活性污泥污水处理工艺好氧单元剩余污泥产率降低的方法

摘要

一种活性污泥污水处理工艺好氧单元剩余污泥产率降低的方法，包括向好氧单元的进水中加入化学解偶联剂。化学解偶联剂为组合物，组分包括：3，3，4，5-四氯水杨酰胺；硅藻精土；沸石粉。当3，3，4，5-四氯水杨酰胺为1重量份时，硅藻精土为0.05～1.0重量份，沸石粉为0.05～1.0重量份。以3，3，4，5-四氯水杨酰胺计，进水中化学解偶联剂的加入量控制为1～4mg/l。本发明的积极效果十分明显，体现在污泥减量的效果更佳，如达到同样的污泥减量率，投加的TCS可以减少20～60％；COD去除率基本不受影响。

说明书

技术领域

本发明涉及一种使活性污泥污水处理工艺好氧单元剩余污泥产率降低的方法，该方法通过向好氧单元进水中加入化学解偶联剂，以解偶联法来降低活性污泥污水处理工艺好氧单元剩余污泥的产率。

背景技术

活性污泥法是目前应用最广泛的污水(包括城市污水或工业污水)生物处理技术，虽然该工艺技术有很多的优点，如基建投资少，处理效果好，运行稳定等，但是它也存在一个显著的缺点，即在运行过程中会产生大量的剩余污泥。剩余污泥的处理成本相当高，一般会占到了污水厂运行总费用的25％～65％，因此，活性污泥污水处理工艺降低或减少剩余污泥的产生率一直是很受关注的课题。根据不同的污水水质，具体的活性污泥处理工艺会有多种单元进行组合，而剩余污泥主要产生于好氧单元。已有常用的污泥减量技术主要包括延时曝气法、纯氧曝气法、生物捕食法、好氧或厌氧消化法和解偶联法等，尽管这些方法各自都存在明显的优点和不足，但相对而言，其中解偶联法因不增加或不改变原有工艺的单元组合，实施方便，尤其是降低污泥产率的幅度最大，因而应用最为广泛且更具发展前景。

在活性污泥法中，微生物是以废水中的污染物质(基质)作为生长的碳源和能源来将污染物从废水中去除，显然微生物生长与基质利用相关，而微生物的合成还需要能够与之相耦合的能量以形成新的细胞，这种能量主要由三磷酸腺苷(ATP)提供。ATP则主要是微生物分解代谢过程中通过二磷酸腺苷(ADP)的氧化和磷酸化生成，正常情况下，氧化反应和磷酸化反应是偶联的，即微生物将污染物质氧化的过程中同时伴随着ADP转化成ATP的磷酸化过程。解偶联法是向系统中投加化学药剂-解偶联剂，使氧化和磷酸化之间存在的偶联关系解除，抑制生成ATP的磷酸化反应的进行，从而使微生物合成代谢减少以达到降低微生物产率的目的。

解偶联法中解偶联剂的性能至关重要，现有技术中常用的解偶联剂有2，4-二硝基苯酚、三氯苯酚、2，4-二氯苯酚和3，3，4，5-四氯水杨酰胺(TCS)等。其中TCS因对剩余污泥的减量作用最为显著而使用最为广泛，在某些活性污泥处理工艺中，污泥的产量最多能减少40％，例如《Utilization of a metabolic uncoupler 3，3’，4’，5-tetrachlosalicylanilide(TCS)toreduce sludge growth in activated sludge culture》(Water Res，2002，36(8)：2077-2083)一文中所介绍的。尽管所有的解偶联剂都有一个共同的缺点，即加入系统后会使得污泥的活性降低，然而TCS的这一缺点更为显著，对微生物的“杀伤”作用相对更大，这或许是TCS无法彻底取代其它解偶联剂的最主要原因之一。

发明内容

本发明提供了一种活性污泥污水处理工艺好氧单元剩余污泥产率降低的方法，它采用了一种以3，3，4，5-四氯水杨酰胺(TCS)为主要成分的复合的解偶联剂，能有效地解决现有技术中因TCS加入污水处理系统而导致污泥活性降低这一技术问题。

以下是本发明解决上述技术问题的技术方案：

一种活性污泥污水处理工艺好氧单元剩余污泥产率降低的方法，该方法包括向好氧单元的进水中加入化学解偶联剂。该化学解偶联剂为组合物，组分包括：

3，3，4，5-四氯水杨酰胺；

硅藻精土；

沸石粉。

各组分的配比为：当3，3，4，5-四氯水杨酰胺为1重量份时，硅藻精土为0.05～1.0重量份，沸石粉为0.05～1.0重量份。

以3，3，4，5-四氯水杨酰胺计，进水中化学解偶联剂的加入量控制为1～4mg/l。

按常理，上述好氧单元至少依次包括一个曝气工段和一个沉淀工段。污水先于曝气工段中与活性污泥均匀混合，污泥负荷控制为0.3～6kgBOD₅/(kgMLVSS·d)，曝气工段中曝气充氧，溶解氧控制为0.5～4mg/l，污水于曝气工段中的停留时间控制为0.5～8hr，随后于沉淀工段中进行泥水分离。

上述化学解偶联剂各组分的配比中：当3，3，4，5-四氯水杨酰胺为1重量份时，硅藻精土最好为0.1～0.5重量份；沸石粉最好为0.2～0.8重量份。

上述化学解偶联剂中硅藻精土的比表面积一般取30～60m²/g；沸石粉的粒度一般取40～100目。

本发明适用任何含有好氧单元的活性污泥法污水处理系统，如由单级或多级的好氧单元、单级或多级的好氧/厌氧交替单元构成的系统。

在好氧单元中，污水与污泥相互间并非处于均相的混合状态，尽管存在曝气的机械搅拌作用，但污泥还是以胶团颗粒的形态为主悬浮于系统中。发明人在实验中发现，TCS对微生物的“杀伤”作用与TCS在水相中的浓度极为相关，浓度愈高“杀伤”作用愈大。而TCS的解偶联作用则与TCS在污泥胶团颗粒中的浓度极为相关，浓度愈高解偶联作用愈大。

本发明的实质是采用了一种复合的解偶联剂，它由TCS、硅藻精土及沸石粉按一定的比例混合配制而成。发明人在实验中观察到，由于硅藻精土及沸石粉具有较大的孔隙率和比表面，对TCS不仅具有较强的吸附作用，而且吸附容量很大。当TCS、硅藻精土及沸石粉按一定的比例混合后，硅藻精土及沸石粉如同载体一样吸附负载了TCS，形成一种“负载型”的复合解偶联剂，并且负载于“载体”上的TCS在水中并不像单纯的TCS那样会迅速“溶解”，而以相对较低的速率缓慢释放，因此可将这种“负载型”的复合解偶联剂视作“缓释的”TCS。发明人通过进一步的实验发现，与单纯的TCS相比，当这种“负载型”的TCS投入系统后在污水的溶解速率明显减缓，因此在污水水相中的浓度大为降低。另一方面，由于硅藻精土及沸石粉颗粒很易与污泥胶团颗粒集聚溶合，它们集聚溶合后TCS将缓慢地释放“溶入”污泥胶团内，使得污泥胶团内能获得较高的TCS浓度。

以上就是本发明采用的复合的TCS解偶联剂在保持优良的污泥减量性能的同时能够明显降低对污泥活性的减弱作用的机理。故与现有技术相比本发明的积极效果十分明显，具体体现在以下两点：

1)污泥减量的效果更佳，如达到同样的污泥减量率，投加的TCS可以减少20～60％；

2)COD去除率基本不受影响。

下面将通过具体的实施例来对本发明作进一步的说明，在实施例中，污泥减量率的定义为：

其中，污泥产率I为好氧单元中不投加解偶联剂的污泥产率，污泥产率II为好氧单元中投加解偶联剂后的污泥产率。

由于本发明的关键在于对采用的解偶联剂进行了改进，而其它的工艺流程或参数与现有技术基本相同，因此实施例将注重解偶联剂组成及其投加量的列举。

具体实施方式

【实施例1～8】

处理的污水为炼油污水，经隔油、混凝浮选处理，进水的水质为：

COD          575mg/l

pH值         8.2

采用序批式活性污泥法(SBR工艺)进行处理，反应器容积为8m³，工序依次包括：进水-好氧反应-沉淀-滗水-厌氧(循环往复)，好氧反应工序的运行工艺条件为：

污泥负荷                0.4～0.9kgBOD₅/(kgMLVSS·d)

反应温度                20～30℃

溶解氧                  2～4mg/l

污水中解偶联剂加入量    见表1

(以TCS计)

各实施例采用的解偶联剂按所需的比例进行配制，取比表面积为30～60m²/g的硅藻精土以及粒度为40～100目的沸石粉，TCS、硅藻精土和沸石粉的重量比见表1。解偶联剂先用工业水搅拌至形成悬浮液，配制浓度为2～4g/l，然后随进水进行投加。

【实施例9～16】

处理的污水为乙二醇生产污水，进水的水质为：

COD             2050mg/l

pH值            6～9

采用AB活性污泥法工艺进行处理，流程依次包括：进水-A段高负荷好氧处理-中间沉淀池-B段低负荷好氧处理-最终沉淀池-排水，中间沉淀池和最终沉淀池的部分污泥分别回流至各自发好氧池，剩余污泥排放。实施例9～16针对污泥产率较高的A段高负荷好氧单元(包括A段高负荷好氧处理和中间沉淀池)进行污泥减量处理，运行工艺条件为：

污泥负荷                  2～4kgBOD₅/(kgMLVSS·d)

反应温度                  20～30℃

溶解氧                    0.5～1mg/l

污水中解偶联剂加入量量    见表1

(以TCS计)

【比较例1】

除使用的解偶联剂为单纯的TCS外，其余同实施例1～8。

【比较例2】

除使用的解偶联剂为单纯的TCS外，其余同实施例9～16。

各实施例和比较例的试验测试结果见表2

表1.

  解偶联剂加入量  (以TCS计)(mg/l)  TCS∶硅藻精土∶沸石粉  (重量比)  实施例1  4.0  1∶0.05∶0.05  实施例2  3.1  1∶0.1∶0.2  实施例3  2.4  1∶0.2∶0.5  实施例4  2  1∶0.4∶0.6  实施例5  1.7  1∶0.5∶0.8  实施例6  1.6  1∶0.6∶0.9  实施例7  1.4  1∶0.8∶1  实施例8  1.3  1∶1∶1  实施例9  3.6  1∶0.05∶0.05  实施例10  3.1  1∶0.1∶0.2  实施例11  2.4  1∶0.2∶0.5  实施例12  2  1∶0.4∶0.6  实施例13  1.7  1∶0.5∶0.8  实施例14  1.6  1∶0.6∶0.9  实施例15  1.4  1∶0.8∶1  实施例16  1.0  1∶1∶1

  解偶联剂加入量  (以TCS计)(mg/l)  TCS∶硅藻精土∶沸石粉  (重量比)  比较例1  4  -  比较例2  4  -

表2.

  COD去除率  (％)  污泥减量率  (％)  实施例1  46.3  43.9  实施例2  51.1  45.6  实施例3  59.5  48.3  实施例4  54.7  43.3  实施例5  53.9  42.9  实施例6  47.2  42.5  实施例7  50.3  41.7  实施例8  50.8  39.6  实施例9  38.7  42.6  实施例10  54.1  48.6  实施例11  64.8  50.3  实施例12  57.7  47.3  实施例13  53.6  46.9  实施例14  47.6  45.4  实施例15  50.3  42.1  实施例16  58.3  40.9  比较例1  25.2  39.6

  COD去除率  (％)  污泥减量率  (％)  比较例2  17.2  43.2