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减少废水处理厂的污泥产生-东鲁环保-东鲁环保网
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原创2020-06-21 09:36:25 39

污泥生产

污水处理厂产生的污泥量仅约为要处理的进水量的1%(脱水污泥为0.5‰)。为了有效地管理污水处理厂,绝对有必要提取废物污泥,包括惰性固体和过量的生物质,以防止其在系统中积累。

废水处理单元

在污水处理厂的废水处理单元中,产生的污泥类型为:

  • 初级污泥  –在初级沉降过程中从原废水中去除的可沉降固体产生;与生物污泥相比,具有高腐烂性和良好的脱水性;初级污泥中的TS含量为2-7%(Turovskiy和Mathai,2006年);
  • 次生污泥  (也称为生物污泥)–由生物过程产生,例如活性污泥或生物膜系统;包含在可生物降解的物质(可溶性或颗粒性),内源性残留物和惰性固体上生长的微生物,这些微生物在初级沉降池中(存在初级沉降池)或未处理废水(在不存在初级沉降池的情况下)中未除去; 次生污泥中的TS含量在0.5-1.5%之间(Turovskiy和Mathai,2006年);
  • 化学污泥  –由特定物质(例如磷)或悬浮固体的沉淀产生。

污泥处理单元

在污泥处理单元中,引入了上述类型中的任意两种或三种的组合。

在废水的生物处理过程中,除了细胞生物质以外,大量的不可生物降解的(惰性)固体颗粒状物质(与流入的原废水一起进入)对污泥的产生也有很大贡献。污泥中惰性有机固体的存在是由于它们在污水中的存在(例如,头发,纤维等),微生物降解产生的内源性残留物或原生动物的活性,可能无法完全降解细菌细胞壁而留下惰性材料的背后(van Loosdrecht and Henze,1999)。因此,了解污泥的组成以了解和近似污泥减少技术的潜在效率非常重要。当需要很高的污泥减少量时,

污泥减量技术原理

据估计,根据处理和处置的类型,欧洲国家的污泥处理+处置成本平均约为每吨干重500欧元,但预计不久的将来还会进一步增加。由于污泥产量的增加,而处置途径的狭窄,导致成本的逐步增加。关于污泥有两个目标:

  • 如果污泥被认为是一种资源,则从污泥中回收材料或能量;
  • 如果污泥被视为废物,则减少产生的污泥量。

对于许多生产商而言,没有足够的经济优势,无法使污泥的有益再利用成为有吸引力的投资。即使污泥为零的过程在污泥管理中仍然是乌托邦,但更现实和可行的实践是继续减少产生的污泥的数量和质量。当前减少污泥的方法涉及以下两个方面:

1)减少湿污泥量;

2)减少污泥干重。

通过脱水增加污泥中的固体含量会大大减少用于处理的湿污泥的体积。

污泥干质量的减少导致固体含量和体积的减少,因此该策略应受到青睐,因为它可以在生物处理阶段的生产过程中立即减少污泥干质量。

自20世纪90年代以来,就直接减少污泥产量(以干质量而不仅仅是体积)的替代技术进行了许多研究。所提出的方法基于物理,机械,化学,热处理和生物处理。其中大多数针对污泥中细菌细胞的固溶和分解,其目标是:

  • 直接减少废水处理单元中的污泥产生;
  • 减少污泥处理单元中的污泥质量,同时提高厌氧消化或在某些情况下的脱水能力中的沼气产量;
  • (在少数情况下)产生额外的碳源以支持废水处理单元中的反硝化和磷去除。

污泥减少技术的机理

在污泥减少技术中利用的各种机制被识别并在图中示意性地指出。

细胞裂解和隐秘生长

术语“隐性生长”表示从细胞裂解释放的细胞内化合物(碳质化合物和营养素)的再利用,以用于相同群体的存活细胞的生长。一些污泥减少技术会导致细胞裂解,并随后溶解细胞成分,这些成分成为可用于进一步生物降解的底物。因此诱导了秘密的生长过程,这导致污泥产生的总体减少。

非耦合代谢

术语“解偶联”定义了氧化磷酸化不能以ATP的形式产生最大理论量的代谢能。未耦合的新陈代谢增加了分解代谢和合成代谢之间的能级差异,从而限制了可用于合成代谢的能量。结果,细菌在花费能量用于生长之前首先满足其维持功能,因此可用于合成新细胞的能量较少。因此降低了生物质的产量并且减少了污泥的产生。

内源性代谢

内源性代谢的概念描述了以下观察结果:当外部底物完全耗尽时,存储化合物用于维护目的。换句话说,内源性代谢应定义为无法净生长但细胞消耗能量以保持活力的状态。通过增加非增长活动(特别是维护功能)的能量需求,可用于生物量增长的能量减少。因此,通过最大化用于维护需求而不是用于细胞合成的能量,可以显着减少污泥的产生。

微生物捕食

细菌是高级生物如原生动物和后生动物的食物来源。当一种生物吃掉另一种生物时,生物量的总量会减少,并且会发生向食物链较高营养水平的转移。以这种方式,一部分生物质和势能作为热量和排泄产物损失掉,这导致生物质的生长减少和污泥产量降低。

惰性固体的生物降解性增加

可以考虑与惰性固体的生物降解能力提高有关的另一种机制,尽管由于它与其他机制结合而不能被认为是一种单独的机制。例如,臭氧氧化有望成为所有污泥成分的强氧化剂:无论是细胞生物质还是惰性化合物。这种对细胞生物质的处理诱导了细胞裂解的隐秘生长,而对惰性固体的影响则是增溶作用的增强,同时释放的化合物可能具有生物降解性。

水热氧化

一旦产生,污泥可以进行水热氧化过程以减少需要处理的量。使用氧气的污泥矿化可以在高温(> 850°C)的气相中(焚化)或在相对较低的温度(150-320°C或> 374°C的范围内)中实现:水(亚临界或超临界)用作反应介质。可以使用两种水热氧化过程:(1)亚临界水氧化,包括湿空气氧化;(2)超临界水氧化。

技术领域

在减少污泥产生的各种技术中都采用了这5种机制。这些技术可以集成到废水处理单元或污泥处理单元中。从经济角度来看,某些技术在应用于高固含量污泥(例如回流污泥或增稠污泥)时更为有利。

当污泥减少技术应用于返回污泥时,该处理过程会产生可生物降解的碳质物质,从而支持活性污泥阶段的反硝化作用。当将其集成到污泥处理单元中时,可以改善厌氧消化池中沼气的生产和污泥稳定性。另一个好处是可以减少生物反应器中由丝状细菌引起的泡沫。

许多减少污泥的技术通常只需简单地改造特定的附加设备,便适合在现有污水处理厂的废水处理单元或污泥处理单元中实施。选择最合适的污泥减少技术的程度取决于许多因素,包括当地条件,处理设施的现有配置,操作员的人数和技能,自来水公司的态度,供水公司的供应商的参与。相关技术和设备。

为减少污水处理厂的现场污泥而提出的技术导致投资和运营的额外成本:这方面需要通过比较所选技术的性能(以及有效减少污泥干质量)来详细评估经济优势。 )以及污泥的最终处置费用。

废水处理单元中的技术 

(也称为水线)

目的是直接在废水处理单元中减少污泥的产生,而不是在污泥生产后实现对污泥的后处理。表中列出了激活每种机制的主要技术。

污泥处理单元中的技术 

(也称为污泥线)

污泥量的减少是在废水处理单元中产生的。表中列出了激活每种机制的主要技术。

 

资源资源

IWA出版的《污水处理厂的污泥减少技术》一书涵盖了本文中的材料 

废水处理厂的污泥减少技术是对废水处理厂中集成的污泥减少技术的综述,其中包括最有前途和最广泛使用的技术的详细章节。该书的目的是使国际社会了解减少污泥领域的知识和技术的最新状况。它将对减少污泥的以下问题有一个全面的了解:

  • 污泥减量技术原理;
  • 工艺配置;
  • 潜在表现;
  • 优点和缺点;
  • 经济和能源消耗。

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