活性污泥法的剩余污泥削减步骤的实施CHUL-HWI PARK1, YOON-SUN BAE1, and GEE-BONG HAN2 韩国 首尔，汉城大学东校区，环境工程 韩国 富川市 京畿道 生物科学与环境工程部，天主教大学在这项研究中,一种活性污泥改工艺即剩余污泥消化一体化反应器(ESDR) 所产生的污泥减量进行了测试。这种耦合了污泥回流管线的ESDR，在嗜热有氧条件提高了细胞群的溶解量。在参考ESDR（没有嗜热微生物接种）水平中观察到的结果是TSS的下降13.76%，而通过测试ESDR（有嗜热微生物）得到的数据是TSS的下降32.09%。这样会显示，在测试期间的48小时，细胞溶解增加18.33%，在两种不同的操作参数下，平均剩余污泥增容比率(值)分别为 51.17%和41.56%。计算得剩余污泥减速比是49.60%,污泥循环比2,但当污泥循环比上升到3时增加到68.97%。污泥体积指标(SVIs)的过程控制与测试值分别为68.4和57.0,显示缺乏任何消极作用的改造污泥沉降特性。出水水质满足国家排水标准要求。关键词:活性污泥,减速比、溶解效果,污水处理简介城市污水处理厂(MSTPs)通常使用生物污水处理工艺为二级处理,处理过程中会产生大量的污泥。大量的污泥处理的要求连续增长是因为全世界在MSTP建设领域的增长。传统的处理方法,如填埋、焚烧、流到海里，因遇到强烈的公众的反对而逐渐通过法规禁止。严格执行环境和法律要求有关污水处理厂污泥的处置问题意味着严重影响MSTPs的运行和维护。因此,处置污泥不同的方法已经被发展,并在这个领域的研究工作努全球增长。各式各样的方法已经过测试,在努力减少多余的污水污泥。这些方法使用一种或多种方法结合的物理的、化学的、生物的原则,通常使用两种策略之一:(1)过剩的污泥的后续处理,(2)通过改变原来的过程减少污泥产量。前者的方法减少了剩余污泥的处置,后者要求降低剩余污泥生产量。多余的污水污泥减量后处理包括污泥热降解、化学意义上来讲,热-碱性过程中,暴露于臭氧、机械的方法,或超声波粉碎处理、相关的生物质循环之前回到曝气池。虽然后处理溶解公认为高效的处理方法、但以上总结的方法因为影响曝气池的效果而需要严格控制。此外,净减少剩余污泥量比处理剩余污泥处置更有效，处理剩余污泥优先于最终处置。传统活性污泥法中微生物家少的原因是溶解速率慢和固体停留时间长。然而,这些问题竟可能的通过加强流程管理而避免，,这也是一种相对较新的方法。一个理想的变更将会是在污泥回流管线上结合一个污泥消化反应器的普通活性污泥法。在这样一个流程中，多余的污泥再回到曝气池之前将接触物理化学或者生物处理。回流污泥的生物会得到高效溶解。在活性污泥法中多余的污泥审查原则指剩余污泥消化反应器(ESDR)中生物溶解率应当减少整个流程的剩余污泥产量。反过来，这样的减少会减少从系统中去除剩余污泥需要；这通常是需要在曝气池中混合液悬浮固体浓度要维持一个相对稳定的水平。因此，通过在一个ESDR中的生物溶解剩余污泥的净减少既是有希望的也是用于MSTPs可行的。作为剩余污泥含有大分子微生物细胞的细胞膜及细胞壁,除非经过预处理,是保持不变的，对污泥生物量是破坏最常见的方法是微生物过程和微生物溶解经消化。嗜热消化过程的优点包括减少剩余污泥中的滞留时间,肠道病原体失活,较高的代谢活动与嗜热微生物在消化池中底物的转化率。因此,尽管这种系统正为能源密集型产业，嗜热过程稳定可靠的缺陷,是一个可持续超过嗜热消化污泥处理过程中,我们认为值得进一步研究。超过50%的污泥有机材料包括大分子蛋白质。耐高温酶,如蛋白酶,能促进污泥中蛋白水解。因此有人提出耐热氧消化可以用来对付特别难处理的有机废物,如果有充足的时间才能适应连续过程。在55嗜热细菌分离中已经被证明,但由于抑制蛋白酶活性，排泄蛋白酶降解的速度在污泥好氧消化固体嗜热过程中降低。它也表明,嗜热分离出细菌在60的活性污泥中对挥发性悬浮固体物(VSS)的溶解降低20 - 30% 。蛋白酶具有较高的反应速率嗜热条件下,有报道说的最重要的组件在污泥水解。在嗜热细菌、芽孢杆菌、蛋白酶和葡糖糖化酶的生产,都被运用到污泥溶解当中。在目前的研究中,结合ESDR而剩余污泥净减少，对污泥回流管线的一个常规活性污泥工艺进行了研究。探讨该方法的效用,方程净值下降的比率和剩余污泥的溶解率得到发展,并开发出减少剩余污泥产生额外的溶解步骤的测试过程,并对比了韩国汉城安装在MSTP活性污泥工艺的控制。在耐热的影响下的有氧条件o下MLSS的溶解,c对澄清池r的沉降特性进行了分析。 出水水质方面也实现国家排放要求,并避免了之前的回归剩余污泥可能是负面影响。图1 .原理图的控制(a)和(b)工艺试验,并对试验过程操作参数对质量平衡的评估。材料和方法实验设计,控制和测试流程在目前的研究中,两个在首尔的实验设计是用来评估你的减少剩余污泥产生的MSTP有效性。设计(a)是控制流程和设计(b)是测试过程。图1显示一个原理设计(a),它由一个坦克和clarifier曝气。图1 b显示的原理图设计(b),它由一个曝气罐,ESDR, 澄清池试验过程不同于控制的结合过程,因为,在考试过程中,一个ESDR污泥回流管线的，当达到稳态条件,测量了这些系统。设计的性能(a)和(b)方面或减少剩余污泥积累进行比较。ESDR矩形曝气是由透明树脂板和丙烯酸盐卷制成，工作体积分别40 L和5 L。每个内胆都装有一个进口和排水阀(出口),也作为一个抽样的检车口。曝气系统构成的一个气泵和圆环形空气扩散器,提供了0.1 - 0.2立方米空气/立方米/分钟,确保溶解氧(做)浓度以上2毫克/升)的坦克和ESDR在曝气。两个槽用温水循环的双层壁反应器、维护的温度ESDR曝气箱在C和6320 - 252C,分别。澄清池的截面积用于二次沉淀 0.05平方米。 污泥泵用来驱动剩余污泥从澄清池进入ESDR和水进入曝气ESDR池。剩余污泥消化反应器污泥减量嗜热细菌的分离、通过这些细菌污泥溶解量在首尔，MSTP获得了污泥应用于该研究。消化池污泥是在632培养箱进行为期5天的有氧条件下，其次,一半的污泥与等体积换上一个新鲜的污泥，这个过程重复5次。污泥培养琼脂稀释和涂抹板含有15%(w /v)脱脂奶培养基，在632条件下培养24小时。一半污泥培养基上含有5克/升酵母提取物、8 g / L为原料,4 g / L氯化钠。632的有氧条件下培养24小时,丰富了培养基分离菌含有嗜储存在4。详细的分离和富集程序可以被发现的地方。在培养基中储存的细菌,每当增容时装进ESDR,并且为了嗜热菌增容也把活性污泥也注入ESDR中，溶解酶的最佳产量是通过嗜热芽孢杆菌在65有氧条件下，综合条件限制在50以下。在回到ESDR之前,剩余污泥是冷却到周围的温度。因此,曝气池中任何作用的溶解酶(关在一个相对较低的温度)是被限制的。操作条件的控制和测试流程控制和测试过程是在不同条件下操作的,包括进流量170 L / d、水力停留时间(HRT)5.7 h,污泥停留时间(SRT)4-10天,和MLSS浓度为1400 - 3500毫克/升。ESDR在632C操作,水力停留时间(HRT)1.5 -1.7天。 在初步操作(方案1),参考ESDR(因此没有细菌)和测试ESDR(试验堆有细菌接种)在批量操作模式来确定solubilization六天的能力。2与协议,将大量的污泥回到ESDR试验过程中维持在两次处理剩余污泥量,最大浓度增加曝气池MLSS的3567毫克/升。3与协议,一定数量的返回输入ESDR污泥在测试过程中维持了118天的处理的三倍数量的剩余污泥,MLSS曝气槽浓度之间举行1700毫克/升)和2000毫克/升),以防止任何降低SRT。因此,而控制过程的操作了在正常活性污泥工艺(A / S)的条件下,利用试验过程进行了两种截然不同的组操作协议(方案2和3)。污泥循环之间的关系及体积减薄率运行过程中进行了监测方案2和3。从质量平衡的剩余污泥推导溶解率和减速比剩余污泥的溶解率和减速比来源于质量平衡数据的边界条件和参数使用如图1所示。结合质量平衡的剩余污泥如图1所示一个控制周期流程,我们得到方程1:Va dXa/dt = Ya Fi (Sbi - Sbe) kd Xa Va - Fwc Xr Fe Xe (1)采用近似稳态流原理和假设方程1中废水的产量没有悬浮物(TSS)方程 2 - 4Va dXa/dt = Ya Fi (Sbi - Sbe) kd Xa VaFwc Xr Fe Xe =0 (2)Fe Xe =0 (3)Fwc = Ya Fi (Sbi - Sbe) kd Xa Va/Xr (4)其中是Fwc是控制过程中剩余污泥流速。结合剩余污泥的质量平衡，回归测试过程如图1 b，随着时间的推移,我们所得到的方程5:Va dXa/dt= Ya Fi (Sbi - Sbe) kd Xa Va Fwt Xr Fe Xe Fs Xr +Fs Xs + Ya Fs Ss (5)采用近似稳态流原理和假设在方程5废水中没有悬浮物(TSS),方程6 - 8:Va dXa/dt = Ya Fi (Sbi - Sbe) kd Xa Va Fwt Xr Fe Xe Fs Xr +Fs Xs + Ya Fs Ss =0 (6)Fe Xe =0 (7)Fwt = Ya Fi (Sbi - Sbe) kd Xa Va Fs Xr + Fs Xs + Ya Fs Ss/Xr (8)其中Fwt是在测试过程剩余污泥的流量。方程8也可以重组，得到流入ESDR剩余污泥的流速(Fs),得到方程9:Fs = Ya Fi (Sbi - Sbe) kd Xa Va Fwt Xr/Xr Xs Ya Ss (9)Fs是流入ESDR剩余污泥的流速, , , and 假定为通过Fwt/Fwc ,( XrXs)/Xr , andSs/Xr给出,相对的,当这些值给出时,我们可以代替方程9,得到方程10和11Fs = Ya Fi (Sbi - Sbe) kd Xa Va Fwc Xr/Xr Ya (10)剩余污泥溶解比() =( Xr Xs)/Xr = 1 Xs/Xr (11)通过定义剩余污泥循环比(f / Fwc)作为流入ESDR污泥流速流量,我们所得到污泥有关减速比的方程12,13Fwc = (1 )/( Ya