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目前,在我国活性污泥法被广泛运用在生活污水和工业废水的处理中,这种方法在污水处理的过程中会产生大量的剩余污泥,而污泥的处理与处置正严重困扰着城市的发展。所以研究污泥减量化,如何让污水在处理过程中少排泥甚至不排泥,具有非常重要的意义。污水处理过程中产生的污泥主要成分就是细菌等生物体,而细菌就像一个鸡蛋一样,细胞壁像鸡蛋壳一样坚硬,细胞壁内的有机质(蛋白质、核酸、多聚糖等)就像鸡蛋内部的蛋黄和蛋白,营养丰富。而由于细菌细胞壁的保护作用,存在细胞壁内部的丰富的有机质无法被活性污泥中的微生物所利用。生物溶胞技术就是利用物理、化学等方法将污泥中细菌等生物体的细胞壁破坏掉,从而使细胞内部的有机质(蛋白质、多聚糖、核酸等)释放到污泥液相中,再将这些有机质回流到曝气池中,供活性污泥中的生物体所利用,从而达到污泥减量的效果。本论文研究的对象为某石油化工企业污水处理厂二沉池的回流污泥,二沉池的污泥一部分回流到曝气池来补充生物量,另一部分作为剩余污泥经脱水后拉走填埋。其剩余污泥中的主要成分就是细菌等生物体,但细菌等生物体细胞的细胞壁是一种稳定的半刚性结构,是一种难生物降解的物质,自溶非常困难,并且细胞壁的周围还有很多的胞外聚合物,这种胞外聚合物对细菌细胞有很强的保护作用。本论文就是通过高级氧化的方法,破坏细菌的胞外聚合物,将微生物的细胞壁打破,使细胞内的有机质释放到污泥液相中,这样就可以把污泥中颗粒态、难生物降解的COD转变为低分子的、容易被生物降解的COD。本论文采用Fenton试剂、次氯酸钠和臭氧对污泥中微生物细胞进行氧化破解实验,考察其氧化破解反应的影响因子和破解效果,并对其工艺进行优化,为后续本课题的研究和工业应用提供基础性数据,其主要内容如下:(1)采用Fenton试剂氧化破解石化企业污水处理厂二沉池回流污泥,分别选取SCOD、多聚糖浓度、污泥混合液悬浮固体浓度(MLSS)和污泥混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)的变化情况来表征Fenton试剂氧化破解污泥的效果,重点考察了反应时间、污泥初始pH、反应温度、过氧化氢的投加量和Fe2+的投加量对Fenton试剂氧化破解污泥效果的影响并对其工艺进行优化,同时对Fenton试剂氧化处理后的污泥性质变化进行了测试分析,结果表明:采用Fenton试剂氧化破解污泥,在污泥初始pH值为2.5,反应温度为40℃,反应时间为90min,Fe2+的投加量(占污泥的质量浓度)为0.4g/L,H2O2的投加量(占污泥的质量浓度)为10g/L的条件下Fenton试剂氧化破解污泥中微生物细胞的效果最佳,在此条件下污泥经Fenton试剂氧化处理后,污泥液相中SCOD和多聚糖浓度分别从56.88mg/L和9.33mg/L增加至1183.06mg/L和403.85mg/L,污泥中以固态存在的MLSS和MLVSS分别由7657.00mg/L和5905.00mg/L减少至4906.00mg/L和2675.00mg/L,污泥减量35.9%,污泥的30分钟沉降比(V30min)由处理前的95%下降到43%,污泥比阻由处理前的1.12×1010 s2/g下降到1.28×109 s2/g,污泥中颗粒的平均粒径由处理前的131.98um减小为58.78um。Fenton试剂可以有效破解污泥中微生物细胞,有效改善污泥的沉降性和脱水性。(2)采用次氯酸钠氧化破解石化企业污水处理厂二沉池回流污泥,选取SCOD、多聚糖、污泥混合液悬浮固体浓度(MLSS)和污泥混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)的变化情况来表征次氯酸钠氧化破解污泥的效果,重点考察了污泥初始pH、反应时间、反应温度、次氯酸钠的投加量对次氯酸钠氧化破解污泥效果的影响并对其工艺进行优化,同时对次氯酸钠试剂氧化处理后的污泥特性变化进行了测试分析,结果表明:采用次氯酸钠氧化破解污泥,在污泥初始pH值为7.68(污泥原液值),反应温度为30℃,反应时间为40min,次氯酸钠的投加量(占污泥的质量浓度)为11.5g/L的条件下次氯酸钠氧化破解污泥中微生物细胞的效果最佳,在此条件下污泥经次氯酸钠氧化处理后,污泥液相中SCOD和多聚糖浓度分别从56.88mg/L和9.33mg/L增加至4143.79mg/L和750.77mg/L,污泥中以固态存在的MLSS和MLVSS分别由7657.00mg/L和5905.00mg/L减少至4716.00mg/L和2413.00mg/L,污泥减量38.4%,污泥中颗粒的平均粒径由处理前的131.98um减小为38.99um。次氯酸钠可以有效破解污泥中微生物细胞。(3)采用臭氧氧化破解石化企业污水处理厂二沉池回流污泥,选取SCOD、多聚糖、污泥混合液悬浮固体浓度(MLSS)和污泥混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)的变化情况来表征臭氧氧化破解污泥的效果,重点考察了污泥初始pH、臭氧通气量、过氧化氢对臭氧氧化破解污泥效果的影响,同时对臭氧氧化处理后的污泥特性变化进行了测试分析,结果表明:采用臭氧氧化破解污泥,在污泥初始pH值为7.68(原液值),臭氧浓度为30mg/L,进气流量为2.5L/min,臭氧通气时间为25min的条件下臭氧氧化破解污泥中微生物细胞的效果最佳,在此条件下污泥经臭氧氧化处理后,污泥液相中SCOD和多聚糖浓度分别从56.88mg/L和9.33mg/L增加至1309.21mg/L和300.77mg/L,污泥中以固态存在的MLSS和MLVSS分别由7657.00mg/L和5905.00mg/L减少至4508.00mg/L和2312.00mg/L,污泥减量41.13%,污泥中颗粒的平均粒径由处理前的131.98um减小为39.82um;臭氧可以有效破解污泥中微生物细胞。