超聲-臭氧溶胞回流AAO工藝效能強化及剩余污泥產氫.pdf

1、剩余污泥的大量產生與排放嚴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生剩余污泥的問題，以污水“達標化”為基礎，污泥“減量化”為重點，以“資源化”作為發(fā)展目標，使污水處理過程更有效，剩余污泥實現減量化和資源化相統(tǒng)一，符合我國環(huán)境保護的重要需求。針對AAO工藝在厭氧段需要外碳源補充進行有效脫氮、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、單獨臭氧細胞破解方法的局限性基礎上，采用超聲-臭

2、氧聯合污泥溶胞技術，著重研究了超聲-臭氧聯合作用對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工藝微生物群落結構對系統(tǒng)強化污水脫氮除磷效果的響應及種群互作的生物學機制。同時利用系統(tǒng)排放的剩余污泥，進行生物制氫研究?？疾炝死玫蛷姸瘸曁幚懋a氫接種污泥后，接種污泥中產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行臭氧、超聲和超聲

3、-臭氧聯合預處理，對生物制氫體系產氫效能的影響。
　　超聲-臭氧聯合預處理對污泥溶胞效率的影響試驗結果表明，當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，可以達到最大污泥減量率39.9％和最大污泥溶胞率61.7%。試驗結果表明，超聲-臭氧聯合預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-臭氧聯合預處理參數用于連續(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，當工藝的污泥回流比為60%時，系統(tǒng)可以達到最佳污泥減量率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%。與未經破解液回流的AAO工藝相比，超聲-臭氧工藝在保障出水COD達標的同時，成功地實現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，從微生物群落和結構角度證明，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)，進行了利用低強度超聲處理促進對污泥中產氫氫化酶活性的影響的試驗，結果表明，低強度超聲的施加，有助于加速產氫微生物細胞的增長并促進微生物的合成代謝。經低強度超聲處理后，可以得到最大產氫量為13.0 mL-H2/g-TS（20 h）,與接種未經低強度超聲處理的污泥相比，產氫量提高了18%（26 h時產氫量達到

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