污泥处理处置与资源综合利用技术
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3.2.4 其他污泥调理技术

3.2.4.1 臭氧处理技术

臭氧是一种具有强氧化性的物质,早在20世纪90年代,臭氧处理技术就开始应用于饮用水领域,现已在工业废水处理方面得到了实际应用,最近研究人员还提出了将臭氧应用于城市污泥处理的想法。

臭氧调理污泥的作用机理主要在于强氧化性的臭氧一旦溶于水,即可与许多有机化合物反应,反应方式主要有下列两种:一种是臭氧分子与有机化合物进行直接反应;另一种是通过二次氧化剂如自由激进基进行间接反应。通过以上反应使污泥的稳定性能、过滤性能和脱水性能得以改善。但是臭氧用量对污泥的稳定性能、过滤性能和脱水性能有很大影响,根据Young等研究人员用臭氧调理活性污泥的经济可行性分析,当臭氧用量低于0.2g,污泥的过滤性能反而降低,但是在低臭氧浓度下加入化学调理剂即可提高污泥的过滤性能,同时臭氧对污泥的部分氧化和增溶作用能够改善污泥的生物降解性能,并去除或溶解污泥中有机物质总量的2/3,从而有效地消减剩余污泥量,适用于小型污水处理厂的污泥处理。

3.2.4.2 湿式氧化调理技术

湿式氧化技术适于在高温(临界温度为150~370℃)和一定压力下处理高浓度有机废水和生物处理效果不佳的废水。由于剩余污泥的物质结构与高浓度有机废水相似,因此也可以采用湿式氧化法来处理,即先将剩余污泥置于密闭反应器中,然后在高温、高压条件下向反应器通入空气或氧气作为氧化剂,使污泥中的有机物氧化分解并将其转为无机物。全过程包括水解、裂解和氧化三个步骤,污泥的结构与成分在该过程中被改变,脱水性能显著提高,同时对污泥中固体的去除效果也很好,可氧化分解剩余污泥中80%~90%的有机物,故湿式氧化又称为部分焚烧或湿式焚烧。

3.2.4.3 加惰性骨粒调理

惰性骨粒在污泥压滤脱水过程中可以起到骨架作用,抵抗污泥滤饼的压缩并维持污泥中较大的孔隙度和渗透性能,从而为压滤脱水提供充足的通道。因此,在污泥中加入惰性骨粒的调理技术也可提高污泥的脱水效果。目前研究较多的是褐煤作为惰性骨粒,并与聚合高分子电解质联合应用于污泥脱水中,例如K.B.Thapa等研究人员对褐煤作骨料与聚合电解质絮凝剂联用处理污泥的研究,均证明了加入惰性骨粒对改善污泥脱水性能的影响。除了褐煤之外,其他的含碳物质,如木炭和煤炭等也常作为骨粒;此外,生活垃圾焚烧飞灰、水泥炉灰渣、石膏、甘蔗渣和木屑等惰性物质作为污泥骨料的应用也有报道。

3.2.4.4 污泥调理联用技术

由于各项调理技术单独使用时均存在一定的缺陷,因此为了更好地达到调理效果和效率,近年来出现了联用技术。污泥调理技术的联用能融合各项调理技术的优点,取长补短,例如物理调理和化学调理技术的联用技术,与单独采用物理调理技术相比,能耗更低,而与单独采用化学调理技术时相比,化学药剂使用量更省,并且更有利于降低环境污染;将微生物絮凝剂与化学絮凝剂联合使用,不仅能获得更好的净化效果,而且可大大降低絮凝剂使用量。

在联用技术中,研究人员对超声波与其他调理技术联用的研究较多。超声波与电解联用调理污泥与超声波单独调理相比,不仅可加速污泥水解,还可节省超声波能耗。根据Watanabe的研究结果,如果在进行超声波与电解联用调理前,先进行短时间的电解调理,更能有效加速污泥溶解性化学需氧量(SCOD)的释放和进一步减少超声波能耗;超声波与复合絮凝剂的联用也可以促进剩余生物污泥的脱水,这主要是由于小功率超声波可促进污泥中小团块的碰撞,增加污泥的絮凝性。朱书卉等的试验研究表明,复合絮凝剂中PAM和PAFC的投加质量比为1∶1、投加量为污泥干基的0.7%时,其絮凝效果优于单一絮凝剂,再经20kHz、400W/m2超声处理2.5min后,污泥体积缩小86%左右,含水率可降至79%,污泥干基含水率约减少7%,污泥絮体比未加超声波时团聚性增强,孔洞增大,脱水性能更佳。超声与碱(NaOH和CaO)联合调理剩余污泥可明显改善污泥絮体,使其更为紧密,这点结论可从尹军等的试验研究中就可得出,研究结果表明,在超声处理30~120min内,超声波加碱处理可使污泥上清液中氧化还原电位(ORP)明显下降;超声波加碱处理可明显提高污泥上清液中的SCOD释放量,且加NaOH比加CaO更为明显;NaOH加超声处理可促进污泥中TP的释放,但CaO加超声处理则与此相反;无论是否加碱,超声处理对污泥上清液中NH3-N的释放影响较小。

尽管国内外研究人员已经对技术联用进行了大量的探索,但由于一些污泥调理技术的机制还未完全清晰,因此联用技术的作用机理也有待进一步的探究,致使目前在国内应用还是比较少。