以微生物隱性生長(zhǎng)能夠降低污泥產(chǎn)量的理論為基礎(chǔ)，采用厭氧—好氧生物膜工藝進(jìn)行污水和污泥的組合處理。系統(tǒng)對(duì)COD、NH4+-N和TN的平均去除率分別為89.99%、85.14%和70.06%，同時(shí)獲得了較低的剩余污泥產(chǎn)率(0.204gMLSS/gCOD)。與傳統(tǒng)工藝相比，剩余污泥產(chǎn)量降低了約2/3，減輕了后續(xù)污泥處理工序的負(fù)荷。

在城市二級(jí)污水處理廠中，剩余污泥的處理及最終處置是一個(gè)很重要的問(wèn)題，其處理費(fèi)用約占整個(gè)污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的50%～60%。對(duì)于生物污泥的理想解決方案是開(kāi)發(fā)出一種無(wú)泥化工藝，在實(shí)際情況中比較現(xiàn)實(shí)且能夠?qū)崿F(xiàn)的方法就是在污水處理的同時(shí)使污泥的產(chǎn)量最小化，以期最大限度地降低污泥的產(chǎn)量和處置費(fèi)用。

在污水處理系統(tǒng)中影響剩余污泥產(chǎn)率的因素較多，如水溫、DO、原水水質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量、污泥負(fù)荷、污泥齡以及處理工藝和運(yùn)行方式等。AbbassiB發(fā)現(xiàn)主體溶液中的DO濃度對(duì)剩余污泥的產(chǎn)量有較大的影響。Neijssel和Tempest報(bào)道在間歇運(yùn)行方式下污泥產(chǎn)率系數(shù)較低。LeeNM采用兩段式好氧生物反應(yīng)器來(lái)削減剩余污泥產(chǎn)量，第一階段反應(yīng)器主要利用細(xì)菌降解污水中的溶解性有機(jī)物，第二階段反應(yīng)器采用懸浮填料作為原生動(dòng)物的附著載體，用于捕食第一階段反應(yīng)器的分散細(xì)菌，兩段工藝平均污泥產(chǎn)率為0.049gTSS/gCOD。還有研究表明，微生物在基于自身細(xì)胞溶解的隱性生長(zhǎng)方式下生長(zhǎng)能夠降低剩余污泥的產(chǎn)生量。筆者以此理論為基礎(chǔ)，試圖尋找一種簡(jiǎn)易、高效、合理的工藝來(lái)處理污水和污泥的組合，以期在取得高質(zhì)量處理出水的同時(shí)使系統(tǒng)的剩余污泥產(chǎn)量最小化。同時(shí)可以查看中國(guó)污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

1 方案

試驗(yàn)采用厭氧—好氧生物膜技術(shù)來(lái)進(jìn)行污水和剩余污泥的合并處理，其理由如下：

① 污水處理中普遍存在脫氮的要求，所以應(yīng)將厭氧和好氧處理相結(jié)合；

② 好氧出水中的脫落生物膜可回流至厭氧池進(jìn)行穩(wěn)定，以期最大限度地降低剩余污泥產(chǎn)量，在好氧池中加入填料也是基于減少剩余污泥量的目的；

③ 在厭氧池中采用攪拌機(jī)攪拌(污泥處于懸浮狀態(tài))可使反硝化細(xì)菌均勻分布在整個(gè)厭氧池內(nèi)。同時(shí)，污泥懸浮有利于控制泥齡和檢測(cè)污泥濃度。

2 裝置和方法

試驗(yàn)裝置如圖1所示。

貯水箱與平衡水箱用鋼板制成，容積分別為300L和50L。厭氧和好氧生化池尺寸均為16cm×16cm×64cm(有效容積為16.3L)。斜板二沉池容積為8.5L，斜板的安裝角度為70°，生化池和二沉池用有機(jī)玻璃加工而成。

試驗(yàn)用水采用人工配制，原料為淀粉、蔗糖、蛋白胨、NH4Cl和KH2PO4，用量按C∶N∶P≈100∶10∶1的比例投加。重點(diǎn)考察工藝的除C、N性能。

污水在厭氧池中污水區(qū)的停留時(shí)間為4.5h，在好氧池中的水力停留時(shí)間為6h，硝化液回流比為100%，二沉池剩余污泥回流至厭氧池的污泥區(qū)，回流比為5%，在厭氧池中的停留時(shí)間為64h。好氧池中DO的濃度維持在3mg/L左右，厭氧和好氧生物膜反應(yīng)池的水溫均保持在26℃。

3 結(jié)果與分析

試驗(yàn)裝置自2000年3月中旬初開(kāi)始接種污泥，通水約一個(gè)月后開(kāi)始檢測(cè)系統(tǒng)的COD、NH4+-N、TN和MLSS。

3.1 對(duì)COD 的去除

COD的去除效果見(jiàn)圖2。

從圖2可以看出，當(dāng)原水的COD為237～516mg/L(平均為366mg/L)時(shí)，出水COD為20～56mg/L(平均為35mg/L)，對(duì)COD的去除率為85.54%～94.47%，平均去除率為89.99%。整個(gè)厭氧—好氧系統(tǒng)對(duì)COD的去除率較高，且穩(wěn)定性較好(原水的COD變化范圍較大，出水的COD一直＜60mg/L)。在試驗(yàn)的中、后期，出水中的COD含量有升高的趨勢(shì)，其原因可能是系統(tǒng)一直沒(méi)有進(jìn)行外排泥，而老化死亡的污泥在分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量不可生物降解的細(xì)胞殘留物質(zhì)。同時(shí)隨著污泥濃度的增加，微生物的內(nèi)源呼吸將加劇，從而又會(huì)產(chǎn)生大量的溶解性微生物代謝產(chǎn)物(SMP),使得出水中的COD上升。內(nèi)源代謝過(guò)程總是伴隨著不可生物降解物質(zhì)的積累和衰老細(xì)胞的溶解及其胞質(zhì)釋放。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺(tái)咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。

3.2 對(duì)NH4+-N和TN的去除

對(duì)NH4+-N和TN的去除效果見(jiàn)圖3、4。

從圖3、4可以看出，當(dāng)原水的NH4+-N為23.89～42.65mg/L時(shí)，系統(tǒng)出水NH4+-N為2.57～5.87mg/L，平均去除率為85.14%，這說(shuō)明好氧池的硝化效果良好。此時(shí)，TN由31.7～53.64mg/L降至9.65～15.68mg/L，平均去除率為70.06%。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，因同化作用而去除的N僅占TN去除量的16%左右，所以可推斷在好氧生物膜反應(yīng)池中存在著同步硝化反硝化現(xiàn)象。由于高濃度的附著相污泥所造成的好氧—厭氧微環(huán)境使得一部分硝態(tài)氮在好氧池中直接發(fā)生了反硝化，從而使系統(tǒng)具有較好的脫氮性能。在試驗(yàn)后期由于老化衰亡污泥數(shù)量的增加，出水中NH4+-N和TN的含量有所上升。

3.3 污泥濃度的變化

在試驗(yàn)期間每3d左右檢測(cè)一下厭氧—好氧系統(tǒng)的污泥(包括厭氧污泥、好氧污泥的懸浮相和附著相)濃度(見(jiàn)圖5)以考察系統(tǒng)的污泥產(chǎn)率(見(jiàn)圖6)。

由圖5可見(jiàn)，厭氧池中污泥一直維持在較高濃度(7982～19235mg/L，平均為10249mg/L)，并保持上升趨勢(shì)；好氧池中懸浮污泥的濃度較低，并且呈逐漸減少的趨勢(shì)(甚至降至300mg/L)。好氧池內(nèi)絕大部分細(xì)菌附著生長(zhǎng)在填料上，每10d左右從池中取少量填料，將上面附著的污泥洗脫下來(lái)稱重并按照好氧池的體積進(jìn)行折算，其平均值為13275mg/L。

從圖6看出，在試驗(yàn)期間系統(tǒng)的污泥產(chǎn)率YH在0.149～0.266gMLSS/gCOD之間變化，平均污泥產(chǎn)率為0.204gMLSS/gCOD(未考慮進(jìn)水SS的影響)。常規(guī)的生活污水污泥產(chǎn)率系數(shù)YH約為0.6gMLSS/gCOD，與之相比該系統(tǒng)將污泥產(chǎn)量明顯降低了。而且此時(shí)排除的剩余污泥有機(jī)成分低，性質(zhì)較為穩(wěn)定，可不經(jīng)消化而直接進(jìn)行脫水處理，從而較大幅度地降低了剩余污泥的處置費(fèi)用。

4 結(jié)論

① 采用厭氧—好氧生物膜工藝將污水與污泥合并處理，可以在不影響出水水質(zhì)的前提下較大程度地降低系統(tǒng)的污泥產(chǎn)率，而且系統(tǒng)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不需要排泥，簡(jiǎn)化了污泥處理的復(fù)雜程度并降低了其處理費(fèi)用。

② 系統(tǒng)在兩個(gè)月的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)對(duì)COD、NH4+-N和TN均保持了較高的去除率，平均去除率分別為89.99%、85.14%和70.06%。但是在試驗(yàn)的中、后期出水中的COD、NH4+-N和TN都有升高的趨勢(shì)，這是由死亡污泥和處于內(nèi)源代謝的微生物在反應(yīng)器內(nèi)累積造成的，故建議在運(yùn)行中根據(jù)系統(tǒng)的污泥產(chǎn)率情況定期進(jìn)行適當(dāng)排泥。

參考文獻(xiàn)：

[1] Brennan R，Nirmalakhandan N.Evaluation of ozonation and cryptic growth for biosolids management in wastewater treatment[J].Wat Sci Tech,1999,39(10-11):155-15 8.

[2]王琳,王寶貞.污泥減量技術(shù)[J].給水排水,2000,26(10):28-31.

[3] Abbassi B,Dullstein S,Raebiger N.Minimization of excess sludge production by increase of oxygen concentration in activated sludge flocs-experimental and theoretical approach[J].Wat Res,2000,34(1):139-146.

[4] Lee N M,Welander T.Reducing sludge production in aerobic wastewater treatment through manipulation of the ecosystem[J].Wat Res,1996,30(8):1781-1790.

[5] Yasui H，Shibata M.An innovative approach to reduce the sludge production in the activated sludge process[J].Wat Sci Tech,1994,30(9):11-20.

[6]尹軍.消化污泥脫氫酶活性檢測(cè)的若干問(wèn)題[J].中國(guó)給水排水,2000,16(10 ):47-49.

[7] 鄒聯(lián)沛,張立秋,王寶貞,等.DO對(duì)MBR同步硝化反硝化的影響[J].中國(guó)給水排水,2001,17(6):10-14.來(lái)源：谷騰水網(wǎng)