剩余污泥水解酸化释放有机物的效果及影响因素研究
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关键词 剩余污泥 水解酸化 挥发性有机酸 反硝化
０ 前 言 随着城市化进 程 的 加 快，城 市 污 水 处 理 厂 的 规
释放［４］，需通过提高温度［５］，调节 ｐＨ［６］，超声预处理 等方法 破 ［７］ 坏 稳 态 环 境、加 速 污 泥 水 解 酸 化。 调 节
模 日 益 增 大 ，剩 余 污 泥 产 生 量 越 来 越 多 ，未 来 两 年 污 泥 产量将达到２ ７００万ｔ（以含水率８０％计）［１］，使污 泥减量化和资源 化 的 社 会 需 求 越 来 越 高，成 为 国 家
４２～４５
ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ．Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈｎｏｌ，２００１，３５（７）：
４ Ｋａｉ Ｚｈ，Ｖｉｎｅｅｔ Ｄ，Ｃｈｕｎｙａｎ Ｃｈ，ｅｔ ａｌ．Ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ／ｆｅｒｒｉｃ ｈｙ－
１４８７～１４９２
ｄｒｏｘｉｄｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｏｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｒｓｅｎａｔｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｆｒｏｍ ｄｒｉｎｋｉｎｇ
剩余污泥水解酸化释放有机物的效果及影响因素研究
何 作 伟１，２ 程 家 迪２ 熊 惠 磊３ 王 青３ 王 慧３ 施 汉 昌３
（１ 上海师范大学生命与环境科学学院，上海 ２００２３４；３ 浙江清华长三角研究院生态环境研究所，嘉兴 ３１４００６； ３ 清华大学环境学院，北京 １０００８４）
本趋于稳定。上述结果表明，酸化在４０ ℃以后与水 解 达 到 平 衡 ，致 使 水 解 产 物 酸 化 的 比 例 基 本 不 变 。
综合考虑温度对水解过程和酸化过程的影响， 最终选用５０ ℃作为最佳水解酸化温度，在此温度下 上清 液 ＣＯＤＣｒ 浓 度 和 ＶＦＡ／ＣＯＤＣｒ 都 稳 定 达 到 最 高值。
本 文 在 常 压 、不 调 节 ｐＨ 条 件 下 ，探 讨 了 不 同 温度和水 力 停 留 时 间 下 城 市 污 水 处 理 厂 剩 余 污 泥 在 水 解 酸 化 过 程 中 ＣＯＤＣｒ、ＶＦＡ 和 ＴＮ 的 释 放 量 和 释 放 速 度 ，同 时 考 察 了 剩 余 污 泥 减 量 效 果 ， 在此基础 上 探 讨 了 剩 余 污 泥 水 解 酸 化 释 放 有 机
２．２ ＶＦＡ 的释放特性 温度不仅影响水解过程中有机碳化物的释放量
和释放速度，而且 影 响 酸 化 过 程 产 生 ＶＦＡ 的 效 果。 ＶＦＡ 浓度和 ＶＦＡ 与 ＣＯＤＣｒ的比值在一定程度上可 以反映剩余污 泥 水 解 产 物 的 酸 化 情 况。 水 解 时 间 ６０ｈ时上清液 ＶＦＡ 随温度的变化如图３所示。
１．２ 污 泥 性 质 剩余污泥取自北京小红门污水处理厂污泥浓缩
池，污泥特征 详 见 表 １。 该 污 水 处 理 厂 处 理 规 模 为 ６０ 万 ｍ３／ｄ，其 中 生 活 污 水 占 ７５％ 以 上。 试 验 中 ＶＦＡ 所占 ＣＯＤＣｒ比重按照表２中 ＶＦＡ 转化系数乘 以浓度计算。
表１ 剩 余 污 泥 性 质
项目
混合液 ＭＬＳＳ／ｍｇ／Ｌ 上清液 ＣＯＤＣｒ／ｍｇ／Ｌ
上清液 ＴＮ／ｍｇ／Ｌ 上清液 ＶＦＡ／ｍｇ／Ｌ
上清液 ｐＨ
平均值
３０ ２００ １ ０６０ ２１０ １７．２ ８．１
标准偏差 ８５３ ８０ １０ ６．３ ０．２
表 ２ ＣＯＤＣｒ 转 化 系 数
乙酸
丙酸
丁酸
戊酸
１．０６７
物用于 反 硝 化 碳 源 和 实 现 减 量 化 的 最 优 控 制 条件。
１ 试 验 材 料 与 方 法 １．１ 试 验 装 置 与 方 法
试验装置为１８ｃｍ×Ｈ ２５ｃｍ 的 不 锈 钢 密 闭 反应器，有效容积４Ｌ，反 应 器 外 部 配 置 加 热 带 和 保 温层（见 图 １）。向反应器中投加污泥 ３Ｌ，ＭＬＳＳ约 ３０ ０００ｍｇ／Ｌ。采用数显 温 控 仪（江 苏 金 坛 荣 华 仪 器 制 造 有 限 公 司）加 热 ，并 采 用 数 显 搅 拌 器 （上 海 司 乐 仪 器 厂）进 行 搅 拌 ，搅 拌 速 度 控 制 在 ７０～８０ｒ／ｍｉｎ，以 确 保污泥搅拌均匀但不产生漩涡。反应器内温度与设 定温度的误差维持在±２ ℃。试验中每隔６ｈ取样一 次，测混合液 ＭＬＳＳ和上清液中 ＣＯＤＣｒ、ＴＮ 和 ＶＦＡ。
ｗａｔｅｒ ｂｙ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｎａｎｏ ｚｅｒｏ－ｖａｌｅｎｔ ｉｒｏｎ ｏｎ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ．Ｊ ｏｆ
２ 黄鑫，高乃云，刘成，等．饮用 水 除 砷 工 艺 研 究 新 进 展．净 水 技 术，
Ｈａｚａｒｄｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００９，１７２：１５９１～１５９６
２００７，２６（５）：３７～４１，７０
等易于被生物利 用 的 小 分 子 有 机 物 的 释 放 量，同 时 尽 量 降 低 总 氮 （ＴＮ）释 放 量 ，在 此 前 提 下 实 现 混 合 液
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿
砷 区 水 砷 筛 查 报 告 ．中 国 地 方 病 学 杂 志 ，２００５，２４（２）：１７２～１７５
５０ ℃、不同水 解 酸 化 时 间 时 上 清 液 ＶＦＡ 的 变 化如图４所示。ＶＦＡ 和 ＶＦＡ／ＣＯＤＣｒ随水解酸化时 间的变化呈现 相 同 趋 势：初 始 阶 段，剩 余 污 泥 ＶＦＡ 浓度与 ＶＦＡ／ＣＯＤＣｒ较低，随时 间 的 延 长 ＶＦＡ 浓 度 与 ＶＦＡ／ＣＯＤＣｒ 逐 渐 增 加。 ＶＦＡ 浓 度 和 ＶＦＡ／ ＣＯＤＣｒ在前２４ｈ与水 解 时 间 呈 线 性 增 加，之 后 升 高 趋势明显减缓。 ２．３ ＴＮ 的释放特性
７ Ｓｕ Ｃ，Ｐｕｌｓ Ｒ Ｗ．Ａｒｓｅｎａｔｅ ａｎｄ ａｒｓｅｎｉｔｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ ｚｅｒｏ ｖａｌｅｎｔ ｉ－
３ 陈 雪 梅 ，胡 峰 平 ．含 砷 饮 用 水 处 理 技 术 综 述 ．江 西 化 工 ，２００９，（４）：
ｒｏｎ：ｋｉｎｅｔｉｃｓ，ｒｅｄｏｘ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｉｎ ｓｉｔｕ
（ＨＲＴ），可进 一 步 促 进 有 机 物 的 释 放，因 此 温 度 与 ＨＲＴ 是 影 响 污 泥 水 解 酸 化 时 有 机 物 释 放 的 重 要
的外加碳源投加量。
因素。
活性污泥在常规条件下很难实现有机物的快速
作为反 硝 化 碳 源，污 泥 水 解 酸 化 应 提 高 ＶＦＡ
国家水 体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重 大 专 项 （２００８ＺＸ０７３１３－００３－ ０５－０４）。
上清液 ＣＯＤＣｒ浓度反映了剩余污泥的水解情况。 本研究不 同 温 度、不 同 水 解 时 间 时 剩 余 污 泥 上 清 液
ＣＯＤＣｒ变 化 如 图２ 所 示 。 在 相 同 的 水 解 时 间 下 ，上 清
图 １ 试 验 装 置
图２ 不同温度和水解时间时上清液 ＣＯＤＣｒ浓度变化
给水排水 Ｖｏｌ．３７ 增刊 ２０１１ ２ １７
液 ＣＯＤＣｒ浓度在 ３０～５０ ℃时随温度的升高而增加， ５０ ℃时达到最大值，之后随温度的变化趋于稳定。
温度 升 高 后 水 解 速 度 增 加。３０ ℃ 时 上 清 液 ＣＯＤＣｒ浓度较低（约 １ ４００ ｍｇ／Ｌ），且 随 水 解 时 间 变 化缓慢，表明 有 机 碳 化 物 很 难 在 ３０ ℃ 以 下 水 解 释 放。当温度升至４０ ℃时，上清液 ＣＯＤＣｒ浓度在２４ｈ 内随水解时间的延 长 而 迅 速 增 加，２４ｈ 后 增 加 趋 势 减缓，３６ｈ后趋于稳定。温度升至５０ ℃与６０ ℃时， 上清液 ＣＯＤＣｒ浓度在１２ｈ内迅速增长，１２ｈ后浓 度 增加速度有所减 缓，３６ｈ 之 后 基 本 趋 于 稳 定。 水 解 时间６０ｈ时，各温度下的上清 液 ＣＯＤＣｒ基 本 都 稳 定 达到最高值。上 述 结 果 与 Ｆｅｒｒｅｒ［９］等 在 ７０ ℃ 处 理 剩余和初沉混合 污 泥 的 试 验 结 果 相 似，他 们 也 认 为 有 机 碳 化 物 在 ２４ｈ 内 释 放 增 加 最 为 明 显 。
温度主要是通过对酶的作用影响微生物生长速
率 与 基 质 的 代 谢 速 率 。 温 度 升 高 ，酶 活 性 增 强 ，污 泥 水解速率加快，有机物 释 放 量 也 相 应 增 加 。 ［１０］ 但 是 后期６０ ℃ 时 ＣＯＤＣｒ的 释 放 量 比 ５０ ℃ 略 有 降 低，可 能是因为温度持续升高并不能进一步增加水解酶的 活性，反而导致水解酶高温失活 。 ［１１］
法，具 有 无 需 化 学 试 剂、易 于 控 制、不 影 响 后 续 利 用
量 有 机 物 ，水 解 酸 化 后 可 生 成 乙 酸 、丙 酸 ，丁 酸 ，戊 酸
等优 势。 提 高 温 度 的 同 时 延 长 水 力 停 留 时 间
等 低 分 子 挥 发 性 脂 肪 酸 （ｖｏｌａｔｉｌｅ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄｓ， ＶＦＡ）［２］，是反硝化 的 良 好 碳 源［３］，可 节 约 反 硝 化 区
摘要 在常压、不调节 ｐＨ 条件下，探 讨 了 不 同 温 度 和 水 力 停 留 时 间 下 城 市 污 水 处 理 厂 剩 余 污 泥在水解酸化过程中 ＣＯＤＣｒ、挥发性有机酸（ｖｏｌａｔｉｌｅ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄｓ，ＶＦＡ）和 总 氮（ＴＮ）的 释 放 量 和 释 放 速度，同时考察了剩余 污 泥 减 量 效 果 ，在 此 基 础 上 探 讨 了 剩 余 污 泥 水 解 酸 化 释 放 有 机 物 用 于 反 硝 化 碳 源 和 实 现 减 量 化 的 最 优 控 制 条 件 。 结 果 表 明 ：ＭＬＳＳ为 ３０ ０００ ｍｇ／Ｌ 的 污 泥 ，５０ ℃ 下 水 解 酸 化 ２４ｈ，达到有机物的最佳释放效果，上 清 液 ＣＯＤＣｒ浓 度 为 ８ ３４９ ｍｇ／Ｌ，ＶＦＡ（以 ＣＯＤＣｒ计）浓 度 为 ２ ４９０ｍｇ／Ｌ；总氮释放量相对较低，ＣＯＤＣｒ／ＴＮ 为１０．３∶１。同时 ＭＬＳＳ削减了２２．５％，较高效率地 实现了剩余污泥减量。
○ 通讯处：３０００５０ 天津市和平区大理道１号 电 话 ：（０２２）８４６５５４３４ Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｈｒａｎ２＠１６３．ｃｏｍ 收 稿 日 期 ：２０１０－１２－１０
２ １６ 给水排水 Ｖｏｌ．３７ 增刊 ２０１１
悬 浮 固 体 浓 度 （ｍｉｘｅｄ ｌｉｑｕｏｒ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄｓ， ＭＬＳＳ）的 有 效 削 减 。
ｐＨ 不仅消耗碱液、增 加 处 理 成 本，而 且 容 易 影 响 后 续反应的稳定性；超 声 只 能 作 为 污 泥 水 解 酸 化 的 预 处理；而提高温 度 是 加 速 污 泥 水 解 酸 化 的 最 常 用 方
“十 二 五 ”发 展 规 划 的 重 要 内 容 。 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 余 污 泥 中 含 有 大
ｗａｔｅｒ．Ｊ ｏｆ Ｈａｚａｒｄｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１０，１８２：１６２～１６８ ５ Ｌｏｒｅｎａ Ｃｏｒｎｅｊｏ，Ｈｕｇｏ Ｌｉｅｎｑｕｅｏ，Ｍａｒｌａ Ａｒｅｎａｓ，ｅｔ ａｌ．Ｉｎ ｆｉｅｌｄ ａｒ－
ｓｅｎｉｃ ｒｅｍｏｖａｌ ｆｒｏｍ ｎａｔｕｒａｌ ｗａｔｅｒ ｂｙ ｚｅｒｏ－ｖａｌｅｎｔ ｉｒｏｎ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｂｙ ｓｏｌａｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ．Ｅｎｖｉｒｏｎｌ Ｐｏｌｌｕ，２００８，１５６：８２７～８３１ ６ Ｈｕｉｊｉｅ Ｚｈ，Ｙｏｎｇｆｅｎｇ Ｊ，Ｘｉｎｇ Ｗ，ｅｔ ａｌ．Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ａｒｓｅｎｉｃ ｆｒｏｍ
１．５１０
１．８１８
２．０３９
１．３ 测 定 方 法 污泥混合液离心过滤所得上清液按标准方法测
定 ＴＮ、ＣＯＤＣｒ［８］，污 泥 混 合 液 按 标 准 方 法 测 定 ＭＬＳＳ［８］，ＶＦＡ 用 气 相 色 谱 （Ａｇｉｌｅｎｔ，６ ８９０ Ｎ）测 定，载气为 氮 气，检 测 器 为 ＦＩＤ，色 谱 柱 为 ２５ ｍ× ０．３２ｍｍ×０．５μｍ ＨＰ－ＦＦＡＰ５２ＣＢ，进 样 器 和 检 测 器的温度分别为２００ ℃ 和 ２２０ ℃，炉 温 在 １１０ ℃ 运 行４ｍｉｎ，然后以 １０ ℃／ｍｉｎ 的 速 度 升 温 至 ２２０ ℃， 每 次 进 样 １．０μＬ，每 个 样 品 检 测 三 次 。 ２ 结 果 与 讨 论 ２．１ 上清液 ＣＯＤＣｒ的释放特性
０ 前 言 随着城市化进 程 的 加 快，城 市 污 水 处 理 厂 的 规
释放［４］，需通过提高温度［５］，调节 ｐＨ［６］，超声预处理 等方法 破 ［７］ 坏 稳 态 环 境、加 速 污 泥 水 解 酸 化。 调 节
模 日 益 增 大 ，剩 余 污 泥 产 生 量 越 来 越 多 ，未 来 两 年 污 泥 产量将达到２ ７００万ｔ（以含水率８０％计）［１］，使污 泥减量化和资源 化 的 社 会 需 求 越 来 越 高，成 为 国 家
４２～４５
ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ．Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈｎｏｌ，２００１，３５（７）：
４ Ｋａｉ Ｚｈ，Ｖｉｎｅｅｔ Ｄ，Ｃｈｕｎｙａｎ Ｃｈ，ｅｔ ａｌ．Ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ／ｆｅｒｒｉｃ ｈｙ－
１４８７～１４９２
ｄｒｏｘｉｄｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｏｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｒｓｅｎａｔｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｆｒｏｍ ｄｒｉｎｋｉｎｇ
剩余污泥水解酸化释放有机物的效果及影响因素研究
何 作 伟１，２ 程 家 迪２ 熊 惠 磊３ 王 青３ 王 慧３ 施 汉 昌３
（１ 上海师范大学生命与环境科学学院，上海 ２００２３４；３ 浙江清华长三角研究院生态环境研究所，嘉兴 ３１４００６； ３ 清华大学环境学院，北京 １０００８４）
本趋于稳定。上述结果表明，酸化在４０ ℃以后与水 解 达 到 平 衡 ，致 使 水 解 产 物 酸 化 的 比 例 基 本 不 变 。
综合考虑温度对水解过程和酸化过程的影响， 最终选用５０ ℃作为最佳水解酸化温度，在此温度下 上清 液 ＣＯＤＣｒ 浓 度 和 ＶＦＡ／ＣＯＤＣｒ 都 稳 定 达 到 最 高值。
本 文 在 常 压 、不 调 节 ｐＨ 条 件 下 ，探 讨 了 不 同 温度和水 力 停 留 时 间 下 城 市 污 水 处 理 厂 剩 余 污 泥 在 水 解 酸 化 过 程 中 ＣＯＤＣｒ、ＶＦＡ 和 ＴＮ 的 释 放 量 和 释 放 速 度 ，同 时 考 察 了 剩 余 污 泥 减 量 效 果 ， 在此基础 上 探 讨 了 剩 余 污 泥 水 解 酸 化 释 放 有 机
２．２ ＶＦＡ 的释放特性 温度不仅影响水解过程中有机碳化物的释放量
和释放速度，而且 影 响 酸 化 过 程 产 生 ＶＦＡ 的 效 果。 ＶＦＡ 浓度和 ＶＦＡ 与 ＣＯＤＣｒ的比值在一定程度上可 以反映剩余污 泥 水 解 产 物 的 酸 化 情 况。 水 解 时 间 ６０ｈ时上清液 ＶＦＡ 随温度的变化如图３所示。
１．２ 污 泥 性 质 剩余污泥取自北京小红门污水处理厂污泥浓缩
池，污泥特征 详 见 表 １。 该 污 水 处 理 厂 处 理 规 模 为 ６０ 万 ｍ３／ｄ，其 中 生 活 污 水 占 ７５％ 以 上。 试 验 中 ＶＦＡ 所占 ＣＯＤＣｒ比重按照表２中 ＶＦＡ 转化系数乘 以浓度计算。
表１ 剩 余 污 泥 性 质
项目
混合液 ＭＬＳＳ／ｍｇ／Ｌ 上清液 ＣＯＤＣｒ／ｍｇ／Ｌ
上清液 ＴＮ／ｍｇ／Ｌ 上清液 ＶＦＡ／ｍｇ／Ｌ
上清液 ｐＨ
平均值
３０ ２００ １ ０６０ ２１０ １７．２ ８．１
标准偏差 ８５３ ８０ １０ ６．３ ０．２
表 ２ ＣＯＤＣｒ 转 化 系 数
乙酸
丙酸
丁酸
戊酸
１．０６７
物用于 反 硝 化 碳 源 和 实 现 减 量 化 的 最 优 控 制 条件。
１ 试 验 材 料 与 方 法 １．１ 试 验 装 置 与 方 法
试验装置为１８ｃｍ×Ｈ ２５ｃｍ 的 不 锈 钢 密 闭 反应器，有效容积４Ｌ，反 应 器 外 部 配 置 加 热 带 和 保 温层（见 图 １）。向反应器中投加污泥 ３Ｌ，ＭＬＳＳ约 ３０ ０００ｍｇ／Ｌ。采用数显 温 控 仪（江 苏 金 坛 荣 华 仪 器 制 造 有 限 公 司）加 热 ，并 采 用 数 显 搅 拌 器 （上 海 司 乐 仪 器 厂）进 行 搅 拌 ，搅 拌 速 度 控 制 在 ７０～８０ｒ／ｍｉｎ，以 确 保污泥搅拌均匀但不产生漩涡。反应器内温度与设 定温度的误差维持在±２ ℃。试验中每隔６ｈ取样一 次，测混合液 ＭＬＳＳ和上清液中 ＣＯＤＣｒ、ＴＮ 和 ＶＦＡ。
ｗａｔｅｒ ｂｙ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｎａｎｏ ｚｅｒｏ－ｖａｌｅｎｔ ｉｒｏｎ ｏｎ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ．Ｊ ｏｆ
２ 黄鑫，高乃云，刘成，等．饮用 水 除 砷 工 艺 研 究 新 进 展．净 水 技 术，
Ｈａｚａｒｄｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００９，１７２：１５９１～１５９６
２００７，２６（５）：３７～４１，７０
等易于被生物利 用 的 小 分 子 有 机 物 的 释 放 量，同 时 尽 量 降 低 总 氮 （ＴＮ）释 放 量 ，在 此 前 提 下 实 现 混 合 液
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砷 区 水 砷 筛 查 报 告 ．中 国 地 方 病 学 杂 志 ，２００５，２４（２）：１７２～１７５
５０ ℃、不同水 解 酸 化 时 间 时 上 清 液 ＶＦＡ 的 变 化如图４所示。ＶＦＡ 和 ＶＦＡ／ＣＯＤＣｒ随水解酸化时 间的变化呈现 相 同 趋 势：初 始 阶 段，剩 余 污 泥 ＶＦＡ 浓度与 ＶＦＡ／ＣＯＤＣｒ较低，随时 间 的 延 长 ＶＦＡ 浓 度 与 ＶＦＡ／ＣＯＤＣｒ 逐 渐 增 加。 ＶＦＡ 浓 度 和 ＶＦＡ／ ＣＯＤＣｒ在前２４ｈ与水 解 时 间 呈 线 性 增 加，之 后 升 高 趋势明显减缓。 ２．３ ＴＮ 的释放特性
７ Ｓｕ Ｃ，Ｐｕｌｓ Ｒ Ｗ．Ａｒｓｅｎａｔｅ ａｎｄ ａｒｓｅｎｉｔｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ ｚｅｒｏ ｖａｌｅｎｔ ｉ－
３ 陈 雪 梅 ，胡 峰 平 ．含 砷 饮 用 水 处 理 技 术 综 述 ．江 西 化 工 ，２００９，（４）：
ｒｏｎ：ｋｉｎｅｔｉｃｓ，ｒｅｄｏｘ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｉｎ ｓｉｔｕ
（ＨＲＴ），可进 一 步 促 进 有 机 物 的 释 放，因 此 温 度 与 ＨＲＴ 是 影 响 污 泥 水 解 酸 化 时 有 机 物 释 放 的 重 要
的外加碳源投加量。
因素。
活性污泥在常规条件下很难实现有机物的快速
作为反 硝 化 碳 源，污 泥 水 解 酸 化 应 提 高 ＶＦＡ
国家水 体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重 大 专 项 （２００８ＺＸ０７３１３－００３－ ０５－０４）。
上清液 ＣＯＤＣｒ浓度反映了剩余污泥的水解情况。 本研究不 同 温 度、不 同 水 解 时 间 时 剩 余 污 泥 上 清 液
ＣＯＤＣｒ变 化 如 图２ 所 示 。 在 相 同 的 水 解 时 间 下 ，上 清
图 １ 试 验 装 置
图２ 不同温度和水解时间时上清液 ＣＯＤＣｒ浓度变化
给水排水 Ｖｏｌ．３７ 增刊 ２０１１ ２ １７
液 ＣＯＤＣｒ浓度在 ３０～５０ ℃时随温度的升高而增加， ５０ ℃时达到最大值，之后随温度的变化趋于稳定。
温度 升 高 后 水 解 速 度 增 加。３０ ℃ 时 上 清 液 ＣＯＤＣｒ浓度较低（约 １ ４００ ｍｇ／Ｌ），且 随 水 解 时 间 变 化缓慢，表明 有 机 碳 化 物 很 难 在 ３０ ℃ 以 下 水 解 释 放。当温度升至４０ ℃时，上清液 ＣＯＤＣｒ浓度在２４ｈ 内随水解时间的延 长 而 迅 速 增 加，２４ｈ 后 增 加 趋 势 减缓，３６ｈ后趋于稳定。温度升至５０ ℃与６０ ℃时， 上清液 ＣＯＤＣｒ浓度在１２ｈ内迅速增长，１２ｈ后浓 度 增加速度有所减 缓，３６ｈ 之 后 基 本 趋 于 稳 定。 水 解 时间６０ｈ时，各温度下的上清 液 ＣＯＤＣｒ基 本 都 稳 定 达到最高值。上 述 结 果 与 Ｆｅｒｒｅｒ［９］等 在 ７０ ℃ 处 理 剩余和初沉混合 污 泥 的 试 验 结 果 相 似，他 们 也 认 为 有 机 碳 化 物 在 ２４ｈ 内 释 放 增 加 最 为 明 显 。
温度主要是通过对酶的作用影响微生物生长速
率 与 基 质 的 代 谢 速 率 。 温 度 升 高 ，酶 活 性 增 强 ，污 泥 水解速率加快，有机物 释 放 量 也 相 应 增 加 。 ［１０］ 但 是 后期６０ ℃ 时 ＣＯＤＣｒ的 释 放 量 比 ５０ ℃ 略 有 降 低，可 能是因为温度持续升高并不能进一步增加水解酶的 活性，反而导致水解酶高温失活 。 ［１１］
法，具 有 无 需 化 学 试 剂、易 于 控 制、不 影 响 后 续 利 用
量 有 机 物 ，水 解 酸 化 后 可 生 成 乙 酸 、丙 酸 ，丁 酸 ，戊 酸
等优 势。 提 高 温 度 的 同 时 延 长 水 力 停 留 时 间
等 低 分 子 挥 发 性 脂 肪 酸 （ｖｏｌａｔｉｌｅ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄｓ， ＶＦＡ）［２］，是反硝化 的 良 好 碳 源［３］，可 节 约 反 硝 化 区
摘要 在常压、不调节 ｐＨ 条件下，探 讨 了 不 同 温 度 和 水 力 停 留 时 间 下 城 市 污 水 处 理 厂 剩 余 污 泥在水解酸化过程中 ＣＯＤＣｒ、挥发性有机酸（ｖｏｌａｔｉｌｅ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄｓ，ＶＦＡ）和 总 氮（ＴＮ）的 释 放 量 和 释 放 速度，同时考察了剩余 污 泥 减 量 效 果 ，在 此 基 础 上 探 讨 了 剩 余 污 泥 水 解 酸 化 释 放 有 机 物 用 于 反 硝 化 碳 源 和 实 现 减 量 化 的 最 优 控 制 条 件 。 结 果 表 明 ：ＭＬＳＳ为 ３０ ０００ ｍｇ／Ｌ 的 污 泥 ，５０ ℃ 下 水 解 酸 化 ２４ｈ，达到有机物的最佳释放效果，上 清 液 ＣＯＤＣｒ浓 度 为 ８ ３４９ ｍｇ／Ｌ，ＶＦＡ（以 ＣＯＤＣｒ计）浓 度 为 ２ ４９０ｍｇ／Ｌ；总氮释放量相对较低，ＣＯＤＣｒ／ＴＮ 为１０．３∶１。同时 ＭＬＳＳ削减了２２．５％，较高效率地 实现了剩余污泥减量。
○ 通讯处：３０００５０ 天津市和平区大理道１号 电 话 ：（０２２）８４６５５４３４ Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｈｒａｎ２＠１６３．ｃｏｍ 收 稿 日 期 ：２０１０－１２－１０
２ １６ 给水排水 Ｖｏｌ．３７ 增刊 ２０１１
悬 浮 固 体 浓 度 （ｍｉｘｅｄ ｌｉｑｕｏｒ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄｓ， ＭＬＳＳ）的 有 效 削 减 。
ｐＨ 不仅消耗碱液、增 加 处 理 成 本，而 且 容 易 影 响 后 续反应的稳定性；超 声 只 能 作 为 污 泥 水 解 酸 化 的 预 处理；而提高温 度 是 加 速 污 泥 水 解 酸 化 的 最 常 用 方
“十 二 五 ”发 展 规 划 的 重 要 内 容 。 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 余 污 泥 中 含 有 大
ｗａｔｅｒ．Ｊ ｏｆ Ｈａｚａｒｄｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１０，１８２：１６２～１６８ ５ Ｌｏｒｅｎａ Ｃｏｒｎｅｊｏ，Ｈｕｇｏ Ｌｉｅｎｑｕｅｏ，Ｍａｒｌａ Ａｒｅｎａｓ，ｅｔ ａｌ．Ｉｎ ｆｉｅｌｄ ａｒ－
ｓｅｎｉｃ ｒｅｍｏｖａｌ ｆｒｏｍ ｎａｔｕｒａｌ ｗａｔｅｒ ｂｙ ｚｅｒｏ－ｖａｌｅｎｔ ｉｒｏｎ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｂｙ ｓｏｌａｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ．Ｅｎｖｉｒｏｎｌ Ｐｏｌｌｕ，２００８，１５６：８２７～８３１ ６ Ｈｕｉｊｉｅ Ｚｈ，Ｙｏｎｇｆｅｎｇ Ｊ，Ｘｉｎｇ Ｗ，ｅｔ ａｌ．Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ａｒｓｅｎｉｃ ｆｒｏｍ
１．５１０
１．８１８
２．０３９
１．３ 测 定 方 法 污泥混合液离心过滤所得上清液按标准方法测
定 ＴＮ、ＣＯＤＣｒ［８］，污 泥 混 合 液 按 标 准 方 法 测 定 ＭＬＳＳ［８］，ＶＦＡ 用 气 相 色 谱 （Ａｇｉｌｅｎｔ，６ ８９０ Ｎ）测 定，载气为 氮 气，检 测 器 为 ＦＩＤ，色 谱 柱 为 ２５ ｍ× ０．３２ｍｍ×０．５μｍ ＨＰ－ＦＦＡＰ５２ＣＢ，进 样 器 和 检 测 器的温度分别为２００ ℃ 和 ２２０ ℃，炉 温 在 １１０ ℃ 运 行４ｍｉｎ，然后以 １０ ℃／ｍｉｎ 的 速 度 升 温 至 ２２０ ℃， 每 次 进 样 １．０μＬ，每 个 样 品 检 测 三 次 。 ２ 结 果 与 讨 论 ２．１ 上清液 ＣＯＤＣｒ的释放特性