明胶高钙废水生物处理中的污泥减量化研究

【摘要】通过添加绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸(PESA),对化学需氧量(CODCr)为1500mg/L、钙离子(Ca2+)浓度为1600mg/L的明胶高钙废水进行生物处理,与不加PESA的反应器(空白生物反应器)进行对比实验,研究PESA对污泥浓度MLSS、污泥容积指数SVI、出水Ca2+保留率、污泥钙含量及COD去除率的影响,分析高钙废水生物处理过程中污泥减量化的效果并与剩余污泥末端碱处理进行比较。通过生物反应过程中pH值变化规律的研究及污泥中钙盐成分的红外分析,探寻CaCO3、CaSO4、Ca3(PO4)2和CaHPO4的析出机理。经过23d的实验,结果表明：投加PESA后,进行生物曝气反应,COD去除率在60%-95%之间,不影响生物反应器的处理效果；MLSS低于空白生物反应器,污泥增长率为135mg/L·d,而空白生物反应器中污泥增长率为185mg/L·d,PESA可抑制污泥增长50mg/Ld,其污泥减量化效果为27%；SVI在18-20d内上升了0.85mL/g,使得污泥体积释放,表现出较大的反钙离子压缩性；出水Ca2+保留率在97%以上,高于空白生物反应器；污泥中钙含量为5%-6%,低于空白生物反应器,说明PESA能阻止曝气过程中析出的钙盐附着在活性污泥表面,保持污泥的良好活性,从而达到污泥减量化目的。第20d后,PESA反应器中污泥钙含量低于5%,钙离子架桥作用减弱,污泥开始解体,SVI上升幅度较大,污泥沉降性能下降,出水浑浊,但静沉2h后可自行澄清,不影响污泥减量化效果,因此PESA反应器相应的污泥停留时间应该控制在20d左右。生物反应末端,碱处理剩余污泥的减量化效果为11.64%,溶解性有机质SCOD含量高达1000mg/L,重新回到活性污泥系统中使污泥负荷增大,成本费用增高。而利用PESA进行污泥减量化,无需增加设备,场地,动力消耗,即可达到27%的污泥减量化效果。生物处理系统中,当进水pH值为8.2～8.3时,阻垢剂反应器及空白生物反应器中的pH值都是先下降后趋于稳定,当进水pH值为7.3～7.5时,两个反应器中的pH值都是先上升后趋于稳定,最终阻垢剂反应器中pH值基本稳定在7.65～7.75之间,而空白生物反应器中pH值基本稳定在7.55～7.70之间；pH值的稳定化趋势主要是活性污泥系统自身的调节作用和废水中磷酸盐缓冲作用的结果；常温下先加HC1溶解钙盐,再加NaOH使钙盐重新析出,可知CaCO3析出的临界pH值为7.62,CaS04析出的临界pH值为6.03,Ca3(PO4)2析出的临界pH值为5.55,CaHPO4析出的临界pH值为5.12,生物曝气过程中的pH值达到了四种钙盐析出的临界pH值,因此钙盐的析出是必然的：活性污泥灼烧有机物后经红外分析,生物曝气过程中析出的钙盐为CaC03.CaS04.Ca3(P04)2和CaHP04的混合物,而投加PESA的反应器中,污泥中钙盐的主要成分为CaC03和CaS04,无Ca3(P04)2和CaHP04,说明磷酸盐被阻垢剂分散,证实了阻垢剂的投加有利于污泥中钙盐的减量化。
【作者】牛佳雪；
【导师】孔秀琴；
【作者基本信息】兰州理工大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】聚环氧琥珀酸；生物曝气；明胶高钙废水；污泥减量化；pH值；钙盐；

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