污泥是污水生物处理中不可避免的副产物。近年来随着我国污水处理率的大幅度提高,污泥的产量也十分巨大,且每年都在增长。如何对污泥进行合理的处理与处置,已成为一个重要的研究课题。污泥的好氧消化是一种传统的污泥处理技术。与厌氧消化相比,好氧消化因需曝气供氧而能耗较高,但它具有前期投资少,运行管理方便,工艺简单,处理不容易失败等优点,因此在国外已得到广泛的应用,尤其适用于中小型的污水处理厂。若采用高温好氧消化还可使污泥中的病原菌得到有效的去除,得到更为安全卫生的污泥产品。在我国有众多的中小型污水处理厂,而对污泥好氧消化的研究还是零星的,缺乏技术总结。因此,开展此项研究具有重要的理论意义和实际应用价值。 传统的污泥好氧消化技术,在应用中还存在着许多问题,如能耗较高,处理效率低、停留时间长、运行不够稳定,对病原菌的去除效果差等。 本研究针对好氧消化中存在的一些问题,以实际污水厂的污泥为研究对象,对污泥好氧消化工艺进行了较为深入全面的研究。对影响好氧消化的各种因素进行了论证分析。试验采用有效容积为8L的有机玻璃反应器,缺氧好氧消化是通过周期性的启闭曝气和搅拌装置,实现好氧与缺氧阶段的交替。反应器内的DO、pH、ORP等采用带有自动计数装置的在线传感仪器,来实时监测各种参数的变化。研究中温好氧消化时,通过水浴和温控装置来维持反应所需的温度。 通过连续曝气和间歇曝气两种方法来对传统污泥好氧消化和缺氧好氧消化进行对比。一次投加污泥后连续运行24天,结果表明在中温(30℃)条件下,缺氧好氧消化可以达到与传统好氧消化相近的有机物去除率,当进泥浓度为10414mg/L时,VSS的去除率基本稳定在32％左右,而曝气的能耗却可以减少50％。缺氧好氧消化可以维持反应的pH值在中性范围内,而且碱度的消耗也小于传统的好氧消化。 半连续运行的污泥缺氧好氧消化采用每日进泥排泥的方式,每日投加1次和投加3次的试验结果表明,多次投加可以使微生物对氧的需求较为均匀,有机物的去除率有所提高。同时,在缺氧段投加污泥可以为反硝化反应提供碳源,有利于上清液中氮元素的去除。 在实际的污水处理厂污泥处理工程中,由于污泥的性质、成份和浓度等各项指标并不是一成不变的。因此,固定时间的缺氧好氧消化就不能够很好的应对污泥性质改变,达到满意的处理效果。为了更好地对污泥的缺氧好氧消化过程进行控制,通过在线监测反应过程中的pH和ORP,发现其变化的规律与反应器内污泥中氮元素的转化具有很好的相关性,可以用来指示氮元素在不同形式间转化的进程。可以利用这些参数实现对污泥缺氧好氧消化过程的控制,合理调节曝气和搅拌时间,达到降低能耗和节约成本的目的。对pH和ORP进行了导数分析,建立了实时控制策略：当dpH/dt=0(dpH/dt由负变正)或d2ORP/dt2=0时,硝化反应结束,可以停止曝气,进入缺氧反硝化阶段。当dpH/dt=0(dpH/dt由正变负)或d2ORP/dt2=0时,反硝化完成,可以停止搅拌,重新进入曝气阶段。