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百年活性污泥法面临革新

2014-11-25 11:51来源:中国建设报作者:王洪臣关键词:污水处理活性污泥污水处理厂收藏点赞

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活性污泥法的革新替代技术在哪里?

污水处理的主要功能是去除有机物和无机营养物质,前者导致水体黑臭,后者则是富营养化的根源。活性污泥法将50%左右的有机物分解成水和二氧化碳,另一部分合成为生物菌体,在“以能量摧毁能量”的同时,产生大量难以处理的生物污泥。

因此,人们很自然地希望污水处理首先是对有机物进行厌氧产能或分离后厌氧产能,而不是好氧氧化分解与合成。如果有机物首先被分离或处理,污水中将会留下待处理的无机营养物质。无机磷通常可通过生物或化学过程实现高效去除,不存在技术障碍,问题主要集中在无机氮的去除。氨氮通常通过硝化和反硝化过程转化为氮气脱出,硝化过程需要大量能耗,因此人们一直在探求低能耗硝化工艺。另外,反硝化过程需要消耗大量碳源,如果有机物首先被分离,反硝化则无法进行。

综上,如果存在低能耗和低碳源需求的脱氮技术,污水处理过程将发生重大变化:采用产能的厌氧处理替代高能耗的好氧处理,首先将有机物去除并回收能量,进而再将无机氮进行低能耗去除。厌氧氨氧化现象的发现、研究以及实践有可能让这一设想变为现实。

欧美几个大型课题组近几年开展了厌氧氨氧化主流应用的大量小试和中试研究,提出一些解决对策,初步证明了厌氧氨氧化主流应用的可行性。随着各地研究与实践的不断深入,人们必将克服主流厌氧氨氧化技术瓶颈,主流厌氧氨氧化技术的规模化应用可以预期。

近两年,采用厌氧膜生物反应器对污水直接进行厌氧处理成为研究热点,多采用厌氧流化床膜生物反应器。研究表明,在常温下,若待处理污水在反应器内的平均停留时间为6小时 10小时,70% 75%的有机物可转化为甲烷,约15%转化成污泥,污泥产率仅为好氧处理的1/3。由于出水有机物浓度与好氧工艺基本接近,因此有人将该工艺称之为厌氧二级处理。

但是,厌氧流化床膜生物反应器也存在一些技术缺陷或需要解决的问题:一是存在膜污染,由于低产泥量和流化状态会有所减缓,但膜通量不能高于8L/m2/hr,远低于好氧膜生物反应器;二是污水中的硫酸盐10%以上被反硫化成硫化氢,增加了气体脱硫的成本;三是超过30%的甲烷在常温或低温时,能溶解在水中,需要设置吹脱单元将之吹脱岀来。

综上,可能替代活性污泥法的未来污水处理工艺是碳氮两段法:要先对污水中的有机物进行分离,分离出的污泥通过厌氧消化产生甲烷,或对污水直接进行厌氧处理产能,分离后含有氨氮的污水通过主流厌氧氨氧化进行脱氮。按理论估算,采用活性污泥法,处理1人口当量的污染物需要耗电44瓦时,而采用上述碳氮两段法,处理1人口当量的污染物将产生24瓦时能量,从而使污水处理厂真正成为“能源工厂”,且污泥产量仅为活性污泥法的1/4。

原标题:百年活性污泥法面临革新
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