大问题。
膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）作为一种高效的废水处理技术，因其结合了生物处理与膜分离技术的优势，近年来受到了广泛关注。
本文将就膜生物反应器废水处理工艺的研究进展进行综述。
二、膜生物反应器基本原理及特点膜生物反应器利用膜组件作为固液分离的核心设备，通过生物反应与膜分离的耦合，实现对废水中污染物的去除。
其基本原理为：利用微生物的代谢作用降解废水中的有机物，同时通过膜组件实现泥水分离，使出水水质得到显著提高。
膜生物反应器具有处理效率高、污泥产量少、占地面积小等优点。
三、膜生物反应器废水处理工艺的研究进展1. 膜材料的研究与应用膜材料是膜生物反应器的核心组成部分，其性能直接影响着废水处理的效果。
近年来，研究者们致力于开发具有高强度、抗污染、耐溶剂、亲水性等特性的新型膜材料。
如聚偏氟乙烯（PVDF）膜、聚醚砜（PES）膜等，这些新型膜材料在提高通量、延长使用寿命等方面取得了显著成果。
2. 工艺优化与改进针对膜生物反应器废水处理工艺的优化与改进，研究者们从不同角度进行了探索。
如通过调整曝气量、优化混合液悬浮固体（MLSS）浓度、调整污泥停留时间（SRT）与水力停留时间（HRT）等参数，提高处理效率；同时，针对膜污染问题，采用预处理、定期清洗、添加反冲洗等措施，有效延长了膜的使用寿命。
3. 组合工艺的应用为进一步提高废水处理效果，研究者们尝试将膜生物反应器与其他工艺进行组合。
如将膜生物反应器与厌氧消化、高级氧化、生物滤池等工艺相结合，形成组合式废水处理系统。
这种组合工艺不仅提高了处理效率，还降低了运行成本，为废水处理提供了新的思路。
四、存在的问题与展望尽管膜生物反应器废水处理工艺取得了显著的研究进展，但仍存在一些问题亟待解决。
如膜污染问题、运行成本较高、缺乏对不同类型废水的适应性等。
膜生物反应器结合臭氧工艺在工业区水回用处理中的应用
第5期
蔡 鑫：膜生物反应器结合臭氧工艺在工业区水回用处理中的应用
污水治理
置获得的水质很好，膜的高截流作用使微生物完全截 留在反应器内，反应器内可控制较长的 SRT，提高消 化效果，使废水中的大分子难降解成分有足够停留时 间，反应器在长泥龄下运行，实现基本无剩余污泥排放。 膜分离单元不受污泥膨胀等因素影响，便于管理。 1.2 MBR 研究热点问题
DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2019.05.011
Application of Membrane Bioreactor Combined with Ozone Process in Water Reuse Treatment in Industrial Area
Cai Xin (Jinan Municipal Engineering Design and Research Institute (Group) Co., Ltd., Jinan 420079, China) Abstract: With the development of economy and society, vigorously developing circular economy is an inevitable requirement for the sustainable development of society. The application of membrane bioreactor and ozone technology in industrial wastewater treatment has good economic and social benefits. Therefore, this paper studies the application of membrane bioreactor and ozone process to treat sewage in industrial areas to promote energy saving and emission reduction in industrial areas, and to achieve clean and resourceful discharge of industrial wastewater. Keywords: membrane bioreactor; ozone process; industrial zone wastewater treatment
臭氧预氧化-膜生物反应器协同剩余污泥减量方法[发明专利]
![臭氧预氧化-膜生物反应器协同剩余污泥减量方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/77e432219ec3d5bbfc0a74cc.png)
专利名称：臭氧预氧化-膜生物反应器协同剩余污泥减量方法专利类型：发明专利
发明人：张立秋,封莉,蒋文博,吴运松,王丽平,潘晓瑞
申请号：CN201010572397.3
申请日：20101203
公开号：CN102060424A
公开日：
20110518
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于污泥处理与处置领域，涉及一种将化学氧化技术与生物技术有效结合起来作为污泥减量方法的工艺，具体步骤为：(1)臭氧预氧化处理单元：通过臭氧投加产生强氧化作用，可破坏不容易被生物降解的细胞膜等，使细胞内物质能较快地溶于水中，同时氧化不容易水解的大分子物质，使其更容易为微生物利用，以利于进一步的生物降解；(2)膜生物反应器单元：在膜生物反应器中利用污泥自身消化以及生物降解和膜滤等技术协同强化去除破碎后污泥释放的有机物，以达到污泥减量的目的；同时保证出水水质符合排放标准或工业回用水水质要求。
该种工艺具有污泥减量效果好、无二次污染、能耗低及出水可以直接排放等优点。
申请人：北京林业大学
地址：100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学
国籍：CN
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臭氧在中试规模污泥原位减量中的应用
臭氧在中试规模污泥原位减量中的应用臭氧在中试规模污泥原位减量中的应用近年来，随着城市化进程的加快和人口的增长，污水处理工艺变得尤为重要。
污泥是污水处理过程中产生的固体废物，其中含有各种有机和无机物质，对环境造成了严重的污染和危害。
因此，如何高效、节能地处理与处置污泥已成为重要的研究方向。
臭氧作为一种强氧化剂，具有强氧化能力和强杀菌作用，成为污泥处理领域的一种新兴技术。
臭氧在污泥的原位减量中具有潜力，并且在中试规模的应用中已取得了一定的成果。
首先，臭氧可以有效降解污泥中的有机物。
有机物是污泥中的主要成分之一，其含量高达40-60%。
臭氧在高氧气压下，通过氧化反应降解有机物质，将其转化为二氧化碳和水等无害物质。
采用臭氧进行污泥降解，可以大幅度减少有机物质的含量，缩小污泥体积，从而减轻处理过程中的负荷和成本。
其次，臭氧可以消除污泥中的异味。
污泥在堆肥、焚烧等处理过程中会产生严重的异味，严重影响周边环境和生活质量。
臭氧具有强氧化能力，在作用下可以将污泥中的挥发性有机物质氧化分解，从而消除异味。
在中试规模中，通过臭氧处理污泥，可以达到快速消除污泥异味的效果，提高周边环境的质量。
此外，臭氧还可以有效杀灭污泥中的微生物。
污泥中的微生物会导致污泥生成过程中的异味、腐烂和臭氧刺激等现象，对环境造成巨大影响。
臭氧通过氧化作用杀灭细菌、病毒等微生物，减少其数量。
研究表明，臭氧在中试规模的应用中对抗菌效果显著，可以显著减少污泥中的微生物数量，降低环境污染。
最后，臭氧在中试规模污泥原位减量过程中还存在一些挑战和问题需要解决。
首先，臭氧设备的稳定性和可靠性需要进一步提高，以确保中试规模应用的持续性。
其次，臭氧处理的副产物二氧化氮需要进行有效处理和排放，以避免对大气环境造成污染。
综上所述，臭氧在中试规模污泥原位减量中具有广阔的应用前景。
通过臭氧的强氧化能力和强杀菌作用，可以高效降解污泥中的有机物质，消除异味和微生物，从而减少处理负荷和成本，降低环境污染。
Mn2+强化臭氧调理对生物处理工艺的污泥原位减量效果
2023年6月詹咏等：Mn2+强化臭氧调理对生物处理工艺的污泥原位减量效果TP去除率略高于O3调理组，原因是Mn2+在臭氧体系中易被氧化为不溶性氧化物，从而沉积于活性污泥中，在Mn2+转化过程中会形成强大的氧化位点，这些氧化位点可去除水环境中存在的有机成分[25]。
因此，对比单独臭氧氧化，Mn2+催化臭氧氧化旁路调理对SBR工艺出水水质无明显负面影响。
2.3 O3组及O3+Mn2+组剩余污泥特性对比2.3.1O3组及O3+Mn2+组EPS组分与CST值变化对比胞外聚合物（EPS）是指微生物分泌在细菌表面或者细菌所处环境中能够聚集和保护细菌，并且在营养物质缺乏的情况下为细菌提供营养的有机物质[26]。
EPS主要是由多糖、蛋白质、腐殖质等高分子聚合物组成，蛋白质和多糖是EPS中含量最丰富的有机物，占EPS有机质总量的70%~80%[27]。
有研究表明EPS中腐殖酸和多糖含量对污泥表面zeta 电位、相对疏水性和污泥沉降性能无明显影响，但蛋白质的含量直接影响着活性污泥的理化性质[28-29]。
由图5(a)可知，O3+Mn2+组活性污泥EPS的主要有机组分约比O3组高80mg/g VS，具体体现为蛋白质含量增加；多糖含量基本一致；腐殖质含量减少。
蛋白质上含有阳离子结合位点和聚合物交互点，蛋白含量越多，能与越多的阳离子结合，从而减少污泥表面负电荷，降低污泥之间的静电斥力，促进生物絮体聚集[30-31]；同时，蛋白质中带有疏水作用的氨基酸会使污泥絮体具有更好的脱水性能[28]。
由图5(b)两组调理污泥对应的CST值变化可知，调理6天后，O3+Mn2+组污泥的CST值整体上均低于O3组，且最终稳定在16s∙L/g，脱水性能较O3组进一步改善。
因此，对比单独臭氧氧化，Mn2+催化臭氧氧化旁路调理促进活性污泥中蛋白质含量增加，从而减少其表面负电荷，改善脱水性能，使其更容易絮凝沉降。
2.3.2 O3组及O3+Mn2+组污泥粒径变化对比。
臭氧氧化与序批式好氧活性污泥法组合工艺的污泥减量化效果
臭氧氧化与序批式好氧活性污泥法组合工艺的污泥减量化效果王瀛寰;朱世云;周海宾;储兰;黄慧;荣春;刘琦媛;王雪芬【摘要】该文研究了臭氧技术应用于剩余污泥处理过程中臭氧利用率及污泥的可生化性随时间的变化,组建了臭氧氧化与序批式好氧活性污泥法结合的联合工艺.将臭氧单元处理过的污泥全部回流至曝气池与污水进行合并处理,考察了不同臭氧投加量下联合工艺中剩余污泥的产量和污水处理效果.结果表明,当处理污泥浓度为4 000 mg/L,污泥体积为3 L,臭氧进气浓度为6.5 mg/L,气量为6 L/min时,前20 min的臭氧利用率几乎为100%,随后利用率逐渐降低;污泥的可生化性先降低,而后逐渐升高,在30 min时达到最大,其后又开始下降;当臭氧投加量为0.078 kgO3/kg MLSS时,联合工艺的污泥增长率几乎为0,同时出水水质相对对照组没有明显变化.【期刊名称】《净水技术》【年(卷),期】2010(029)006【总页数】5页(P32-35,56)【关键词】可生化性;序批式;联合工艺;污泥减量【作者】王瀛寰;朱世云;周海宾;储兰;黄慧;荣春;刘琦媛;王雪芬【作者单位】上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240;上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240;上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240;上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240;上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240;上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240;上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240;东华大学改性纤维国家重点实验室,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TV992在污水的生物处理过程中，当一部分有机物被微生物分解的同时，另一部分会通过合成代谢形成新的生物体，这部分增生污泥的处理和处置约占污水处理厂总运行费用的40%～60%[1]。
污泥传统的处理工艺，如焚烧、填埋、堆肥等因二次污染、土地紧张等问题受到了很大的限制。
城市污水处理厂污泥臭氧减量技术研究
城市污水处理厂污泥臭氧减量技术研究发布时间：2021-12-22T02:03:52.827Z 来源：《建筑实践》2021年7月（中）20期作者：王强[导读] 在当下我国社会发展的速度正在不断的加快，对于各种能源的需求量也在不断的增加王强南京环保产业创新中心有限公司 210000摘要：在当下我国社会发展的速度正在不断的加快，对于各种能源的需求量也在不断的增加。
虽然对于能源的需求正在不断的增加，但是对于环境的保护工作却并没有做到完善，甚至还会出现大量问题，影响到我国的生态安全，根本无法满足我国可持续发展的目标。
最为明显的就是当下城市废水量正在不断增加，在污水处理厂对污水完成的处理工作后，就会出现大量的污泥，这些污泥如果没有得到及时有效的处理，那么肯定会对环境以及人们的生命安全造成一定的威胁。
本文将简要的研究城市污水处理厂污泥臭氧减量减量技术使用的情况。
关键词：污水处理技术；污泥臭氧减量技术；研究随着当下我国经济的有效发展和进步，城市的水资源利用率正在不断的提高，用水量也在快速的提高，但污水处理厂在对这些污水处理后，也会随之而产生一些污泥，这些污泥如何进行处理，在现有污泥处理方式技术的基础上，臭氧提供了一个新得解决思路。
一般情况下对污泥进行处理的成本相对来说是比较高的，因此对于污水厂的污泥处理一直都是社会关注的热点问题，有关技术人员更加深入的要对污水处理厂中污泥臭氧减量技术进行分析和探究，减少在处理过程当中所出现的污泥的数量。
本文研究的就是这些技术的应用，希望能够通过本文的研究从而了解污泥减量技术应用的原理，包括臭氧剂量彼此之间存在的具体关系，从多个角度进行论述分析有效的提高我国污水处理厂进行处理的水平。
1臭氧化污泥减量原理一般情况下，臭氧可以被作为强效氧化剂使用，从而对污泥进行作用，尽量的化解污泥，将污泥直接分解成多种不同的有机质，发挥一定的作用。
具体进行分析，可以发现臭氧在以下两方面的作用比较显著。
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科研与开发膜生物反应器臭氧化同步污泥减量新工艺的研究吴声东1,江水英1,万金保2,王 嵘3(1.南昌大学科学技术学院,江西南昌330029;2.南昌大学环境科学与工程学院,江西南昌330031;3.江西农业大学国土资源与环境学院,江西南昌330045)摘要:提出将臭氧直接充入到MBR 中的同步臭氧化污泥减量新工艺,考察了同步臭氧化对MBR 污泥产率及出水水质的影响。
结果表明臭氧投加量为0 025gO 3/gVSS 时,同步臭氧化对MBR 具有显著的污泥减量效果,污泥产率系数Y obs 为0 0096g (MLSS)/g(COD),而对比工艺污泥产率系数Y o bs 为0 1147g(MLSS )/g(COD),同时对COD 和N H +4-N 的去除率分别维持在91%和95 7%以上。
关键词:污泥减量;同步臭氧化;MBR 中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:0253-4320(2009)04-0037-03A new process concept of in situ ozonation for sludge reductionin membrane bioreactor (MBR)WU Sheng dong 1,JIANG Shui ying 1,W AN Jin bao 2,WANG Rong 3(1.College of Science and T echnology,Nanchang University,Nanchang 330029,China;2.School of Environmental Science and En g ineering,Nanchang University,Nanchang 330031,China;3.College of Land Resources and Environment,Jiangxi Agricul tural University,Nanchang 330045,China)Abstract :A new process concep t of in situ ozonation for sludge reduction in membrane bioreactor (MBR)is proposed to inves tigate the effects of in situ ozonation on sludge production rate and effluent quality of MBR,which makes the MBR exposed to ozone at a dose of 0 025gO 3/gVSS directly.The results show that in situ ozonation is able to reduce markedly the sludge production rate of the MBR,with a sludge production rate of 0 0096gMLSS/gCOD but the sludge production rate of the contrast process is 0 1147gMLSS/gCOD,and the removal rates of C OD and NH +4 N are above 91%and 957%respectively.Key w ords :sludge reduction;in situ ozonation;MBR收稿日期:2008-12-16基金项目:国家科技支撑计划课题(2007BAB23C02);中德国际科技合作项目(2006DFB91920)作者简介:吴声东(1981-),男,硕士,助教,主要研究方向为水污染控制及资源化技术、污泥减量,wsd10162003@ 。
活性污泥法产生大量剩余污泥的处理和处置成本较高,占污水处理厂总运行费用的25%~60%[1]。
在各种污泥减量技术中(改变工艺运行条件、物理化学法强化隐性生长、解偶联代谢及微型动物捕食等),臭氧因其污泥减量效果好、无二次污染、易于与现行的污水处理工艺相结合等特点,具有广阔前景[2]。
当前关于臭氧化污泥减量技术的研究基本认同臭氧对污泥减量具有很好的效率,但其经济性一直限制着该技术的工业化应用。
在所见报道中,未见将臭氧直接加入到生物反应器中进行污泥减量的研究,而是通过一个臭氧接触器后再将污泥回流至生物反应器[2]。
为节约该技术的投资和运行成本,受吴金玲、B.Schlichter 和B.S.Karnik 等的启发[3-10](都是将臭氧与MBR 联用),笔者将臭氧直接加入膜生物反应器中进行同步污泥减量实验,实验表明,该方法成本更低,具有兼容性和推广价值。
1 实验装置与方法1 1 实验装置实验装置如图1所示。
2个相同的MBR 反应器同时运行,一个作为对照系统,一个作为同步臭氧化系统。
反应器均用有机玻璃自制而成,尺寸为200mm 700mm,有效体积13L,底部装有孔径为200 m 的半刚玉微孔曝气头,由空气压缩机进行曝气。
污水由潜水泵5打入反应器7中,空气和臭氧各自由鼓风机1和臭氧发生器13通过微孔曝气头337 第29卷第4期现代化工Apr.20092009年4月Modern Chemical Industry1 鼓风机;2 气体流量计;3 微孔曝气头;4 废水箱;5 潜水泵;6 液体流量计;7 反应器(左边为对照系统A,右边为同步臭氧化系统B);8 取样口;9 尾式膜组件;10 电磁阀;11 蠕动泵;12 液位计;13 臭氧发生器;14 氧气罐图1 实验装置示意图进入反应器中与活性污泥进行反应,水力停留时间为6h,出水由蠕动泵11将水从尾式膜组件9中抽出,并利用一套自制的PLC自动控制装置将膜控制为出水8min,间歇3min以减缓膜污染。
该实验处理废水为人工模拟配制,以葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾等营养源按BOD5/N/ P为100 5 1之比配制,并投加适量微量元素。
人工配制的生活污水水质和微量元素组分见表1。
表1 人工配水水质及微量元素组成指标水质/mg L-1微量元素质量浓度/g L-1微量元素质量浓度/g L-1CO D500~600CaCl2 2H2O7 34ZnSO4 5H2O0 015 NH+4-N50~60MgCl2 6H2O25 07CuCl2 2H2O0 112 TP4~6MnCl2 4H2O1 03NaMnO4 2H2O0 0025 注:1L污水加入配水中微量元素的量为0 1mL。
1 2 实验方法采用完全同步运行的2个MB R系统,其中一个直接投加剂量为0 025g/g[11]的臭氧进行同步臭氧化减量实验,而另一个则作为对比工艺,不充入臭氧。
分析同步臭氧化对MBR污泥产率和出水水质的影响。
用污泥产率系数Y obs来表示污泥的减量效果,污泥产率系数Y obs定义为微生物降解单位质量的化学需氧量(C OD)所产生的悬浮固体(SS)的量(mg)[12]。
出水COD和NH3-N指标的测试方法参见文献[13]。
2 结果与讨论2 1 同步臭氧化对污泥产率的影响两系统MLSS的变化如图2所示,在对比工艺中,污泥浓度增长迅速,而投加臭氧的同步减量工艺污泥质量浓度在60d天内只增长了513mg/L。
图2 A、B两反应器污泥的变化用污泥产率系数Y obs来表征污泥减量的效果。
A、B两反应器在60d内的Y obs见图3。
A反应器中的污泥产率系数Y obs为0 1147g(MLSS)/g(C OD),B 反应器的污泥产率系数Y obs为0 0096g(MLSS)/ g(COD),均大大小于传统的活性污泥工艺的污泥产率系数[14-15],且B反应器接近于污泥零排放,这可能与该实验的实验条件有利于提高臭氧的利用效率,特别是利用微孔曝气头进行充入臭氧等因素有关。
图3 A、B两反应器污泥表观产率系数图2 2 同步臭氧化出水水质的影响2 2 1 同步臭氧化对出水C OD的影响1 进水;2 B出水;3 A出水图4 进水和出水C OD的变化图4给出了污泥同步减量工艺及对比工艺进水和膜出水COD的变化。
两反应器进水水质一致,控制在500~600mg/L内,在运行60d的过程中,A反应器的出水水质较好,C OD在25mg/L左右,去除率38现代化工第29卷第4期稳定在94%以上。
这得益于膜的高去除效率,且该实验所用的反应器为圆柱形,底部用半刚玉曝气头密封。
曝气启动后,整个反应器内气流均匀,没有污泥闲置死角,这种结构优于传统反应器曝气装置的设置。
所以C OD 去除效果高于已见的文献报道[16],当然这也可能与反应条件有关。
B 反应器出水COD 较A 反应器有所升高,这是因为臭氧的强氧化性将部分污泥絮体结构和微生物细胞破坏,使得污泥中的有机物浓度高于对比系统,换言之,B 反应器的有机负荷高于A,高出的部分等于系统减少的COD 和被臭氧直接氧化的C OD 之和。
所以臭氧化污泥同步减量工艺的出水COD 随有机负荷的升高而略有增加。
尽管如此,但B 反应器出水COD 都维持在50mg/L 以下,去除率稳定在91%以上。
加入臭氧后并未导致出水COD 含量的显著增加,可见臭氧化对系统的出水C OD 没有明显的影响,这更体现了MB R 系统的稳定性。
2 2 2 同步臭氧化对出水氨氮(NH 3-N)的影响臭氧化污泥同步减量工艺和对比工艺进水和膜出水NH +4-N 浓度如图5所示。
未加臭氧的对比工艺A 中,MBR 表现出较稳定的NH 3-N 去除效果,出水NH +4-N 质量浓度一直保持在1 78mg/L 以下,平均去除率为97 9%。
较高的硝化能力主要因为污泥停留时间较长,有利于硝化菌的生长。
投加臭氧的B 反应器出水NH +4-N 质量浓度保持在3 0mg/L 以下,平均去除率为95 7%。
这较对比工艺,出水NH +4-N 浓度有一定升高,去除率下降了2 2%,可见臭氧化对系统的出水水质影响不大,且能满足出水的要求。
1 进水;2 B 出水;3 A 出水图5 进水和出水NH 3-N 的变化在水处理中,NH +4-N 等污染物的去除属于专属细菌的作用所致。
在臭氧化过程中臭氧会杀死污泥中部分硝化细菌[17],这样硝化菌在污泥系统中的存活时间(SRT)就大大缩短,这对系统的NH +4-N 去除效果有一定的影响。
但该实验中臭氧化对系统的硝化能力基本没有影响,可能是因为反应器中污泥长时间的停留弥补了硝化菌SRT 的减小[18]。
且该实验中A 反应器的NH +4-N 去除率高于蒋轶锋等[16]的研究结论(其实实验得到的去除率为95 48%),这可能与该实验的污泥停留时间较长有关。