碱解耦合臭氧氧化对焦化污泥减量化过程分析

书第７期收稿日期：２０１９－０１－１３基金项目：广州市民生科技攻关项目（２０１８０３０３００３３）作者简介：林冲（１９８５—），男，湖北武汉人，博士研究生，主要研究方向为水污染控制原理。碱解耦合臭氧氧化对焦化污泥减量化过程分析林冲１，郭１，廖建波２（１．仲恺农业工程学院城乡建设学院，广东广州５２１６０６；２．东莞理工学院生态环境与建筑工程学院，广东东莞５２３８０８）摘要：采用臭氧氧化对焦化污泥进行减量化研究，对比直接臭氧和碱解耦合臭氧两种方式的处理效果。实验结果表明：在直接臭氧与臭氧碱解条件下，ΔＭＬＴＳ和ΔＭＬＶＴＳ随臭氧投加量的增加会增长，臭氧碱解时，ΔＭＬＴＳ和ΔＭＬＶＴＳ的变化更加明显，污泥浓度持续降低，焦化污泥可实现污泥总量下降的目的。分析数据发现破解污泥上清液相中总磷、多糖和蛋白质的浓度逐渐上升，上清液中ｐＨ值逐渐下降。臭氧碱解对硝酸盐的积累明显高于直接臭氧氧化过程，上清液中的总氮浓度会保持较高的浓度，臭氧与臭氧碱解过程对氨氮的完全氧化导致硝酸盐氮的浓度不断增加。碱解耦合臭氧氧化对焦化污泥减量化过程是污泥结构性物质解析、释放和溶解的过程。关键词：焦化污泥；减量化；臭氧氧化；碱解；过程分析中图分类号：Ｘ７０３文献标识码：Ａ文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）０７－０１９９－０５ＰｒｏｃｅｓｓＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｏｋｉｎｇＳｌｕｄｇｅＲｅｄｕｃｔｉｏｎｂｙＡｌｋａｌｉ－ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓＣｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈＯｚｏｎａｔｉｏｎＬｉｎＣｈｏｎｇ１，ＧｕｏＸｉｕ１，ＬｉａｏＪｉａｎｂｏ２（１．ＺｈｏｎｇｋａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５２１６０６，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｏｎｇｇｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｏｎｇｇｕａｎ５２３８０８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｒｅｃｔｏｚｏｎｅａｎｄｏｚｏｎｅｃｏｕｐｌｉｎｇａｌｋａｌｉｕｓｅｄｆｏｒｃｏｋｉｎｇｓｌｕｄｇｅｒｅｄｕｃｉｎｇｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ，ｔｈｅΔＭＬＴＳａｎｄΔＭＬＶＴＳｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｏｚｏｎｅｄｏｓｉｎｇｑｕａｎｔｉｔｙｕｎｄｅｒｂｏｔｈｄｉｒｅｃｔｏｚｏｎｅａｎｄｏｚｏｎｅｃｏｕｐｌｉｎｇａｌｋａｌｉ，ａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅΔＭＬＴＳａｎｄΔＭＬＶＴＳｗｅｒｅｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓ．Ｔｈｅｓｌｕｄｇｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｃｏｎｔｉｎｕａｌｌｙ．ＴｈｅＴＰ，ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅａｎｄｐｒｏｔｅｉｎｗｅｒｅｇｒａｄｕａｌｌｙｒｉｓｉｎｇ，ａｎｄｐＨｗａｓｇｒａｄｕａｌｌｙｄｅｃｌｉｎｅ．ＴｈｅＮＨ４－Ｎｗａｓｏｘｉｄｅｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｌｅａｄｉｎｇｔｏｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｔｈｅｎｉｔｒａｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．Ａｎｄｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒａｔｅａｔｔｈｅｋｉｎｄｏｆｏｚｏｎｅｃｏｕｐｌｉｎｇａｌｋａｌｉｗａｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｋｉｎｄｏｆｄｉｒｅｃｔｏｚｏｎｅ．Ａｌｋａｌｉ－ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈｏｚｏｎａｔｉｏｎｉｓａｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｒｅｌｅａｓｅａｎｄｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｓｌｕｄｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｋｉｎｇｓｌｕｄｇｅ；ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ｏｚｏｎｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ａｌｋａｌｉｓｏｌｕｔｉｏｎ；ｐｒｏｃｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓ焦化废水是一种典型的有毒难降解有机废水，具有有机物种类丰富、浓度高、毒性大、富氮寡磷等特点［１］。活性污泥法结合深度处理的组合工艺是处理焦化废水的常用水处理技术。剩余污泥是生物法处理废水时的必然产物。预计产生的污泥量为４．５×１０６ｔ／ａ，到２０２０年预计产生干污泥量为５．４×１０６ｔ／ａ［２］。焦化废水处理过程中产生的剩余污泥中含有种类丰富的有机物、重金属和病原微生物［３］，使得污泥的处理和利用面临着巨大的环境压力。研究如何减量化焦化污泥具有较强的实践意义。剩余活性污泥主要由悬浮的污泥絮体构成，而絮体是由大量的分散微生物细菌通过胞外聚合物、阳离子（如钙、镁）和其他细颗粒构架而组成。胞外聚合物的两个主要来源为微生物的新陈代谢和自溶，主要成分为各种类型的高分子物质，如蛋白质、多糖、ＤＮＡ等聚合物［４］。胞外聚合物是仅次于活性污泥微生物细胞和水分的污泥絮体的第三大组成部分，其填充并且形成了活性污泥细菌之间的空间，形成污泥絮体的结构，占污泥总有机物的比例在５０％～９０％之间。絮体中总的胞外聚合物质量占活性污