论文部分内容阅读
在水的社会与自然循环利用过程中,污水处理是至关重要的一环,污水处理的程度和污染物排放水平直接决定了自然循环过程中水体的质量。由于活性污泥法独特的技术经济优势,其在市政污水处理中得以广泛应用。活性污泥主要以由活性微生物与胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）结合的活性污泥菌胶团形式存在。活性污泥法处理城镇污水会产生大量亟待处理与处置的剩余污泥（waste activated sludge,WAS）,而WAS中以EPS形式存在的有机物可达WAS质量的60%80%。对EPS解离技术的研究对于WAS的资源化利用有着重要意义。本研究从WAS资源化利用角度出发,以实际生活污水处理MBR系统的WAS为研究对象,采用设置不同pH值（6.0、5.0）、NO2--N浓度（0、100、200mg/L）与反应时间（3h、6h、12h、24h、48h、68h、120h）的方法研究了低NO2--N浓度游离亚硝酸（free nitrous acid,FNA）对城镇污水处理厂剩余污泥EPS的解离效果。同时采用设置不同反应温度（50℃、60℃、70℃、80℃）和反应时间（15min、30min、45min、60min）的方法,研究了低温短时热处理对城镇污水处理厂剩余污泥EPS的解离效果。最后对FNA和热复合处理WAS的可行性进行了研究,并对FNA与热处理对城镇污水处理厂剩余污泥EPS的解离效果进行了比较。主要研究结论如下:（1）在考虑经济和EPS解离效率的前提下,在FNA浓度为2.56mg/L（pH值为5.0,NO2--N浓度为100mg/L,反应温度为20℃）、反应时间为48h的反应条件下,FNA解离剩余污泥EPS效果最佳,此时SCOD、蛋白质（PN）、腐殖酸（HA）、多糖（PS）浓度分别为58.37mg/gVSS、5.48 mg/gVSS、12.63 mg/gVSS、7.79mg/gVSS。FNA解离剩余污泥EPS的同时会破坏细胞,但是在保证FNA解离EPS能力的同时降低NO2--N浓度可以减少对WAS细胞的损伤。FNA对剩余污泥EPS的解离能力主要依靠FNA和（或）其衍生物与EPS组分的化学作用。在厌氧条件下,FNA解离剩余污泥EPS的过程中存在反硝化和（或）硝酸盐异化为铵（dissimilatory nitrate reduction to ammonium,DNRA）使得NO2--N浓度、pH值分别随时间的延长而变小、升高,同时存在NH4+-N和PO43--P的释放。FNA对剩余污泥EPS有较好的解离效果,能将其芳香性环状结构打开,释放出WAS中的有机物,并将大分子物质转化成小分子物质。（2）在反应温度为5080℃,反应时间为1560min范围内,热处理反应温度为80℃,反应时间为45min时,剩余污泥EPS解离效果最佳,此时SCOD、PN、HA、PS浓度分别为175.21mg/gVSS、29.83 mg/gVSS、24.48 mg/gVSS、32.95mg/gVSS。同一反应时间条件下,当反应温度从50℃、60℃升至70℃、80℃时,NH4+-N浓度呈现不同程度下降。达到一定反应温度（60℃）后,随着反应温度的升高和反应时间的延长,NO3--N、PO43--P、UV254浓度、E4/E6值均在一定程度上呈现增长趋势。E4/E6值的升高表明热处理可将剩余污泥EPS中大分子物质转化成小分子物质,但高温可能发生美拉德反应,不利于剩余污泥EPS的解离。（3）与仅FNA处理或FNA和热复合处理WAS相比,仅热处理解离剩余污泥EPS效果最佳,SCOD浓度分别为仅FNA处理或FNA与热复合处理的5.56倍和1.12倍。与仅热处理相比,FNA和热复合处理的方式对剩余污泥EPS解离效果并未出现提升,但E4/E6值的升高表明FNA和热复合的处理方式能进一步将剩余污泥EPS中大分子物质转化成小分子物质。