超磁分离污泥与剩余污泥协同水解酸化：超磁分离污泥与剩余污泥协

原标题：超磁分离污泥与剩余污泥协同水解酸化
来源:《环境工程学报》作者:刘杰赵峰辉等
摘要：以超磁分离污泥作为研究对象，用2种不同的剩余污泥作为接种污泥，维持温度在30尤，探究了剩余污泥对超磁分离污泥厌氧水解酸化产物及产率的影响。结果表明：随着剩余污泥接种量的增加，混合污泥SCOD的析出量也逐渐增加；接种剩余污泥量的增加促进了混合污泥VFAs的生成；各种污泥产VFAs中，乙酸均具有明显优势，并会促进丙酸的累积；混合污泥较之于超磁分离和剩余污泥具有快速、高效的产酸优势，且随着剩余污泥接种量的增加，加快了水解酸化的速率并且加深了酸化的程度，但会延长其达到最大值的时间。污泥产酸发酵获得内碳源的同时，还存在着N元素的释放，且随着剩余污泥接种量的增加，这种伴随现象更明显。对比2种剩余污泥（Wl、W2)发现， W1作为接种污泥时，并没有明显的P元素的释放；当W2作为接种污泥时，伴随着比较明显的P元素的释放。综合考虑剩余污泥对于超磁分离污泥水解酸化效果的影响发现，当剩余污泥接种量W1为12.2%,W2为13.6%时，既可以为系统提供更多的SCOD,又可以避免过高的氮负荷。
关键词：超磁分离污泥；剩余污泥；水解酸化；内碳源
城市污水处理厂进水碳源不足是一个普遍存在的问题，导致后续脱氮效率较低。目前，解决该问题的主要方法之一是外加部分碳源，如甲醇和乙酸钠等。添加的部分碳源还有毒性，而且药剂成本较高。如何以较低的成本提高脱氮效率是低碳氮比污水生物脱氮亟待解决的问题，因此，寻找合适的外加碳源成为目前关注的热点。水解酸化是把污泥中的大分子有机物分解成小分子有机物，得到挥发性脂肪酸（VFAs)的过程。而VFAs中的乙酸和丙酸是增强生物脱氮的有利碳源，其反硝化速率比甲醇和乙醇更高。
超磁分离水体净化工艺是近年来发展起来的一种物化水处理技术。磁分离技术借助外加磁场强化固液分离效率，较生物吸附技术处理效率高，较膜分离技术能耗低，能弥补现有碳源浓缩技术各自的劣势，满足节能降耗需求。其能快速有效地去除生活污水中的大部分有机物， COD分离去除率约为75%,SCOD的分离去除率超过60%,TP去除率接近90% 。本研究所采用的超磁分离设备的进水为生化处理前的污水，所以超磁分离污泥类似于初沉污泥。而初沉污泥中含有大量的有机物，是很好的发酵底物[7] 。目前，国内外有许多关于初沉污泥、剩余污泥以及两者混合污泥的水解产酸的研究报道。但是对于超磁分离污泥与剩余污泥协同水解酸化的相关研究，还很少见。现有研究发现，在不调控pH,温度为30T的反应条件下，既可以为生化系统提供更多的SCOD,又可以避免系统过高的N、P负荷。
本研究在维持温度30不调控pH条件下，选取了2种超磁分离后污泥（Rl、R2)、剩余污泥（Wl、W2),设置Rl、W1为一组，设置R2、W2为另一组，进行了超磁分离污泥、混合污泥以及剩余污泥3种不同类型污泥水解酸化的对比研究，其中混合污泥为超磁分离污泥以及剩余污泥按不同比例混合后的污泥（5组) 。探究了污泥性质的差异对水解酸化及酸化产物组分的影响，为污水厂通过污泥产酸发酵获得碳源进行污泥种类的选择提供参考3
【超磁分离污泥与剩余污泥协同水解酸化】1材料与方法
1.1实验原料
Rl、W1分别为污水处理厂停产前超磁分离污泥以及含水率为80%的脱水污泥；R2、W2分别为污水处理厂停产后超磁分离污泥以及某强化生物除磷（EBPR)中试工艺的二沉池中的剩余污泥。其中R1所用污水取自东坝污水处理厂细格栅之后， R2所用污水取自污水处理厂进水井（粗格栅之前) 。实验前，将W1用蒸馏水稀释，将W2在4丈下浓缩24h,然后排出上清液。以期达到与超磁分离污泥相似的挥发性固体（VSS) 。实验前，取Id内不同时段的污泥，混合后接种。 4种污泥特征（至少经过3次重复测定取平均值）结果见表1 。 Rl、Wl、R2和W2的初始pH为7.55、7.68、6.85和6.91 ，含水率为0.9847、0.9822、0.9683和0.9772 。投加比例见表2 ， 1~7号投加的比例以剩余污泥的体积和VSS计，其中1号为超磁分离污泥， 7号为剩余污泥， 2?6号为投加了不同比例的剩余污泥。

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1.2实验装置与方法
超磁分离污泥水解酸化的批次实验在恒温培养箱中进行，实验装置如图1所示，采用7个2L的反应器，接种污泥体积为1.8L 。实验开始前，曝氮气3min,以驱除反应器中的氧气，然后使用橡胶塞密封，橡胶塞上开2个孔，分别是氮气袋，以及取样口，反应器采用磁力搅拌器搅拌。