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城市污水处理厂在运用活性污泥法的同时会产生大量剩余污泥,处理处置这些剩余污泥花费高昂,而且在处理处置过程中会造成相当程度的二次污染。目前的污泥的处置技术都无法达到经济性、实用性和环境安全性的和谐统一,而且随着中国法律法规对污泥处置的安全性要求越来越严格,实现污泥源头减量化从而减少后续处置和环境的压力已经成为我国环境工程研究的新课题。
好氧—沉淀—缺氧工艺(OSA)有很好的活性污泥源减量化效果。此课题在考察以前和现有的污泥减量化技术工艺研究的成果上,提出了基于SBR系统的OSA工艺(SBR—OSA),并在实验研究中,建立了两套对照SBR模型实验系统,一套插入厌氧反应器改造为SBR—OSA污泥减量化工艺,一套为普通SBR工艺作为实验对照组。通过纵向和横向对比考察两工艺系统出水水质和各工艺单元污泥性质,探讨分析了SBR—OSA工艺的污泥减量化效果,以及污染物去除机制和污泥减量化机理。
研究发现,SBR—OSA较之普通SBR工艺可实现39.8%的污泥减量率;但若考虑其较高的固体累积损耗,只能实现12.2%的污泥减量化效果。SBR—OSA工艺系统中好氧反应器由于生物量偏少,导致出水SS恶化程度较高,进一步使其出水水质各污染指标偏高,对污染物实际去除效率造成一定影响。
较之普通SBR,SBR—OSA好氧反应器对P、K、Na、Mg、Fe、Al有较高的沉积物累积效应。而对Ca的沉积物累积和对P的出水累积效应OSA则弱于普通SBR。
厌氧环境中可溶性Al和Fe含量的增加来自于胞外有机物的离解释放,该机制对SBR—OSA工艺厌氧反应器中的污泥削减有一定贡献。
SBR—OSA工艺的污泥减量化作用大部分通过厌氧消化与隐性增长机理的共同作用得以实现:污泥中好氧微生物在厌氧反应器厌氧环境中死亡溶胞,通过厌氧发酵将一部分溶胞物质和可溶性胞外聚合物转化为CO2,污泥量得以削减,实现46%的浓度削减率与44.9%的污泥tCOD削减率。剩下的有机会回到好氧环境,其他微生物利用这些有机物隐性增殖,在表观上降低了污泥产率,从而实现污泥减量化的效果。
此课题还通过探索性试验研究,找到了一套适合于本系列研究的、简便高效的,提取污泥中微生物群落DNA、并对此做PCR扩增的操作方法,以及相应的应用条件。