污泥消化液旁侧生物处理技术发展现状-张亮

过去的十几年中，污水处理程度随着城市化进程显著提高，同时污水处理中产生的污泥数量也不断增加。城市污泥含有大量的有机物和有害物，处置前必须有效处理。城市污泥厌氧消化技术具有回收能源，杀灭病原菌，体积减量约30%[1]等优点，在实际的污泥处理中得到广泛的应用。污泥厌氧消化过程中，微生物通过脱氨基作用将部分氨氮释放到上清液中，导致污泥消化液（包括污泥厌氧消化上清液和后续的消化污泥脱水液）氨氮质量浓度达300～1000mg·L-1，COD1000mg·L-1左右，C/N比相对较低。传统方法将污泥消化液直接回流到污水处理厂前端，明显提高了污水处理厂的氨氮负荷，导致出水水质难以达到日益严格的排放标准。采用污泥消化液旁侧处理技术，降低进水氨氮负荷，有利于污水处理厂稳定运行，提高出水水质[2]，因此城市污泥厌氧消化上清液的高效生物脱氮技术成为国内外研究的热点[3-4]。1污泥消化液单独处理的重要性1.1节省基建投资，提高脱氮效率污泥消化液的水量只占全厂的2%，但是氨氮质量负荷占整个污水处理厂的25%左右[5]。污泥消化液氨氮浓度高，水量小，单独处理与回流到反应区的工艺相比，节省占地面积，减少基建投资，更加经济高效。如图1所示，根据污水厂的氮元素平衡[6]，单独处理污泥消化液可以减少主处理区10%～20%的氨氮质量负荷，有利于出水水质的提高。按传统方法将消化液回流到主处理区，氨氮负荷增加，碳源不足的问题进一步突出。为使出水水质达标，新建污水处理厂，必须增加曝气池的体积，延长硝化时间，投资成本显著增加；对于现有污水处理厂需要升级改造，而靠近城区的污水处理厂，由于土地限制，改建和扩建都有很大困难。1.2降低能耗，节约能源污泥消化液的温度可达30～35℃，污泥消化液污泥消化液旁侧生物处理技术发展现状张亮1，彭永臻1，2，张树军2，3，王淑莹2（1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090；2.北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室，北京100022；3.北京排水集团有限公司研发中心，北京100022)摘要：对于有污泥厌氧消化系统的污水处理厂，传统方法将污泥消化液直接回流到污水厂处理工艺前端。由于污泥消化液氨氮浓度高，C/N比低，旁侧处理后再回流到污水厂主反应区，可以节省投资和运行费用，提高污水厂脱氮效果。因此单独处理污泥消化液是常规工艺的有效补充。本文分析归纳了污泥消化液旁侧处理的必要性，阐述了目前各种消化液处理技术的优缺点和实际应用情况，并提出污泥消化液旁侧生物处理技术的发展趋势。关键词：污泥消化液；旁侧处理；生物脱氮；厌氧氨氧化；复合碳源中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1000-3770(2009)11-001-05收稿日期：2009-03-05基金项目：城市水资源与水环境国家重点实验室开放基金资助课题（QAK200802）；北京市科技计划项目（D07050601500000）作者简介：张亮（1986－），男，硕士研究生，研究方向为污水生物脱氮；E-mail：zhangliang_1986@126.com联系作者：彭永臻，教授，博士生导师；联系电话：010-86284547；E-mail：pyz@mails.bjut.edu.cn������������������������������������������������������������������图1污泥消化液旁侧处理的污水处理厂氮素平衡图Fig.1Nitrogenbalancechartofwastewatertreatmentplant第35卷第11期2009年11月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.35No.11Nov.,20091单独处理可利用原水温度提高微生物的活性，并且结合消化液的高氨氮的抑制作用实现稳定的短程硝化，减少曝气能耗和外加碳源，提高处理效率。而污泥消化液回流到主处理区与城市污水混合，高温和其他形成短程硝化的有利条件将不存在。为充分降解增加的进水氨氮，需要延长曝气时间或加大曝气量。在可利用COD耗尽或者浓度很低的情况下继续曝气，微生物内源呼吸作用增强。内源呼吸消耗体内合成的有机物，剩余污泥的VSS/SS质量比下降，导致后续的污泥厌氧消化系统产生的CH4或H2等生物气体量减少，回收的能量也随之减少。污泥消化液单独处理可以避免城市污水处理过曝气，提高回收CH4的效率。1.3提高污水厂处理稳定性城市污水处理中，稳定的pH对硝化反应顺利进行非常关键。污泥消化液氨氮与碱度（以CaCO3计）的质量比在1：3～1：4，充分硝化1gNH3-N则需要消耗7.14g碱度[7]。碱度不足的污泥消化液回流到主处理区降低了污水处理系统的缓冲能力，在氨氮被氧化的过程中pH随着碱度的消耗不断下降，硝化速率在pH降低