間歇性臭氧在好氧污泥消化中的應(yīng)用
 

活性污泥過程中產(chǎn)生的過量生物污泥WAS對(duì)于公用事業(yè)來說是一個(gè)日益嚴(yán)重的問題，這是由于目前全球范圍內(nèi)實(shí)施的嚴(yán)格規(guī)定。處理過量污泥的一種方法是將其消化，減少其數(shù)量并使之穩(wěn)定。有氧消化特別適合營(yíng)養(yǎng)處理植物，因?yàn)槲勰嗖粦?yīng)暴露于厭氧菌，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致累積的磷釋放出來。一種新穎且獲得的臭氧輔助的好氧污泥消化工藝（PCT / TR2010 / 000213）被證明可以顯著縮短15–30天的好氧消化時(shí)間并減少固體被破壞的程度。在連續(xù)四天的每一天中，每天一次在錐形瓶中將WAS樣品臭氧化不同的時(shí)間。在臭氧應(yīng)用之間，燒瓶不斷充氣。MLVSS，MLSS，為了優(yōu)化工藝，在消化四天的過程中定期測(cè)量了COD和OUR參數(shù)。結(jié)果，在臭氧總量為0.42、0.64、0.85和1.27 mg O的情況下，MLVSS降低了22.6％，40％，75％和84％。在第四天結(jié)束時(shí)，為3 g -1 MLSS。因此，有可能節(jié)省接觸時(shí)間并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)的有氧過程的生物固體消化，有氧過程在15-30天內(nèi)達(dá)到40-50％，而消耗的臭氧量卻很少。所開發(fā)的工藝被認(rèn)為優(yōu)于側(cè)流臭氧化工藝，在側(cè)流臭氧工藝中，將臭氧應(yīng)用于返回的活性污泥RAS管線；因?yàn)樗粫?huì)導(dǎo)致曝氣池中保持的活性生物量減少。相反，活性生物量濃度的降低導(dǎo)致處理效率降低。

生物處理是很廣泛使用的處理技術(shù)之一（Tchobanoglous等，2002）。盡管它的高效率和易于設(shè)計(jì)使其成為首選，但是過多的污泥生產(chǎn)是設(shè)施的沉重負(fù)擔(dān)（Liu 2003）。生活污水處理的運(yùn)營(yíng)成本大約一半用于污泥的處理和處置（Song等人，2003年）。此外，由于污泥中的重金屬，病原體和持久的有機(jī)污染物含量，它們可能會(huì)在處置場(chǎng)造成二次污染（Zhang等，2008）。

因此，在很終處置之前，需要考慮適當(dāng)?shù)牟呗詠硖幚硎Ｓ辔勰?。焚化，脫水，填埋和用于農(nóng)業(yè)是替代方案。但是，隨著關(guān)于過量污泥的使用和處置的法規(guī)越來越嚴(yán)格，減少污泥的體積及其穩(wěn)定性就變得很重要（Egemen等，2001）。

已經(jīng)報(bào)道了各種污泥處理技術(shù)，例如熱，機(jī)械，化學(xué)和氧化（Park等，2002）。其中，臭氧處理多余的污泥因其強(qiáng)大的氧化能力而受到關(guān)注，因?yàn)樗哂杏绊戇^剩污泥處理過程中出色的穩(wěn)定性和減少量的作用（Albuquerque等，2008）。因此，在文獻(xiàn)中已經(jīng)對(duì)臭氧化進(jìn)行了廣泛的研究（Yasui等，1996）。臭氧通過兩種機(jī)制分解污泥。即破壞細(xì)胞壁并隨后使細(xì)胞內(nèi)成分礦化（Ahn等，2002a；Ahn等，2002b；Park等，2002）。根據(jù)穆勒（2000），臭氧可實(shí)現(xiàn)高度分解，使其在包括超聲處理在內(nèi)的各種機(jī)械替代方案中具有成本效益。

在處理廠的不同地方，都研究了連續(xù)臭氧化對(duì)沉降性，脫水性，細(xì)胞外多糖，EPS，還原度，微生物絮凝物大小以及硝化/反硝化過程的影響。包括生物反應(yīng)器，污泥處理上清液，返回的活性污泥管線和污泥處理單元（Böhler和Siegrist 2004 ; Chu等人2008 ; Dyczak等人2007 ; Goel等人2003 ; Mines等人2008 ; Park等人。 2002年；Paul和Debellefontaine 2007年；Song等2003；Weemaes等2000；Yasui和Shibata 2004）據(jù)報(bào)道，臭氧處理的污泥可作為生物營(yíng)養(yǎng)去除植物中反硝化的碳源，從而降低了運(yùn)營(yíng)成本（Ahn等，2002a；Ahn等，2002b）。

而且，根據(jù)Steen（1998），污泥的臭氧化可以促進(jìn)污水處理中磷的回收，從而保護(hù)地球上的磷資源。相反，許多研究則相反，即在常規(guī)廢水處理中使用臭氧導(dǎo)致廢水中的磷含量升高（Kamiya和Hirotsuji，1998；Nishimura，2001；Sakai等，1997），這反過來又要求額外的除磷工藝。包括在治療系列中（Saktaywin等，2005）。所有這些研究的共同點(diǎn)是將臭氧連續(xù)施加到混合液中，而不是專用消化池中的污泥。前者應(yīng)導(dǎo)致更高的臭氧消耗，因?yàn)榈孜镅趸瘯?huì)進(jìn)一步消耗臭氧。臭氧是一種昂貴的化學(xué)藥品，應(yīng)以盡可能低的劑量謹(jǐn)慎使用，以實(shí)現(xiàn)很大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，必須通過連續(xù)或部分臭氧氧化來優(yōu)化其在污泥上的應(yīng)用。

Liu（2003）對(duì)臭氧在生物處理中的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛的綜述，很近，Chu等人（2003年）對(duì)其進(jìn)行了綜述。（2008）。兩位評(píng)論者得出的結(jié)論是，解決污泥問題的理想解決方案是將污泥減少與源頭曝氣池中的污染物去除相結(jié)合。這與本文提出的假設(shè)恰恰相反，在該假設(shè)中，隔離式消化池中的剩余污泥的間歇臭氧處理被認(rèn)為優(yōu)于曝氣池。因?yàn)樗峁┝艘粋€(gè)僻靜的環(huán)境，其中臭氧可以專門作用于污泥，而不會(huì)引起生物質(zhì)吸收的磷明顯釋放。

相反，如Chu等報(bào)道，在罐內(nèi)或原位臭氧化過程中，磷的去除率下降。（2009）。此外，將臭氧施加到曝氣池中會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)期低的活性生物質(zhì)濃度和惰性氣體在曝氣池中的積聚，進(jìn)而由于存在氧氣傳遞系數(shù)降低（α值較低）而導(dǎo)致去除率降低和曝氣能力下降。過多的固體。實(shí)際上，活性污泥工藝的基礎(chǔ)是在曝氣池中保持較高的活性生物量，以很大程度地提高廢物清除率并很小化體積要求。

因此，本研究的主要目的是研究脈沖臭氧化如何影響生物處理過程中產(chǎn)生的過量污泥的生物降解。

來源：Melis Muz , M. Selcen Ak , Okan T. Komesli  & Celal F. Gökçay 

Pages 57-64 | Received 06 Sep 2012, Accepted 02 Jul 2013, Accepted author version posted online: 01 Aug 2013, Published online: 18 Feb 2014