4.2 污泥渗滤液TN及NH3-N随时间变化
检测数据显示三个池子污泥渗滤液的TN浓度呈阶梯式增大的趋势,NH3-N浓度则是先增大后减少,NH3-N是渗滤液中氮的主要存在形式,其浓度变化范围大致为150~250mg/L。这是由于反应器运行以后,随着每天不断的投加C/N值较低新鲜污泥,带入大量含氮物质,使得渗水中的TN浓度不断增大,同时有机氮化物在氨化菌的作用下转化为氨态氮,但随着厌氧消化反应的进行,系统中硝酸盐被还原为氨气,主要以NH4+的形式存在,仍然大量存在于消化液中,造成N元素的不断累积,试验结果显示渗滤液中TN浓度的最大值为489.5mg/L,发生在2#池运行到85天时。对此,我们可以通过搅拌使氨气逸出,促进氮的转化。
4.3污泥渗滤液TP随时间变化
从图6知各池内渗滤液TP的总体变化趋势是先增大后减小。主要原因是聚磷菌在厌氧条件下分解细胞内的聚磷酸盐同时产生ATP,并使细胞内的乙酸活化产生乙酰辅酶A,并利用ATP将废水中有机物(主要是VFA)摄入细胞内,以碳源储存物的形式存于细胞内,并导致磷酸盐的释放。已有研究表明,发酵初沉污泥产酸可以提高生物除磷效率[4],污水中VFA浓度可以作为生物除磷厌氧段优化的指标[5]。由于反应初期进泥量大,故TP含量快速升高,随着消化污泥的成熟,渗水量趋于稳定,投泥量的减少,同时磷被细菌生长繁殖所消耗,最终使得渗水中TP浓度逐渐降低。
5 一体化强化渗滤自然干化消化反应器的处理效果
5.1 污泥含固率
在试验过程中对反应器的6个取样口分别进行了污泥浓度的测定。
在常温下一体化强化自然渗滤干化与消化反应器内部各区域的污泥浓度都是随着时间的增长逐渐增大,区别在于自上而下6个取样口的污泥浓度随时间增长的幅度依次增大,即:最下层的6#取样口的污泥浓度随时间升高得最快,在第85天时达到192.84g/L。这是由于反应器的下层扰动较少,来自CASS池的剩余污泥在反应器内发生区域、压缩沉淀,上层颗粒在重力作用下挤出下层污泥中的间隙水,使下层污泥浓度增大,同时通过排出上清液以减少污泥的含水率,使污泥浓度不断的增大。此外,污泥在反应器内经过厌氧消化使污泥中有机质的含量降低,污泥中的无机质含量相对提高,我们知道消化污泥的比重较生污泥的比重大,故消化污泥会向反应器的底部沉降,这又导致下层污泥浓度的增大。消化过程所产生的消化气会以气泡的形式逸出,首先使有机颗粒不断上浮并与细菌充分接触,从而促进消化反应,在污泥沼气的搅拌的作用下,其次它可以带走大量浮渣,有助于污泥颗粒之间的絮凝,改善污泥沉降性能,再次消化气可造成无数空穴,使间隙水更易于渗出,充分体现了反应器的强化渗滤及自然干化两大功能,对污泥的减量化、稳定化效果十分明显。
三个池子的投配率随着时间的延长逐渐降低,至污泥体积达到反应器有效容积时停止进泥。对于三个池子的处理效率:1#池运行90天时处理剩余污泥3486.5L,为1#池有效容积的13.95倍,相当于将污泥体积压缩为原来的1/14,;2#池运行87天的处理量为3478.15L,为2#池有效容积的13.91倍;3#池运行85天的处理量为3090L,为3#池有效容积的12.36倍。可见减量化效果很明显。三个池的污泥累计渗水量分别为:1#池运行90天后的累计渗水量为2571L;2#池运行87天后的累计渗水量为2509.65L;3#池运行85天后的累计渗水量为2162L。从整个反应器运行情况来看,污泥干化效果好,无渗水堵塞现象,值得注意的是反应器启动初期会有轻微的污泥穿透现象,提高了渗水SS值,不过这种现象在反应器运行3~5天(滤层发育成熟)后会消失。
5.2 有机物降解程度
检测数据显示各取样口的VS去除率随时间的推移而逐渐增大。由于反应器未设加热装置,消化反应速率较慢,故不能取得较高的有机质去除率。另外一方面,各池子在单个排泥周期内不排泥,会导致营养物质的累积,反应器内的有机负荷增大,在厌氧消化的水解与发酵阶段大量高分子有机物被分解为低分子脂肪酸,系统pH值下降,破坏了适于产甲烷菌生长繁殖的弱碱性环境,而产甲烷菌本身对温度、pH值的变化十分敏感,最终致使产甲烷菌生长代谢速度更加缓慢,而产甲烷阶段是厌氧消化的控制阶段,因此整个消化反应速度会降低。由此可以推断在反应器运行的后期,该工艺VS去除率的增长趋势会趋于平缓。
6 结论
一体化竖式强化渗滤自然干化与消化反应器投资省、维护管理方便,在常温条件下对污泥的干化、消化效果较好,运行稳定性好,需附加的营养物少,还可降解污泥中部分有毒物质,杀死部分病原菌和寄生虫。缺点是厌氧微生物增殖缓慢,反应器启动时间较长,占地广,对温度变化十分敏感,对其在冬季的处理效果还有待做进一步的试验研究。在我国南方气候干爽的地区,采用覆膜人工滤层干化塘进行污泥处理是符合我国国情的。
参考文献:
[1]Management of Water Treatment Plant Residuals. ASCE , AWWA ,USEPA ,1996,60.
[2]任南琪,马放。污染控制微生物学[M]。哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2002。
[3]张自杰。排水工程(下册)(第四版)[M]。北京:中国建筑工业出版社,2000,360~361。
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