活性污泥减量化研究报告开题报告书

1目的和意义

1.1选题背景

1.1.1 污泥处理现状

随着现代污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化，污水处理厂剩余污泥产生量将有较大的增长，由此引起的二次污染问题日益严重。污水生化处理的本质是以污水中的呈胶体和溶解状态的有机物作为微生物的营养来源，将其转化为二氧化碳、水和生物物质，而过量的生物物质构成了生化处理产生的剩余污泥。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质，如果没有得到适当处置，排放后会对环境造成严重污染。污泥量通常占污水量的0.3%~0.5%(体积)或者约为污水处理量的1%~2%(质量)，如果深度处理，污泥量会增加0.5~1倍。目前，世界上超过90%的城市污水处都采用活性污泥法，这样更加大了污泥的处理量。

据统计，目前我国城市污水年排放量为414亿m3，二级处理率到达15%，污泥产生量大约为1500万吨。用现阶段常规污泥处理系统(不包括最终处置)建造大中型污水处理厂的污泥处理工程所花费的资金，约占二级处理厂全部费用的40%，这对于我国目前的经济开展是一笔巨大的负担。目前污泥常用处理和处置方法如表1.1：

表1.1 常用污泥处理和处置方法

处理方法应用情况

土地填埋运行本钱低，但需有大面积可供填埋的土地，易造成地下水污染

燃烧可靠有效，但基建投资和运行费用较高

制作建材制作砖、瓦、水泥原料、路面和路基材料等

海洋处置用于沿海城市，易对海洋环境造成污染

农田利用用作农肥，但需控制重金属、有毒有害物质和难降解的具有生物积累性的化合物对农作物的危害

无论进展污泥利用还是填埋处置，污泥处理的最终目的与其他废弃物的处理一样，都是以减量化、无害化、资源化为原则。但常用的污泥处理方法都存在着缺陷，为了完善这些缺陷，污泥的减量技术就产生了。

1.1.2 臭氧氧化污泥减量技术

目前，污泥的破解方法有物理方法，化学方法以及生物方法。物理污泥破解方法包括：加热法和机械法。化学污泥破解方法包括：热化学法，臭氧氧化法和氯气氧化法。生物污泥破解法是指投加能分泌胞外酶的细菌，也可以直接投加酶抑制剂或抗菌素对微生物进展污泥破解。其中，利用臭氧实现污泥的减量化就是一种重要的污泥减量手段。在各种污泥减量方法中,臭氧氧化法具有效率高、能耗低的特点,并能实现污水处理厂的污泥零排放,而且曝气池中也没有惰性物质的过量累积,可使MLVSS/MLSS值从运行初期的0.87降到0.81。臭氧具有强氧化性，被广泛用于污水处理厂中以提高污水的生物降解能力，臭氧是强的细胞溶解剂，能够强化细菌的隐性生长，增大细胞衰减速率，降低剩余污泥产量，它可与污泥中的化合物发生直接反响或间接反响,这两种反响是同时进展的。

图1.1 臭氧在水中反响机理

间接反响

首先臭氧的分解形成羟基自由基为主的一系列次生氧化剂，链引发剂如OH-等会加速此步反响，而后羟基自由基无选择性地与溶解物发生快速反响(K=108~1010L/mol.s)。在臭氧分解生成羟基自由基OH.后，OH·可与有机物发生电子转移反响，抽氢反响和羟基加成反响，从而到达降解有机物的目的。

直接反响

臭氧分子具有偶极性、亲核性和亲电性，这三种性质决定了臭氧直接氧化有机物的反响机理。其中包括：环加成反响，亲核反响和亲电反响。

鉴于此，广阔环境科学工作者不断对此法进展改良，试图找出最优的臭氧氧化污泥减量技术。1.2选题的技术现状

在90年代初期，日本就开场了利用臭氧氧化技术进展污泥减量的研究，1994年日本的Yasui等人就正式提出了臭氧氧化污泥减量工艺。而后进展了从小试至工业化规模处理不同废水的一系列工艺可行性研究，在出水水质没有显著恶化的前提下，该工艺能做到污泥的零排放。在持续了10各月左右的工业化规模处理制药废水的试验中，在550Kg/d的BOD负荷下，投加臭氧0.015Kg/KgSS 时，通过臭氧氧化和生化处理，臭氧化处理的污泥中约1/3可以被矿化，臭氧处理污泥量到达预计剩余污泥量的3.3倍时，活性污泥系统无剩余污泥排放。由于零污泥排放，进水中所含的局部无机固体在反响器内累积，污泥中有机物比例在运行期间从85%降至75%，从而使得污泥的SVI 值较传统的活性污泥法低。可行性研究说明该工艺不仅在技术上可行，而且运行本钱仅为传统污泥处理处置工艺(污泥卫生填埋处置)的47%。

在此研究的根底上，Sakai将此技术应用于日本的Shima污水处理厂450m3/d的城市污水活性污泥处理系统中。臭氧投加量为0.034kg/kgSS时，处理污泥量为预计剩余污泥量的4倍时，可做到剩余污泥的完全减量。经过五个月无剩余污泥排放的运行，进水中30%的无机物在污泥中积累，但没有观察到惰性有机物的积累。出水水质除SS比未经臭氧处理时高2~15mg/L，其余指标均无明显变化。

而后，Skataywni等人在AO工艺中增加了臭氧破解污泥和磷回收工序。Song等人将膜生物反响器与臭氧破解污泥技术相结合，Muller等人又将各种不同机械法与臭氧氧化法等污泥破解技术进展了比拟，发现臭氧氧化法能够到达最好的污泥破解效果。这为臭氧氧化污泥减量奠定了坚实的根底。

在我国，**大学王琳的研究说明，在臭氧氧化过程中，污泥中蛋白质的含量减少接近90%，SVI 值较平稳，污泥沉淀性能良好。**科技学院环境科学与工程系的金瑞洪进展了臭氧对活性污泥特性的影响研究，认为活性污泥经过臭氧化，污泥浓度降低且污泥活性下降。其中臭氧投加量低于

0.19O3/gSS时污泥活性即大幅下降，而后污泥浓度才随着臭氧量的增加而显著降低。

1.3选题意义

由于社会生产力的开展，工业化程度的加大，人口数量日益增大，人类的居住生活日趋集中，生活生产污水的排放量也日益增大。在未来的生活中，污水处理厂的剩余污泥也将变成新的环境问题，如何找到科学、经济、有效的途径来减少污泥对人类的危害是我们科研人员要解决的问题，同时也是我们研究的主要目的。

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特点，能有效的降解污泥，经济、实用，便于操作管理，有远期效益。污泥减量化的研究适应了污水处理系统实现良性运行、防止污水处理出现二次污染，使污水治理更具有环境效益的需要。

2主要研究内容

利用臭氧实现污泥的减量是一种较为有效可行的污泥减量方法，这一点