零污泥排放”或低污泥量排放的好氧生物處理工藝在部分小型污水處理工程得到應(yīng)用。然而，個人認(rèn)為“零污泥排放”并非是系統(tǒng)中沒有污泥產(chǎn)生。依據(jù)一些成功案例，現(xiàn)將“零污泥排放”加以闡述，同時分析其經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的可行性，以供環(huán)保同行參考。

    形成“零污泥排放”的主要原因為：有機(jī)負(fù)荷非常低，微生物在曝氣池內(nèi)長期處于內(nèi)源呼吸，增長的污泥量大部分自身氧化，剩余污泥量很少;有少量的剩余污泥隨沉淀池出水帶出，從而形成生化處理系統(tǒng)無剩余污泥排放的表象。

    由Monod有機(jī)底物降解與微生物增長動力學(xué)方程得：

    △X=Y(So-Se)Q-KdVXv(1)

    △X—每日增長的揮發(fā)性污泥量(VSS)，kg/d;

    (So-Se)Q—每日有機(jī)底物降解量(BOD5)，kg/d;

    VXv—曝氣池混合液中揮發(fā)性污泥總量，kg/d;

    Y—產(chǎn)率系數(shù);

    Kd—活性污泥微生物內(nèi)源呼吸自身氧化率，d-1;

    So、Se—進(jìn)水、出水BOD5濃度，mg/L;

    Q—日處理污水量，t/d;

    活性污泥法BOD5污泥負(fù)荷Nrs表達(dá)式為：

    Nrs=(So-Se)Q/VXv，(2)

    將式(2)代入式(1)并整理得：

    △X=(So-Se)Q(Y-Kd/Nrs)(3)

    由式(3)可知，對于某一確定的污水，其So、Se、Q、Y、Kd相應(yīng)確定，增長污泥量是污泥負(fù)荷Nrs的函數(shù)。以生活污水為例，取Y=0.58，Kd=0.075d-1,當(dāng)進(jìn)水BOD5濃度So=200mg/L，出水BOD5濃度Se=20mg/L，處理流量Q=600m3/d，其增長揮發(fā)性污泥量為：

    △X=108(0.58-0.075/Nrs)

    其增長污泥量與污泥負(fù)荷之間的關(guān)系如圖1所示。

增長污泥量與污泥負(fù)荷之間的關(guān)系

式(3)中，當(dāng)Y≤Kd/Nrs時，表明增長的微生物量與微生物內(nèi)源呼吸減少量相等;但微生物通過內(nèi)源呼吸，理論上被氧化成無機(jī)物的極限值為80%，仍有20%為不能分解的殘留物質(zhì)，再加上進(jìn)水?dāng)y帶入的無機(jī)性固體與不可生物降解有機(jī)物，系統(tǒng)必然還是有很少量的剩余污泥產(chǎn)生，與出水帶出的SS量基本相等時，系統(tǒng)顯示出無污泥排放的表象。

    以表1某印染廠為例，類似印染廢水[1]試驗得到Y(jié)=0.74，Kd=0.053d-1,其增長揮發(fā)性污泥量(VSS)為：

    △X=0.74(186-10)1900×10-3-0.053×1800×2100×10-3=47.12kg(VSS)/d;

    取VSS/MLVSS=0.75，則全部污泥增長量為：

    △X’=47.12/0.75=62.83kg(MLSS)/d;

    相應(yīng)地出水?dāng)y帶出的SS為：

    △X”=1900×(21～46)×10-3

    =39.9～87.4kg(MLSS)/d;

    理論計算污泥增長量與出水帶出的SS量基本相近。系統(tǒng)從表象上顯示出無污泥排放的現(xiàn)象。

    同樣，以表1某生活污水處理站為例進(jìn)行分析。據(jù)有關(guān)研究，生物接觸氧化法BOD5負(fù)荷在1.0kg/(m3.d)以下時，微生物每降解1kgBOD5所產(chǎn)生的剩余污泥為0.18kgMLSS[2]，則系統(tǒng)從理論上產(chǎn)生的剩余污泥量為：

    △X’=600(152-5)×0.15×10-3

    =13.23kg(MLSS)/d;

    相應(yīng)地出水?dāng)y帶出的SS為：

    △X”=600×(18～45)×10-3

    =10.80～27.0kg(MLSS)/d;

    理論計算污泥增長量與出水帶出的SS量也基本相近。

    污水好氧生物處理系統(tǒng)產(chǎn)生的增殖污泥減量化有多種途徑。除低負(fù)荷自身內(nèi)源呼吸減量外，主要有厭氧消化、好氧消化及堆肥等。采用活性污泥法工藝的污水處理廠中，剩余污泥在濃縮后可以進(jìn)行厭氧消化后脫水;對小型污水處理站，活性污泥法或生物接觸氧化法工藝運行中產(chǎn)生的增量污泥，可以進(jìn)入污泥好氧消化池減量化或直接濃縮脫水。這些方法在技術(shù)上都是可行的，但在投資、運行成本及管理上存在較大的差異。下面以日處理量為10000m3/d規(guī)模的城市污水處理廠采用不同污泥減量與處理方法進(jìn)行比較分析。  

    采用普通活性污泥法(為比較分析簡化，不考慮脫氮除磷因素)，BOD5污泥負(fù)荷為0.3kg/(kg.d)，污泥濃度2.0g/L，由微生物增殖產(chǎn)生的含水率為99%的污泥以150m3/d計;低負(fù)荷活性污泥法BOD5污泥負(fù)荷為0.075kg/(kg.d)，污泥濃度3.5g/L。

    1)低負(fù)荷工藝仍有少量污泥排放，故仍需建污泥池。

    2)曝氣池土建費用以550元/m3容積計，因供氧增加的鼓風(fēng)設(shè)備投資增加量未計入。

    從表2可見，采用低負(fù)荷活性污泥法工藝減少了污泥排放量，但大幅度提高了工程的投資費用。以城市污水處理廠常規(guī)1100元/(m3.d)工程造價估算，整個工程費用方案3比方案1增加了11%左右，比方案2增加了17%左右。

    供氧耗電成本是污水好氧生物處理成本的主要部分，活性污泥法需氧量計算式為：

    O2=a′(So-Se)Q+b′VX

    O2=(So-Se)Q(a′+b′/Nrs)(5)

    一般生活污水取a′=0.48，b′=0.15，其負(fù)荷變化與需氧量的關(guān)系式為：

    O2=(200-20)10000(0.48+0.15/Nrs)

    需氧量與負(fù)荷之間的關(guān)系如圖2所示。

    同表2各方案工藝參數(shù)相同，采用不同處理方案的供氧耗電成本及其它運行成本測算比較見表3。

    從表3可見，盡管低負(fù)荷工藝省卻了多項污泥處理費用，但其供氧電耗增加量很大，*終的運行費用還是明顯超過了普通負(fù)荷工藝。

    占地上，方案1增加了污泥消化與濃縮脫水的場地;方案3曝氣池占地面積較大，但總體上低負(fù)荷工藝占地面積更大。

    管理上，方案3簡單，它省去了管理要求嚴(yán)格的污泥厭氧消化工藝，降低了運行管理要求。

    污泥處置上，方案3避免了尋找污泥處置場地以及組織運輸?shù)倪^程，使污泥處置過程簡單化。   

    通常情況下，小型生活污水處理站規(guī)模小，一般為物業(yè)管理部門監(jiān)管，管理力量很薄弱，采用污泥脫水等設(shè)備不僅占地，影響周圍環(huán)境，而且從運行管理上而言也較困難;另一方面，由于規(guī)模小，采用低負(fù)荷工藝增加的投資和運行費用*值較低，經(jīng)濟(jì)上實際增加的負(fù)擔(dān)有限，而在管理上能克服諸多困難，使處理設(shè)施能有效運行。因此，一般而言小型生活污水處理站采用“零污泥排放”或低污泥量排放好氧生物處理工藝是可行的。

    工業(yè)廢水處理站宜視處理規(guī)模、產(chǎn)生污泥量的大小及企業(yè)的管理水平來確定。規(guī)模小、增量污泥少、企業(yè)管理水平較薄弱時，采用“零污泥排放”或低污泥量排放好氧生物處理工藝是合理的。反之，則會較大地增加工程投資與運行費用，經(jīng)濟(jì)上的可行性較差。  

    污水處理廠由于規(guī)模較大，又有專業(yè)的管理力量實施科學(xué)管理，顯然采用此工藝會較大幅度增加工程投資與運行費用，根據(jù)中國的國情，是欠合適的。除非在污泥出路特別困難的場合可以考慮采用。  

    據(jù)報道，一些新開發(fā)的復(fù)合微生物菌群具有相互共生的增殖體系和低污泥增長率，從而達(dá)到低剩余污泥排放量，這一類型的工藝有待于一定規(guī)模的工程實踐。另外有報道，對某些特定類型的有機(jī)廢水，通過濃縮污泥的微生物水解、酸化，提高污泥在系統(tǒng)中的氧化分解效果，在經(jīng)濟(jì)合理的情況下實現(xiàn)基本無剩余污泥排放。因此，隨著技術(shù)進(jìn)步，研究技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的低剩余污泥排放生物處理工藝，將是努力和發(fā)展的方向。

轉(zhuǎn)自：環(huán)保水處理