超聲-臭氧溶胞回流AAO工藝效能強化及剩余污泥產(chǎn)氫.pdf

1、剩余污泥的大量產(chǎn)生與排放嚴(yán)重威脅著人們的生存環(huán)境。針對目前傳統(tǒng)活性污泥法污水處理工藝中大量產(chǎn)生剩余污泥的問題，以污水“達(dá)標(biāo)化”為基礎(chǔ)，污泥“減量化”為重點，以“資源化”作為發(fā)展目標(biāo)，使污水處理過程更有效，剩余污泥實現(xiàn)減量化和資源化相統(tǒng)一，符合我國環(huán)境保護(hù)的重要需求。針對AAO工藝在厭氧段需要外碳源補充進(jìn)行有效脫氮、系統(tǒng)排放污泥量較大以及剩余污泥資源化能源化利用低等問題，本文在分析單獨超聲、單獨臭氧細(xì)胞破解方法的局限性基礎(chǔ)上，采用超聲-臭

2、氧聯(lián)合污泥溶胞技術(shù)，著重研究了超聲-臭氧聯(lián)合作用對AAO工藝污水處理及污泥過程減量效果的影響，提出了強化污水處理及污泥減量的調(diào)控策略。采用高通量測序等手段，解析了超聲-臭氧破解液回流的AAO工藝微生物群落結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)強化污水脫氮除磷效果的響應(yīng)及種群互作的生物學(xué)機制。同時利用系統(tǒng)排放的剩余污泥，進(jìn)行生物制氫研究。考察了利用低強度超聲處理產(chǎn)氫接種污泥后，接種污泥中產(chǎn)氫菌的氫化酶催化活性的變化。分析了對AAO剩余污泥作為底物進(jìn)行臭氧、超聲和超聲

3、-臭氧聯(lián)合預(yù)處理，對生物制氫體系產(chǎn)氫效能的影響。
　　超聲-臭氧聯(lián)合預(yù)處理對污泥溶胞效率的影響試驗結(jié)果表明，當(dāng)超聲聲能密度和臭氧投加量分別為1.42 W/mL和0.16 g-O3/g-TS時，可以達(dá)到最大污泥減量率39.9％和最大污泥溶胞率61.7%。試驗結(jié)果表明，超聲-臭氧聯(lián)合預(yù)處理有效地提高了污泥的溶胞率，既有利于污泥減量，有利于碳源的再利用。
　　將優(yōu)化的超聲-臭氧聯(lián)合預(yù)處理參數(shù)用于連續(xù)流運行試驗，以生活污水為處理對象

4、，啟動了超聲-臭氧溶胞液回流的AAO工藝，強化了污水處理過程中碳氮磷的去除及污泥減量的效果。試驗表明，當(dāng)工藝的污泥回流比為60%時，系統(tǒng)可以達(dá)到最佳污泥減量率47.0%、最佳COD去除率91.0%、最佳總氮去除率84.9%及最佳總磷去除率78.0%。與未經(jīng)破解液回流的AAO工藝相比，超聲-臭氧工藝在保障出水COD達(dá)標(biāo)的同時，成功地實現(xiàn)了強化污水脫氮除磷和污泥原位減量化的效果。超聲-臭氧污泥污泥溶胞破解液回流至 AAO主反應(yīng)系統(tǒng)，使其可溶

5、性碳源、氮源在一定程度上均有所增加，彌補了系統(tǒng)碳源不足的缺陷。采用454焦磷酸高通量測序手段，從微生物群落和結(jié)構(gòu)角度證明，以超聲-臭氧破解液回流的AAO工藝中的微生物群落的多樣性高于傳統(tǒng)AAO工藝中污泥樣品的微生物群落，保障了系統(tǒng)高效的運行。超聲-臭氧破解液回流 AAO工藝系統(tǒng)中，β-Proteobacteria及γ-Proteobacteria含量均高于未進(jìn)行破解液回流的系統(tǒng)，可見，超聲-臭氧溶胞回流的AAO工藝系統(tǒng)選擇性富集了具有脫

6、氮除磷作用的微生物，從而強化了污水的脫氮除磷效果。有效解決了現(xiàn)有污泥過程減量系統(tǒng)中出水氮磷含量偏高的問題。
　　采用微電極系統(tǒng)，進(jìn)行了利用低強度超聲處理促進(jìn)對污泥中產(chǎn)氫氫化酶活性的影響的試驗，結(jié)果表明，低強度超聲的施加，有助于加速產(chǎn)氫微生物細(xì)胞的增長并促進(jìn)微生物的合成代謝。經(jīng)低強度超聲處理后，可以得到最大產(chǎn)氫量為13.0 mL-H2/g-TS（20 h）,與接種未經(jīng)低強度超聲處理的污泥相比，產(chǎn)氫量提高了18%（26 h時產(chǎn)氫量達(dá)到

7、最大值為10.7 mL-H2/g-TS），且可以有效地縮短產(chǎn)氫時間。試驗表明，低強度超聲可以刺激產(chǎn)氫氫化酶催化活性的提高，從而使產(chǎn)氫微生物利用底物釋放更多的氫氣。
　　進(jìn)行了超聲-臭氧聯(lián)合預(yù)處理，利用剩余活性污泥溶胞液進(jìn)行生物制氫產(chǎn)氫效能強化的試驗研究。結(jié)果表明，超聲-臭氧聯(lián)合預(yù)處理污泥為底物的最大氫氣產(chǎn)率為9.3mL-H2/g-TS，與未經(jīng)處理的污泥樣品相比（1.2 mL-H2/g-TS），超聲-臭氧聯(lián)合預(yù)處理污泥的氫氣產(chǎn)率提高