莱内塔尔污水厂—对好氧污泥稳定化处理的强化及污泥产量的减少

莱茵河谷莱内塔尔污水厂—对好氧污泥稳定化处理的加强化及污泥产量的减少 151 莱内塔尔污水厂—对好氧污泥稳定化处理的强化及污泥产量的减少 Martin Poetsch 超声波公司 21073 汉堡 Email: poetsch@ultrawaves.de 摘 要 1. 强化对好氧污泥的稳定化处理是进行污泥分解的一个新的应用领域。自 2003 年 8 月，莱内塔尔污水厂投入了一个超声波反应器用来分解污泥。将分解后的剩余污泥回 流到曝气池，不仅减少了剩余活性污泥量，而且能防止初始状况 莱内塔尔污水厂负责处理位于图林根州的海利根施塔特城及莱内河和盖斯雷德 河流域其它一些乡镇的大约 50000 人口当量污水。污水的生物处理在三个圆形的曝气 池中完成，而不需使用初沉池。污水厂的运行原则是同时进行好氧污泥稳定化处理， 即在对污水进行生物净化时，同时部分分解所产生的生物质。生物分解是在曝气池内 的好氧条件下进行的，即意味着需通过曝气提供氧气。根据运行方的要求，污水净化 设备要以高效率运行，但污泥稳定化处理的程度不够。结果：产生了许多剩余污泥， 一般在好氧稳定化处理的污水厂这种现象不会出现。泥龄在 15—20 天之间。特别是 在寒冷季节，污泥生物质的分解率总是不能达到标准要求，而且还会产生污泥膨胀。 对系统中排出的污泥首先进行重力浓缩，直到含固率大约为 3%，紧接着通过间歇运 行的离心机脱水至含固量为 23%，最后利用这些污泥作为肥料施用于土地。 2003 年 8 月，污水厂运行方投入使用了一个超声波反应器。将每天产生污泥量 的约 30%利用超声波进行处理，并回流到曝气池。通过这种工艺，不但改善好氧污泥 的稳定化处理而且减少了剩余污泥量。运行方预计在不久的将来，污水厂的负荷将不 断上升，这些新增负荷应通过超声波设备进行处理。超声波处理的另一个目的是防止 产生污泥膨胀。这样的话，重大的运行问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 就可以避免。这篇 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 对使用超声波一年 后的成果进行了总结。 2. 利用超声波进行细胞分解—依据 现今，加强对污泥的稳定化处理已成为改建或新建污泥处理系统的一种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。不 久前，这些有效的系统已可供实践之用。其作用原理是，通过分解污泥生物质的细胞 莱茵河谷莱内塔尔污水厂—对好氧污泥稳定化处理的加强化及污泥产量的减少 152 来加强污泥的稳定化处理（好氧或厌氧）。细胞分解可通过多种方式实现。而超声波 对细胞的声学分解已被证明是极为有效的。目前，这种新技术在德国的使用率越来越 高。对污水或污泥进行超声波处理时，会产生空穴作用，在此作用下污泥中的絮状体 结构或细胞结构被分解（图 1）（Nickel,2002）。由于细胞的分解，“底质（Substrat） 被液化”,便可更好地供微生物所用，好氧或厌氧的污泥分解将加强。在同时进行好氧 污泥稳定化处理时，生物学基础代谢也会加快，且剩余污泥产量会减少。 （注：Bakterien=细胞 inerte Partikel=惰性颗粒 extrazelluläre Polymere=细胞外聚合体） 图 1. 超声波对污泥作用示意图 3. 超声波反应器的投入运行 3.1．部分处理 自超声波反应器于 2003 年 8 月投入运行以来，每天在进行污水处理时，平均有 62.4m 3 的剩余污泥在经过重力浓缩后被排放出来，其中大约 30%被进行超声波处理， 并再次返回污水生物净化处理系统（图 2）。 莱茵河谷莱内塔尔污水厂—对好氧污泥稳定化处理的加强化及污泥产量的减少 153 （注：Konditionierung und Entwässerung des Überschussschlammes=对剩余污泥的调理及脱水） 图 2：部分处理流程图 3.2 分解结果 超声波反应器运行时的平均流量为 0.8 m3/h。当功率达到 5kW 时，超声密度为 6.4kWh/ m 3。污泥水中经过薄膜过滤的 COD 可以在超声波处理的作用下，平均增加 到大约 200mg/L。这与 ACOD大约 2%的细胞击破率相吻合。在剩余污泥中，除絮体结 构被破坏外，单个细胞也被分解。 3.3．光学显微镜摄像 在汉堡工业大学实验室，人们利用光学显微镜对超声波处理前和超声处理后的剩 余污泥进行了研究。图 3 和 4 显示了污泥经过超声波处理后更精细的结构。经过超声 波处理，絮体结构首先被分解，其次是污泥细胞的分解（同时比较图 1）。然而，单个 细胞的分解在光学显微镜图片中不能清楚地观察到。 为了确定剩余污泥在超声波处理之前和之后的丝状度，人们运用了结晶紫色彩 （图 5 和 6），为此还请注意奈斯在这一领域的贡献（Neis，2005）。剩余污泥的丝状 度可以从等级 4 降到等级 1。Microthrix parvicella 被证实为丝状度的主要诱因。 莱茵河谷莱内塔尔污水厂—对好氧污泥稳定化处理的加强化及污泥产量的减少 154 图 3. 剩余污泥，未处理的， 图 4. 剩余污泥，已处理的（6.4Wh/L） 200 倍 200 倍 图 5 . 剩余污泥，未处理的， 图 6 . 剩余污泥，已处理的（6.4Wh/L） 结晶紫色彩，200 倍 结晶紫色彩，200 倍 4. 超声波处理对污泥特征数据的影响 4.1 对生物质浓度的影响 经超声波处理后的污泥回流到曝气池，并未引起池内生物质浓度的明显上升：在 使用超声波之前的几个月中，生物质浓度为 4.6g/l，使用超声波时为 4.8g/l（图 7）。 剩余污泥中的悬浮物含量也没有明显增加，从超声波使用前的 5.7g/l 到使用时的 5.9g/l （图 8）。因此，自使用超声波反应器后，污泥中的悬浮物浓度呈微微上升的趋势。 莱茵河谷莱内塔尔污水厂—对好氧污泥稳定化处理的加强化及污泥产量的减少 155 （注：Biomasse des Belebtschlammes=活性污泥中的生物量 Aug=8 月 Sep=9 月 Okt =10 月 Nov =11 月 Dez=12 月 Jan=1 月 Feb=2 月 Mrz=3 月 Apr=4 月 Mai =5 月 Jun=6 月 Jul =7 月） 图 7. 曝气池内活性污泥中生物质浓度的月平均值：在 02 年 11 月到 03 年 1 月间（试验阶段）和 03 年 8 月后（持续运行）使用超声波反应器 （注：Biomasse des Belebtschlammes=剩余污泥中的生物质 Aug=8 月 Sep=9 月 Okt =10 月 Nov =11 月 Dez=12 月 Jan=1 月 Feb=2 月 Mrz=3 月 Apr=4 月 Mai =5 月 Jun=6 月 Jul =7 月） 图 8. 剩余污泥中生物质浓度的月平均值：在 02 年 11 月到 03 年 1 月间和 03 年 8 月后使用超声波 反应器 莱茵河谷莱内塔尔污水厂—对好氧污泥稳定化处理的加强化及污泥产量的减少 156 4.2 对需被处置的剩余污泥量的影响 从根本意义上讲，超声波技术对需被处置的剩余污泥量的影响符合超声波运用 的经济效益。由于使用超声波技术，脱水后污泥的平均产量每月可从 307 吨减少至 265 吨，即需被处置的剩余污泥减少了 12.7%（图 9）。此外，从每月的观察中发现，当超 声波反应器持续运行时，离心机分离出的污泥产量明显更稳定些（标准偏差：σσ 08.02-07.03=65.8t/m, σ08.03-07.04=24.2t/m）。这些都简化了对污泥的处理和处置。 （注：Zentrifugierte Schlammmenge=离心机分离出的污泥量 Aug=8 月 Sep=9 月 Okt =10 月 Nov =11 月 Dez=12 月 Jan=1 月 Feb=2 月 Mrz=3 月 Apr=4 月 Mai =5 月 Jun=6 月 Jul =7 月） 图 9. 脱水后每月需被处置的污泥量平均值 4.3 对污泥膨胀的影响 在使用超声波技术之前，膨胀污泥和漂浮污泥的形成妨碍了污水厂的运行，给剩 余污泥的排放造成困难。污水厂的运行质量因污泥的飘移而恶化。图 10 显示了二沉 池中的漂浮污泥。使用超声波反应器可以防止污泥膨胀。 莱茵河谷莱内塔尔污水厂—对好氧污泥稳定化处理的加强化及污泥产量的减少 157 图 10. 使用超声波技术前二沉池中的膨胀污泥 5. 投入产出 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 运用超声波最重要的成本是投资成本（比较 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1）。此外，还有保障超声波设备 正常运行的能源成本及维护和监控成本。这些成本相加，即莱内塔尔污水厂运行方须 付出的年度总成本为 13697 欧元。 通过使用超声波，需被处置的剩余污泥量减少了，由此每年的处置成本节约了 14515 欧元（比较表 1）。另外，因使用超声波可以不再加入控制污泥膨胀产生的生物 剂（Biomittel），这里每年进一步节约了 21150 欧元。因此，每年的总收益为 35565 欧元。 对成本和收益的分析向莱内塔尔污水厂表明了超声波运用的经济性。投资成本在 三年之内便可偿清。 表 1 . 成本-收益-分析 剩余污泥产量（干重=3%） 62.4 m 3 /d 超声波反应器，功率 5 kW 投资成本 8631 欧元 电费 (7ct/kWh) 3066 欧元 损耗和修理，人力需求 2000 欧元 莱茵河谷莱内塔尔污水厂—对好氧污泥稳定化处理的加强化及污泥产量的减少 158 年度成本 13697 欧元 单位年度成本 2 欧元/ m3 污泥量减少，总数 42 t/m 污泥量减少，悬浮物 10.08 t/m 污泥处置价格 120 欧元/t TS 污泥处置年度成本节约 14515 欧元 分解漂浮污泥的发酵酶的节约 2 Kg/d 发酵酶成本 40 欧元/kg 发酵酶的成本节约（每半年加入） 14400 欧元/年 消除漂浮污泥的人力成本节约 6750 欧元/年 每年的总节约额 35565 欧元/年 6. 展望 在为期一年使用超声波技术分解剩余污泥并紧接着将其回流到生物净化系统的过程中，预 计的期望得到了实现。需被处置的剩余污泥量减少了，污泥膨胀现象也被制止。超声波技术的 运行是可靠的，在第一年的运行中振子的磨损很小，都不需要进行更换。根据第一年的实际数 据对投入产出比的检验证实了此项目的经济性。因为能够加强好氧污泥的稳定化处理，超声波 在污水厂的实际应用领域不断扩大。规模较小的污水厂运行方也可利用超声波技术来减少污泥 量，并防止膨胀污泥和漂浮污泥的产生。 参考文献 Neis,U. (2005): 利用超声波控制膨胀污泥和漂浮污泥的形成。In: Neis,U.(ed.) 超声波 在环境工程中的应用Ⅲ。汉堡-哈尔堡技术大学关于环境工程的报告。 Nickel, K. (2002): 利用超声波进行细胞分解以加强对厌氧污泥的稳定化处理。 博士 论文。汉堡工业大学，关于环境工程的报告，34。