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1.3.1 生物干化污泥
生物干化污泥由脱水污泥(湿度80%)通过生物干化过程得到。经过生物干化过程脱水污泥内部的自由水或毛细水、结合水等被去除,生物干化污泥具有了丰富的微孔结构、大量的自由空域,繁殖了大量高温微生物并具备了极强的吸水性。在生物蒸发过程中,含有大量高温微生物的生物干化污泥为废水提供接种微生物和结构支持,废水则为微生物提供营养物质,且生物干化污泥中微生物种群结构丰富,具有较强的抗击废水中有毒物质的能力。由于脱水污泥内的BVS在生物干化过程中未被完全降解,所以用生物干化污泥作生物蒸发膨胀剂和微生物载体,当废水中的VS质量浓度达到120 g/L时,由废水和生物干化污泥内的BVS产生的代谢热可完全蒸发废水中的水分。
1.3.2 生物膜海绵
聚氨酯海绵价廉、质轻(密度为28 g/L),自身无异味,孔隙率可达95%,可为微生物的栖息生长提供足够大的比表面积。而且其性质结构稳定,无生物毒性,耐老化,可进行回收和重复利用,实现对废水的长期连续处理。
在用生物膜海绵作膨胀剂和微生物载体时,首先需将聚氨酯海绵挂膜培养形成生物膜海绵。将绞碎的聚氨酯海绵放入接种有活性污泥且有曝气的合成废水中,水中的悬浮物及微生物被吸附于聚氨酯海绵表面上,微生物利用有机底物生长繁殖,逐渐在海绵表面形成一层黏液状的生物膜(EPS和菌体)。这层生物膜具有生化活性,又进一步吸附、分解废水中的有机物。将附着生物膜的海绵水分挤干,便可将其作为生物蒸发的膨胀剂和微生物载体。但生物膜海绵自身无BVS,在生物蒸发过程中对高浓度有机废水没有碳源补充,因此在用生物膜海绵作膨胀剂和微生物载体处理废水时要求废水中的VS质量浓度达到200 g/L 。
1.4 生物蒸发与好氧堆肥、生物干化
与生物蒸发相比较,好氧堆肥和生物干化也有去除物料水分和降解有机物的作用,且三者原理都是利用生物能,运行机理有很大的相似之处,但实际应用中三者在工艺目的和工艺参数方面有很大区别。表2是生物蒸发、好氧堆肥及生物干化3种工艺的比较。
表 2 生物蒸发、好氧堆肥及生物干化的比较
好氧堆肥的主要目的是固废的资源化和无害化,通过好氧发酵将固体废物中的有机物质向稳定的腐殖质转化,杀死病原体和寄生虫卵,钝化重金属,生成成熟稳定、满足土地安全施用标准的有机肥,此外稳定后的市政固体废物可减少土地填埋处理过程中渗滤液和填埋气体的产生;生物干化旨在最短停留时间内对废物进行预处理,通过去除物料水分提高能量密度,且保留大部分有机质的化学氧化总热值,以增加固废回收燃料(SRF)热值,同时废物的减容减量也利于短期的储存和运输。相比好氧堆肥和生物干化,生物蒸发作为高浓度有机废水处理的一项新技术,属于水处理范畴,其主要目的是在去除废水中水分的同时削减废水中的污染物质,蒸发后剩余的添加剂可以循环作为膨胀剂和微生物载体。
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