剩余污泥厌氧发酵混合物提高低 C/N 污水处理效果

北极星水处理网讯:【导读】随着中国农村城市化进程的不断推进，农村地区的乡镇型污水处理厂迅速发展。在污水生物处理过程中， 较高的溶解性化学需氧量(soluble chemical oxygen demand，SCOD)有利于生物脱氮除磷过程的进行。研究表明，聚磷菌和反硝化菌对碳源的竞争致使碳源不足 是导致污染物去除率低的关键因素。而低碳氮比(C/N) 乡镇生活污水的处理过程中，由于碳源不足，氮和磷的去除受到限制，致使污染物大量残留在水体中，引起严重的富营养化现象。因此，实际污水处理厂通过投加外加碳源，如乙酸钠、甲醇等以提高进水 SCOD 浓度，但这一操作将导致污水处理厂运行费用大大提高。不仅如此，在污水处理厂运行过程中，剩余污泥(waste activated sludge，WAS)作为活性污泥法处理污水的必然产物，因其实际产量大、处置费用高、处理难度大、占地面积大，在农村地区很难得到有效地处理，对环境造成污染。

然而，剩余污泥中含有大量的有机物质，这可能使之成为一种价优且高效的碳源用于污水脱氮除磷系统。1990 年以来，厌氧污泥发酵工艺因其可产生短链脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFAs)，受到广泛关注。已 有研究表明 SCFAs 作为优质碳源，相比乙醇等单一碳源更易被微生物利用。在促进剩余污泥厌氧发酵产 SCFAs 的方法中，酸碱控制被认为是一种简单高效的处 理方法，尤其在碱性条件下，更易产生 SCFAs 并使其累 积，从而获得较高的产酸量，同时大大降低剩余污泥产量。因此，利用剩余污泥碱性厌氧发酵产生的 SCFAs 进行反硝化和释磷，能够解决碳源不足以及剩余污泥处理的双重问题。适用于低 C/N 比乡镇生活污水的处理， 具有广泛的应用前景。

在此基础上，学者对剩余污泥碱性厌氧发酵产物的利用情况进行探讨，现有研究通常将发酵产物进行分离 取其上清液后进行利用，例如将发酵混合物在转速 4 000 r/min 下离心 10 min 后取上清液利用或将发酵混合 物经处理后提高脱水性再过滤利用。然而，在实际操作过程中污泥发酵上清液需要经过长时间沉淀或高速离心 获得，操作困难且能耗较大。为避免以上缺点，本研究对碱性条件(pH 值=10.0±0.2)下长期运行的剩余污泥厌 氧发酵混合物直接用作外加碳源供污水脱氮除磷系统利用的可行性进行评估，探讨了其对反硝化效率、硝化效 率、释磷量、SCOD 利用率等的影响，并对碱性条件下长 期运行的剩余污泥厌氧发酵混合物的最佳投加量进行考察。简化操作步骤，以期为该工艺在低 C/N 比乡镇生活 污水处理中的推广应用奠定基础。

1 试验材料与方法

1.1 污水污泥来源及化学性质

污水取自北京工业大学某家属小区实际低 C/N 比污 水，性质见表 1。剩余污泥取自上述实际污水为处理对象 的中试 SBR 反应器，室温下淘洗 3 次沉淀后使用，浓缩 后的污泥主要成分如表 2。