论文摘要
活性污泥法是目前世界上应用最为广泛的污水生物处理技术,其存在一个较大的弊端,就是会产生大量的剩余污泥,因此,进行污水处理工艺剩余污泥减排具有降低二次污染、减轻污泥后续处理处置压力等重要意义。论文在对国、内外研发的各种剩余污泥减量技术客观评述的基础上,主要针对OSA污泥减量技术中水力停留时间较长、回流污泥活性相对较低等问题,研发了弧形导流板厌氧/限氧循环污泥减量反应器（以下简称污泥减量反应器,Sludge Reduction Reactor,SRR）。论文主要从污水处理系统总体处理效果、污泥减量效能,污泥减量反应器运行参数优化及系统活性污泥微生物特性等几个方面进行了试验研究。①进行了好氧/厌氧交替环境运行和好氧曝气量影响的间歇试验,考察了好氧/厌氧环境交替循环速度、溶解氧浓度对剩余污泥减量机制与效果的影响,认为试验条件下,好氧/厌氧交替环境的污泥减量效果优于单纯好氧或单纯的厌氧环境,好氧/厌氧交替环境中污泥减量途径主要包括污泥自身衰减溶胞和能量解偶联。②进行了传统活性污泥系统（CAS）、和CAS-SRR系统接种污泥好氧6小时后,厌氧条件下的污泥减量特性间歇试验。试验结果表明,从CAS-SRR系统中接种污泥在厌氧过程中,存在更为显著的溶胞和解偶联污泥减量机制,且CAS-SRR系统接种污泥的维持能高于CAS系统污泥的维持能。③研发了弧形导流板厌氧/限氧循环污泥减量反应器,并进行了污泥减量反应器运行参数优化的正交试验,表明好氧/厌氧环境的交替速度、好氧区DO、HRT都是影响污泥减量效果的显著因素,对污泥减量效果的影响从大到小依次为:交替循环速度> HRT >好氧区DO浓度,且在一定范围内均呈正影响关系;试验确定污泥减量反应器的最佳运行参数为:循环速度0.2m/s,限氧区DO为1mg/L,污泥减量反应器HRT为8h。④进行了A/O系统、A2/O系统与A/O-SRR系统、A2/O-SRR系统的污染物去除效果及污泥产量、特性的对比试验。SRR嵌入A/O脱氮系统污泥回流旁路后,COD、TN的平均去除率较A/O对照组相差不大,但TP平均去除率较对照组由48.45%下降到了34.68%。A/O-SRR系统的污泥减量率为34.0%,曝气区微生物脱氢酶活性（dehydrogenase activity,DHA）较A/O对照组上升了5.67%。A2/O-SRR系统能维持与A2/O系统相当的污染物处理效果,由于A2/O-SRR系统中污泥含磷率的增加,较A2/O系统对照组除磷率仅下降约5%左右。较A2/O对照系统,A2/O-SRR系统中,污泥沉降指数SVI下降了13.65%,可进一步改善出水水质。A2/O-SRR系统中污泥减量率为40.5%,其微生物相和微生物活性都优于A2/O系统,A2/O-SRR系统好氧区微生物的DHA是A2/O系统的1.15倍。⑤试验结果表明,该污泥减量反应器的主要减量机制为能量解偶联,其次为微生物的溶胞。系统运行过程中,污泥中的无机砂能够有效地沉积于弧形导流板厌氧/限氧循环污泥减量反应器底部,可以通过定期排放无机砂来降低系统中惰性无机物的含量,以确保污水处理系统长期稳定运行。研究表明,从反应器技术的角度,研发剩余污泥减量反应器具有较强的创新性,试验研究结果可为该技术的深入理论研究和实际应用提供良好的技术支撑。