高铁酸盐氧化-AO 工艺污泥减量及强化脱氮

文章栏目：水污染防治DOI10.12030/j.cjee.201901090中图分类号X703文献标识码A张彦平,李凌冲,路广平,等.高铁酸盐氧化-A/O工艺污泥减量及强化脱氮[J].环境工程学报，2019,13(12):2870-2877.ZHANGYanping,LILingchong,LUGuangping,etal.Sludgereductionandenhancednitrogenremovalinferrateoxidation-A/Oprocess[J].ChineseJournalofEnvironmentalEngineering,2019,13(12):2870-2877.高铁酸盐氧化-A/O工艺污泥减量及强化脱氮张彦平1，2，*，李凌冲1，2，路广平1，张千11.河北工业大学土木与交通学院，天津3004012.河北省土木工程技术研究中心，天津300401第一作者：张彦平(1978—)，女，博士，副教授。研究方向：污水、污泥处理及资源化利用，E-mail：zyphit@163.com*通信作者NH+4摘要为了减少传统生物处理工艺剩余污泥排放量及强化脱氮效果，设计了高铁酸盐氧化-A/O工艺。以模拟生活污水为处理对象，研究对比了破解后不同回流比对高铁酸盐氧化-A/O工艺的污泥减量和强化脱氮效果的影响，并对出水水质和污泥性能进行了综合评价。实验结果表明：剩余污泥破解回流比r为50%时，污泥产率系数YOBS为0.05g·g−1，剩余污泥量减少最多，为46%；高铁酸盐氧化-A/O工艺对TN和-N去除率分别达到71.7%和88.8%，CFS污泥破解液具有较好的可生化性，可被反硝化菌有效利用，脱氮效果明显提高；该运行工况下，污泥浓度、污泥活性均有所提高，污泥沉降性得到改善。此外，污泥破解液引入系统的Fe3+可在一定程度上提高了TP的去除率。高铁酸盐氧化-A/O工艺能够提高污染物去除率，实现污泥减量同步强化脱氮的目的。关键词反硝化碳源；污泥减量；脱氮；高铁酸盐氧化-A/O工艺随着环保形势的日益严峻，污染物排放标准愈加严格，尤其是导致水体富营养化的氮元素，如北京市最新标准《北京地方水污染排放标准》(DB11/307-2013)规定，污水厂出水TN不得高于15mg·L−1。污水生物处理过程中氮元素的去除是在硝化和反硝化反应共同作用下实现的，但由于我国城镇污水厂进水碳源普遍不足导致反硝化效率低下，使得碳源不足成为制约出水TN达标的重要因素[1]。为解决这一问题，在水厂运行过程中，一般通过投加甲醇等补充碳源的方式提高脱氮效率[2]。然而投加补充碳源不仅增加了运行成本，也会增加剩余污泥的产量[3]。与此同时，在生物处理过程中，微生物将有机物同化为自身细胞物质，以剩余污泥的形式被排出系统。这不仅增加后续污泥处理的成本，还造成了其所含丰富碳源的浪费[4]。在此背景下，研究者们提出多种剩余污泥破解方法并将其作为碳源回用。QIANG等[5]采用臭氧污泥破解液回流至A2/O系统，除磷效果得到明显改善。LIU等[6]研究了污泥水力破解后作为碳源对反硝化速率的影响，发现反硝化速率增加，TN去除率增加。LIU等[7]将碱解发酵污泥破解液作为A2/O系统的反硝化补充碳源，脱氮除磷率均得到明显的提高，并且与传统工艺相比有巨大的经济优势；KONDO等[8]进一步研究了剩余污泥破解回流比对强化反硝化脱氮的影响，发现当污泥破解量为总污泥量9.40%时，剩余污泥排放量减少50%，反硝化效果提高。收稿日期：2019-01-12；录用日期：2019-09-11基金项目：国家自然科学基金资助项目(51608166)环境工程学报ChineseJournalofEnvironmentalEngineering第13卷第12期2019年12月Vol.13,No.12Dec.2019http://www.cjee.ac.cnE-mail:cjee@rcees.ac.cn(010)62941074网络首发时间：2019-10-2114:50:08网络首发地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5591.X.20191021.1334.002.html高铁酸盐作为一种氧化性强、绿色、多功能的新型氧化剂，在污泥处理领域已得到了广泛研究和应用，相关研究[9-11]证实了高铁酸盐具有良好的污泥溶胞性能，能有效地破坏污泥细胞，溶出胞内物质。在氧化破解污泥的过程中，Fe6+可被还原为Fe3+，Fe3+可以改善污泥的沉降性能和脱水性能[12-14]。为实现高铁酸盐的工艺利用，本研究采用复合高铁酸盐溶液(compositeferratesolution，CFS)破解污泥，将破解液回流至A/O系统强化反硝化脱氮，即高铁酸盐氧化-A/O工艺(Ferrateox