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臭氧氧化对生化系统的影响分析
来源: 臭氧发生器 发布时间:2021-09-01 浏览次数:

臭氧氧化对生化系统的影响分析
1、对污泥的影响
1.1污泥活性
        臭氧化污泥连续回流,可能对生物处理系统中微生物活性产生不利影响。Nie等人发现在100mg0/gSS的条件下,经臭氧氧化的活性污泥的比耗氧速率低于未经臭氧氧化的活性污泥。生物处理系统中比耗氧速率降低,意味着微生物的活性被抑制,这可能对处理污水的效率产生负面的影响,必须调整诸如臭氧投加量和反应时间之类的操作条件,以避免系统故障。汪鲁等人研究得出,臭氧处理后污泥回流至生物处理系统,对微生物的生物活性无显著影响。
 
1.2沉降性能
        污泥的沉降性能在活性污泥法处理过程中起着至关重要的作用,因为它决定了固液分离的效果,也就决定了二级出水中残留固体的浓度。有研究证实,臭氧氧化污泥回流能使各种反应器的污泥容积指数(SVID下降40%~70%,这表明污泥沉降性得到改善。臭氧的投加量对污泥沉降性能的影响见下表。
        但Demir和Filibeli发现,应用相对较高的臭氧投加量(>30mg0/gTS)可能会使污泥的沉降性能恶化。这可能是因为过量的污泥溶解形成了沉降性能较差的细颗粒。
 
1.3脱水性能
        臭氧对污泥的脱水性能起改善或恶化的作用,取决于臭氧的投加量。有研究显示,较高的臭氧投加量,会使污泥的脱水性能得到改善,这是由于污泥溶解过程中结合水的释放。胶体颗粒和胞外聚合物对水分子有较高的亲和力,会使污泥脱水受到限制。Ding等人发现,当臭氧投加量从100mg 0/g Ss增加到500mg 0/gSS时,污泥的结合水含量降低了50%。同样,Pei等人的研究显示,当臭氧投加量为400mg 0/gSS时,脱水滤饼的体积减少了55%。然而,臭氧投加量较低(<400mgO/gSS),则会使污泥的脱水性能恶化。
        Araujo等人发现,在投加量为100~160mg O3/gTSS的臭氧作用下,污泥的脱水性能有所降低,污泥的毛细吸水时间从151s增加到382s。脱水性能的恶化,可能是由于细颗粒量增加,导致了与结合水接触的表面积增加。
 
2、对出水水质的影响
2.1 COD去除
        在污水处理系统中应用臭氧氧化污泥原位减量技术时,臭氧对出水水质的影响是一个需要重点考查的因素。由于污泥溶解,COD会有所增加。但有研究表明,系统COD去除率并不受影响或只是轻微的下降(5%~10%),出水COD基本稳定。这是由于溶解的COD大部分是可生物降解的,可以在经臭氧化的污泥返回反应器时被快速消耗掉。
 
2.2 N的去除
        污泥溶解会导致含氮物质的释放,它们大部分以有机氮的形式存在。臭氧化污泥的含氮量较高,再循环可能会降低主反应器的脱氮效率。在蒲欣等人的研究中,臭氧化污泥有机氮的释放,使污水中的总氮(TN)增加了10%,分析认为是臭氧破坏了硝化细菌,因此降低了反应器中TN的去除率。由于硝化或反硝化反应的抑制作用,臭氧化后总氮的去除效率降低了10%~20%。
 
不同臭氧投加量下TN的去除率见下表。
 
        有许多研究表明,主要生物反应器的TN去除率仍然可以满足要求。当污泥适应连续臭氧化时,可以使反应器的性能保持稳定。这一现象在Sui等人的研究中得到证实,虽然臭氧抑制了A-0反应器中的硝化作用,但它最终在没有干预的情况下得到了恢复,通过硝化/反硝化作用,去除了被臭氧溶解的含氮化合物。Qiang的研究也显示污泥臭氧化应用于A20工艺,对其脱氮效率是没有影响的。该系统能够处理污泥臭氧化过程中产生的剩余氮,出水TN浓度维持在可接受的水平(10mg/L)。
 
2.3 P的去除
有以下2种臭氧化方式可能对除磷效率产生不利影响:
(1)污泥增溶会释放磷,可能降低出水水质或对生物除磷产生不利影响。
(2)污泥排放量减少可使磷在反应器中积累。潘艳萍在臭氧化处理与SBR联合工艺的实际运行中发现,除总磷外,SBR的其他出水水质的指标未受到明显影响,臭氧投加量为54mg0/gSS和80mg 0/gSS的SBR出水总磷浓度分别为1.15mg/L和2.04mg/L,均达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B的出水要求,需要考虑增设化学除磷的措施。
 
        汪鲁等人的研究表明,臭氧处理后的污泥回流到生物处理系统后,由于系统没有剩余污泥排出,使得磷在系统中逐步累积,导致磷的去除效果下降,需要增加除磷工艺。
 
        顺的研究表明,将臭氧氧化破解后的污泥回流至SBR反应器后,TP的去除效果普遍降低,但将臭氧氧化破解的污泥回流至SBR反应器的曝气段后,污泥回流量越大,污泥回流对生物处理系统TP去除的消极影响就越小。Meng等人的研究表明,臭氧对A20反应器中出水总磷浓度的影响可以忽略不计,他们认为这是研究中臭氧投加量较低(2~20mg 0/mgTSS),从而导致磷的释放量减小的缘故。
  
      作者:刘艳芳,高玮,娄晓月,李功,刘吴的,李再兴
(1.河北科技大学环境科学与工程学院,河北石家庄050018;2.河北省污染防治生物技术实验室,河北石家庄050018;3.河北科技大学建筑工程学院,河北石家庄050018;4.天津市瑞德赛恩水业有限公司,天津300270)