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关键词：
活性污泥,污泥水解,碳源回收,COD,TP,富集
发表时间：
2012-08-27 10:01:33
摘要:以活性污泥为吸附剂，研究了城市污水中的有机物的强化富集与有效回收的方法与参数. 在连续运行模式下，活性污泥对废水中的有机物具有较好的富集效果，COD 平均吸附率达到63% ，且约50% 的溶解性碳源分布在细胞外部，在温和条件下就能被解吸;对氮、磷的吸附效果差异较大，磷的吸附量可达76% ，对氮的吸附量较小，氨氮吸附率仅13% . 同时，实验还研究了常规( pH = 7. 5，20℃ )、加热( pH = 7. 5，60℃ ) 和碱性加热( pH = 11，60℃ ) 条件下，污泥水解对有机物、氮和磷的释放情况. 结果表明，碱性加热条件更有利于碳源的释放，水解24 h 后，挥发性悬浮固体( VSS) 对COD 的释放率达到了320 mg / g;但氮、磷的释放量有限，释放率( 水解8 h，稳定) 分别为18 mg / g和2 mg / g. 利用活性污泥对污染物的吸附与解吸作用，能够实现废水中碳源的回收，且回收碳源中氮、磷浓度低，对回收碳源的再利用效果影响较小.
活性污泥絮凝体是高度亲水的极性物质，其絮凝体上的菌胶团对污染物物质有强烈的吸附性能，当污染物与活性污泥絮凝体接触时，污染物即被吸附［1］. 国内外许多学者对于活性污泥吸附理论及其应用作了大量工作，Mehmet 等［2］研究了活性污泥对Hg(Ⅱ) 和Pb(Ⅱ) 的吸附效果，结果表明，活性污泥对Hg(Ⅱ) 和Pb(Ⅱ) 的吸附主要是通过离子交换来实现的;Julien 等［3］采用超声波对活性污泥进行预处理，并用处理后的污泥吸附Cd(Ⅱ) 和Cu(Ⅱ) ，发现活性污泥的表面积和结合面的增加，有利于Cd(Ⅱ) 等重金属的吸附，而对Cu(Ⅱ) 和有机物的吸附影响不大;Moura 等［4］比较了粉碎后的活性污泥与活性炭的吸附效果，实验表明，粉碎后的活性污
泥与活性炭具有相似的色度和染料吸附能力;Basibuyuk 等［5］研究了活性污泥对染料的吸附动力学，发现污泥对染料的吸附更符合拟二阶速率模型.前期实验显示，活性污泥对污水中的悬浮物、重金属、难降解有机物等都有良好的吸附效果，且利用活性污泥的吸附作用回收废水中有机物的研究也有报道，Kim 等［6］采用加碱和γ 射线辐照的方法对剩余污泥进行水解，并将水解释放的碳源用于反硝化碳源，同时实现了污泥减量化和生物脱氮效果的提高.
我国南方地区城市污水水质呈现低碳氮比的现象十分普遍，如何在进水易生物降解有机物
( rbCOD) 和挥发性脂肪酸( VFAs) 低的情况下有效去除氮、磷营养物是目前污水生物处理的难题之一.常采用外加碳源来弥补反硝化碳源的不足，如谭佑铭等［7］通过外加甲醇来提高固定化反硝化菌的脱氮效果;张立卿等［8］采用乙酸钠为外加碳源来提高反硝化聚磷菌的脱氮除磷效果; 邵留等［9］还分别对不同种类外加碳源的优缺点进行了归纳，并指出使用外加碳源普遍存在操作复杂，成本很高，容易造成二次污染的缺点.
因此，开发出适量“潜在”的rbCOD 和VFAs，可能是解决生物脱氮除磷过程碳源不足的有效方法，而污泥水解就是一种开发“潜在”内碳源的新技术.目前所开展的污泥水解研究，主要以减少剩余污泥排放或提高污泥预处理为目地的，史吉航等［10］采用超声破解法提高污泥的厌氧消化效率;郑正等［11］通过γ 射线对污泥进行预处理;何玉凤等［12］研究了污泥热解(170℃) 时，碱性条件( pH 约13) 对污泥水解的影响.
但是，简单地水解活性污泥来获得碳源，产碳率较低［13 ～ 16］. 笔者提出将活性污泥吸附与污泥水解释碳结合，在生物处理工艺前端增加一个吸附单元，提高对进水中碳源的富集效率，减少去除有机物的能耗，并将这部分碳源有效回收，用于反硝化或其它用途. 这将有利于降低系统整体能耗与物耗，提高废弃碳源的利用率，符合污水处理新工艺的发展要求. 本实验重点研究了活性污泥对碳源的富集效果和富集碳源的水解释放.
泥与活性炭具有相似的色度和染料吸附能力;Basibuyuk 等［5］研究了活性污泥对染料的吸附动力学，发现污泥对染料的吸附更符合拟二阶速率模型.前期实验显示，活性污泥对污水中的悬浮物、重金属、难降解有机物等都有良好的吸附效果，且利用活性污泥的吸附作用回收废水中有机物的研究也有报道，Kim 等［6］采用加碱和γ 射线辐照的方法对剩余污泥进行水解，并将水解释放的碳源用于反硝化碳源，同时实现了污泥减量化和生物脱氮效果的提高.
我国南方地区城市污水水质呈现低碳氮比的现象十分普遍，如何在进水易生物降解有机物
( rbCOD) 和挥发性脂肪酸( VFAs) 低的情况下有效去除氮、磷营养物是目前污水生物处理的难题之一.常采用外加碳源来弥补反硝化碳源的不足，如谭佑铭等［7］通过外加甲醇来提高固定化反硝化菌的脱氮效果;张立卿等［8］采用乙酸钠为外加碳源来提高反硝化聚磷菌的脱氮除磷效果; 邵留等［9］还分别对不同种类外加碳源的优缺点进行了归纳，并指出使用外加碳源普遍存在操作复杂，成本很高，容易造成二次污染的缺点.
因此，开发出适量“潜在”的rbCOD 和VFAs，可能是解决生物脱氮除磷过程碳源不足的有效方法，而污泥水解就是一种开发“潜在”内碳源的新技术.目前所开展的污泥水解研究，主要以减少剩余污泥排放或提高污泥预处理为目地的，史吉航等［10］采用超声破解法提高污泥的厌氧消化效率;郑正等［11］通过γ 射线对污泥进行预处理;何玉凤等［12］研究了污泥热解(170℃) 时，碱性条件( pH 约13) 对污泥水解的影响.
但是，简单地水解活性污泥来获得碳源，产碳率较低［13 ～ 16］. 笔者提出将活性污泥吸附与污泥水解释碳结合，在生物处理工艺前端增加一个吸附单元，提高对进水中碳源的富集效率，减少去除有机物的能耗，并将这部分碳源有效回收，用于反硝化或其它用途. 这将有利于降低系统整体能耗与物耗，提高废弃碳源的利用率，符合污水处理新工艺的发展要求. 本实验重点研究了活性污泥对碳源的富集效果和富集碳源的水解释放.
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