1、臭氧化污泥减量技术研究进展摘要：随着污水生物处理技术的普及，污水污泥问题日益凸显，大量剩余污泥的产生及其昂贵的处理费用困扰着以生物法为主的污水处理厂。污泥减量技术正是在这一背景下应运而生。在各种污泥减量技术中，臭氧以其独特的强氧化性、高破解效率、无害化、无副产物等优点越来越受到重视。 关键词：臭氧投量；污泥减量；活性污泥 Keywords：concentration of ozone；sludge reduction；active sludge Abstract:With the fast development and modernization of wastewater treatmen
2、t technology, the huge production and disposal of municipal sludge has become a big problem, especially under the pressure of high cost of energy and resource. Sludge reduction technology is came into being in this context. In a variety of sludge reduction technologies, ozonation of sludge reduction
3、 as a very effective sludge reduction technology, with its sound, its unique strong oxidability,the crack high efficiency and non-product advantages would be more and more attention. 中图分类号：P412.293 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 当前，全世界大部分市政污水处理厂都采用活性污泥法作为其核心技术，但是活性污泥处理的弊端是处理污水的同时产生大量的剩余污泥，剩余污泥中含有大量的有毒有害物质，并且污泥的
4、含水率高，脱水困难，处理费用昂贵。 2 我国污泥处理现状 目前，我国只有在较大城市才进行污泥处理，处理的方法以土地弃置和堆肥为主。污泥处理的投资和运行费用相当巨大，分别占污水厂全厂费用的 12%30%和 20%50%。国内污泥处置技术所占的比例为：农业利用占 44.83%，土地填埋占 31.03%，无污泥处置占 13.79%，绿化占3.45%，焚烧占 3.45%，与垃圾混合填埋占 3.45%。国内的污泥有 13.79%没有作任何处置，这将对环境造成巨大的危害1。 3 污泥减量技术 3.1 污泥减量的提出 所谓的污泥减量即在保证污水处理效果的前提下，使整个污水处理系统向外排放的生物固体量达到最小
5、，它是在剩余污泥资源化利用的基础上提出的更高的要求。 3.2 臭氧化污泥减量技术 3.2.1 臭氧氧化反应机理 臭氧在水中的变化很复杂，到现在为止，一般认为加注到水中的臭氧往往有三种去向，即单纯物理上的逸出、臭氧与水中溶质的氧化反应和臭氧的分解反应，包括各类自由基反应。臭氧与有机物的反应大致可以分成三类：(1)打开有机物的不饱和键，发生加成反应,形成臭氧中间产物，并进一步分解形成醛、酮等碳基类化合物和 H2O2；(2)与芳香族化合物发生亲电反应，形成醌，或打开芳环，形成带有羧基的脂肪族化合物；(3)与不饱和芳香族或脂肪族化合物或某些特殊基团发生亲核反应。 3.2.2 臭氧化污泥减量原理与基本组
6、成 生物处理系统对污染物的去除主要通过微生物的新陈代谢作用，一方面将有机物转化为 CO2，另一方面转化为生物体必需的物质，使生物自身得到增殖。当生物体中的有机碳作为微生物的底物重复上述新陈代谢过程时，污泥的产生量就会减少。臭氧污泥减量技术正是利用这一原理，通过臭氧氧化使污泥絮体破碎，微生物细胞壁溶解，细胞内的物质（如核酸、蛋白质等）释放到环境中来，成为微生物可利用的二次基质，从而削减生物系统内微生物固体总量，甚至没有，从而强化了污泥的隐性生长，实现了污泥减量。 臭氧污泥减量技术一般由三部分组成：(1)臭氧发生器及臭氧氧化系统；(2)生物处理系统；(3)污泥回流系统。臭氧首先使部分污泥溶解，溶化
7、后的泥水混合液再回流到曝气池等生物氧化系统被生物二次利用，从而使整个污水处理系统向外排放的生物固体量达到最少，甚至不排放，从源头上控制污泥产生量，达到“绿色生产”的目的。 4 臭氧污泥减量技术国内外研究进展 4.1 国内研究进展情况 王正等人2在污泥初使浓度（MLSS）限定为 4g/L，7g/L，11g/L，在臭氧尾气浓度控制在 0.1mg/L，传质效率为 95%的状态下探讨了不同浓度下臭氧氧化过程中各项参数的变化，其中，MLSS 和 MLVSS 均呈线性下降趋势，按照其准线性回归方程的斜率计算 MLVSS 的下降速率分别为-0.0452,-0.0299 和-0.0438。在分别对比初始 MI
8、SS 为 4gL 和 7g/L，MISS为 4g/L 和 11g/L 的情况，得出结论，如臭氧投量基本相同，相应的MLVSS 的下降速率却明显降低，说明 MLVSS 的下降速率随着初始污泥浓度的升高而降低。随着臭氧投量明显增加，MLVSS 的下降速率却基本相同，说明增加臭氧投量可以明显提高 MLVSS 的下降速率。 孙德栋等人3以 A/O 法考察了臭氧氧化对对污泥表关产率系数的影响，反应器的污泥表观产率系数，用每毫克降解的溶解 COD(COD)所产生的悬浮固体(SS)来计算。随着污泥氧化比例的增大，污泥表观产率系数随之降低。在氧化比例分别为 10%、20%、30%时，对照系统平均污泥表观产率系
9、数分别为 0.25、0.24、0.24，氧化系统平均污泥表观产率系数为 0.19、0.13、0.064，污泥减量分别达到 24%、46%、73%。金洪瑞4等首先研究了臭氧对污泥浓度、污泥活性、污泥中的有机物及活性污泥微生物数量的影响。指出当臭氧投加量达到 100mgO3/gSS 以后，MLSS 和MLVSS 才显著快速下降, 而臭氧投加量低于 100mgO3/gSS 时，污泥的活性就有很大程度的降低。 。 4.2 国外外研究进展 Yasui 等人5在早在上个世纪 90 年代，就提出了将臭氧与传统的活性污泥法相结合的污泥减量化技术。同时也证明了当曝气池中日臭氧投量为 10mgO3/gMLSS 时
10、，剩余污泥的产量将减少 50%。在采用该项技术对某制药废水进行为期 10 个月的连续试验后证明，该污水处理系统基本无剩余污泥排放。Yasui 指出臭氧氧化的效果与臭氧的浓度及臭氧与污泥的接触时间有很大关系，臭氧化污泥量应占总回流污泥量的三分之一左右，比例过大则会使污泥的活性降低，污泥中无机物质过多，生物系统的运行效果变差；比例过小，会产生剩余污泥，不能使污泥的增加量为零。 为了进一步考察回流的臭氧化污泥对系统中反硝化的影响，Dytczak等人6在 SBR 反应器中进行了实验研究，在交替式缺氧/好氧运行中的缺氧段回流臭氧化污泥，臭氧投量由 0.01mgO3/mgTSS 到0.08mgO3/mgT
11、SS，剩余污泥氧化比例由 5到氧化比例为 20的过程中，最终出水水质与参照系统的出水水质相比，硝酸盐浓度线性降低，硝酸盐利用率（NUR）改变明显，NUR 明显提高，反硝化率提高了 60%。这表明随着氧化比例的增大，反硝化能力随之提高。 由于臭氧作用，致使污泥溶解液中磷酸盐含量大量的提高，Cloete 等人7指出，由于细胞的细胞膜主要以磷酸脂存在，臭氧在溶胞前首先与细胞表面接触破坏细胞膜，使磷酸脂大量溶解，从而导致污泥溶解液中磷酸盐含量提高。 5 结语 污泥臭氧化减量技术很容易和现有的污水处理系统进行结合使用，不仅出水水质不会受到太大的影响，且经臭氧化后的污泥回流至反应器中能提高系统的反硝化能力
12、，臭氧化还改善了污泥的沉降性能，大大降低污泥的含水率，从而减轻了后续处理的负担。因此污泥臭氧化减量技术具有很广阔的应用前景，但目前这方面的研究还主要处于理论研究和小试阶段，关于臭氧联合工艺的运行参数优化及其在不同的废水处理领域运用条件的研究还比较少，今后的研究应着重于臭氧联合工艺的运行参数优化及其在不同领域的运用。 参考文献 1.顾国维.水污染治理技术研究.上海:同济大学出版社,1997, 276322. 2.王正，王琳，王宝贞等. 臭氧污泥减过程中混合液各参数的变化J. 城市环境与城市生态，2004,20(3)：1114. 3.孙德栋，王琳，黄海萍.利用臭氧氧化实现污泥减量J.水处理技术，2
13、006，32（6）：48-51. 4.金瑞洪，NG Wun Jern. 臭氧对活性污泥特性影响研究 J.环境污染治理技术与设备，2004，5(9)：4850. 5.Yasui H, Shibata M. An innovative approach to reduce excess sludge production in the activated sludge process J. Water Science & Technology,1994,30(9)：1120. 6.BhlerM,SiegristH.Partial ozonation of activated sludge to reduce excess sludge,improve denitrification and control scumming and bulking.Water Science and Technology,2004,49(10):4149 7.Cloete, T.E., Oosthuizen, D.J., 2001. The role of extracellularexpolymers in the removal of phosphorus from activatedsludge. Water Res. 35 (15), 35953598.
