污泥好氧消化的动力学关系式及相关问题

2⋯00．．2壬4县沈阳建筑工程学院学报(自然科学版)Apr．2002第18卷第2期JournalofShenya~ArchandclvlEng．Univ{_atmlScience)：18，No2文章编号：1671—2021(2002)02—0132—03污泥好氧消化的动力学关系式及相关问题享亚峰，马辉。．王晓华(1沈阳建筑工程学院市政与环境工程系，辽宁沈阳110015；2沈阳市自来承总公司，辽宁沈阳110004)擒要：在总结国内外污泥好氧消化研究的基础上，对污泥好氧消化活性参数的选择、污泥好氧消化的动力学关系式以及温度、消化时间、污泥龄、pH值等相问题进行了探讨与分析．并得出如下结论：TTc—DHA是描述污泥好氧消化降解性能的最佳活性参散；污泥好氧消化的反应速度与生物量遵循一级反应式；消化时间在l5～25d之间为宜；温度低于20C时，反应常散对温度较敏感；污泥龄越长，反应常散受其影响越小；当pH为7～8时，污泥好氧消化效果最好．关键词：污泥；好氧消化；微生物；动力学中圉分类号：X703．I文献标识码：A污泥好氧处理是近30多年来在延时曝气活性污泥法的基础上发展起来的，其目的在于稳定污泥，减轻污泥对环境和土壤的危害，同时减少污泥的最终处理量．污泥好氧处理是污泥厌氧处理最有效的替代方法，在中小型水厂中应用越来越广泛．目前美国、日本、加拿大等国家都有不少中小型污水厂采用好氧消化处理污泥，仅加拿大的一个省就有20余座小型污水厂采用此方法，特别是丹麦大约有4O％的污泥，使用好氧消化法进行稳定化处理_J】．它的主要优点是初期投资少，运行简单．最终产物量小，无臭味．上清液BOD5的质量浓度较低．但由于需要输入动力，所以，运行费用较高，污泥好氧处理的基本原理就是使微生物处于内源呼吸阶段，此时微生物利用氧气分解生物可降解的有机物质及细胞原生质污泥经氧化后产生挥发性物质(coz、NH3等)．从而使得污泥达到稳定，污泥量大大减少．如果以csH7NO2表示细胞分子式，则好氧处理过程中发生的氧化作用可以表示为：GH7NO-2+502—5C+NH3+2O(I)I活性参数描述污泥好氧消化降解性能的活性参数有多收稿日期：2001一I1一l3基金项目：建设部科技攻关项目(Ol一2—032)作者简介：李亚峰(196o一)．男，教授．种．以往多采用挥发性悬浮固体(vSS)、活性细菌数目(ABN)以及氧摄取速率(OUR)作为活性参数．近几年也有人采用比氧摄取速率(SOUR)和H2s作为污泥好氧消化的活性参数．Reddie等和Warelan等认为氧化还原电位(ORP)与好氧消化中的氧、氨氮水平相关，因此，他们采用ORP描述污泥好氧消化降解性能．吉林建筑工程学院的尹军在这一：面进行了大胆的探索，首次选用了TTC一脱氢酶活性(TIC—DHA)这一生化活性参数来描述和探讨污泥好氧消化的降解性能及其变化规律．研究结果表明，在剩余活性污泥好氧消化中，上述各项活性参数之间存在着良好的相关性，它们均可从不同角度反映出污泥在好氧消化过程中进行生物降解规律性_2J．从分析测定的可靠性和操作上的可行性看，TIC—DHA优于VSS，ABN，OUR，OPR等参敏，因为TTc—DHA的测定不需要昂贵的设备，省时省力，而且测定的灵敏度比较高，TTc—DHA可能会成为污泥好氧消化研究和运行控制中的最佳活性参数．2动力学关系式由于在污泥的好氧消化过程中，微生物处于内源吸收阶段，所以，反应速度与生物量遵循一级反应式．目前最常用的模型是Adams等人建议采维普资讯http://www.cqvip.com第2期李亚峰等：污泥好氧消化的动力学关系式及相关问题133用的模型．该模型假定：}：(2)J+Ⅱ“⋯式中：。丁0——进水中VSS的质量浓度，kg／m3；-丁——在时间t时的VSS的质量浓度，kg／m3；kd——反应常数．因好氧消化池是连续搅拌的，污泥池内完全混合，所以，单位时间内进入池内的挥发性固体减去单位时间内出池的挥发性固体等于池内挥发性固体的去除量(稳态)，即0一=V=kdxV(3)式中：0——污泥流量，m／h；v——消化池容积．m3．由(3)式可得￡=(xo—)／kd(4)t=v／0——消化时间，h如果VSS中存在不可生物降解成分，则：￡=(x0一)／kd(—T)(5)在Adams建议的模型中，假定消化期间下降的仅是樗泥的挥发性悬浮固体的含量．不发生固体性的或者非挥发性固体的破坏[3】．那么上述几个公式就都是在这个假定下推导出来的．但是，Radall研究发现，在消化剩余活性污泥期间，固体性悬浮固体却下降了，这说明Adams模型与实际情况还有些出入．不是完全符合的．为了解决这个问题，就有人提出以活性微生物体和总悬浮固体来描绘好氧消化过程．所谓活性微生物就是总悬浮固体中具有活性的那部分，既包括挥发性