鄭　新　章　翼

摘要:生化法處理城市廢水產(chǎn)生大量的剩余污泥,活性污泥中含有大量有機質,其中包括大量的細菌、原生動物、后生動物。后生動物尤其寡毛類后生動物在生物捕食污泥減量化的研究日趨增多。生物捕食即微型動物以細菌等有機質為食,增強污泥內(nèi)部能量消耗,從而達到減少細菌數(shù)量,降低污泥產(chǎn)率的目的。文章針對生物捕食在污泥減量作用研究進展,突出生物捕食技術在工程中的應用。

關鍵詞:寡毛類生物;污泥減量;生物捕食;活性污泥

中圖分類號:X703

文獻標識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)19-0127-02

一、概述

污水生物處理的弊端就是會產(chǎn)生大量生物污泥,以完全混合式活性污泥法為例,一般產(chǎn)泥率在0.3～0.5gMLVSS/gBOD。污泥終端處置一般采用土地填埋、土地利用、焚燒發(fā)電等。從處理到處置,污泥運行費用一般占污水處理廠運行總費用的40%(烘干)～65%(焚燒)左右。但由于當今土地資源緊缺,而傳統(tǒng)污泥處置方法容易產(chǎn)生二次污染、成本越來越高,所以謀求在污水生化處理的終端或者過程中實現(xiàn)污泥減量越來越受到人們的重視。目前污泥減量化研究主要其中在物理法、化學法和生化法三個方面。物理法包括熱解、超聲波法、壓力法等;化學法包括利用臭氧、化學解聯(lián)耦劑、投加強氧化性物質、投加酸堿等;生物方法主要集中于投加生物工程酶,生物處理工藝上的改進,如OSA工藝、淹沒式生物膜工藝法、MBR法等,以及利用生物捕食的方法達到污泥減量目的。物理、化學方法的聯(lián)用能有效的實現(xiàn)污泥減量化,一般減量化程度達到30%～90%。本文以生物捕食污泥減量作用闡述生物捕食法污泥減量研究現(xiàn)狀。

一般認為通過細菌→原生動物→后生動物的食物鏈捕食是生物捕食降低污泥產(chǎn)量的理論依據(jù),即通過能量從低級向高級傳遞時大部分能量損失于生物體的生命活動,在一定條件下使能量損失最大化從而實現(xiàn)污泥減量最優(yōu)化。目前研究集中于原生動物,如纖毛蟲(Ciliate),和后生生物,如輪蟲(Rotifers)、寡毛類(Oligochaeta)、卷貝(Phusa Acuta)等,而原生動物的污泥減量效果不明顯,本文不做介紹。

二、寡毛類

寡毛類蠕蟲是活性污泥中觀察到的最大后生動物,可能比其它原后生動物具有更大的污泥減量能力。所以,近來人們對污水生物處理系統(tǒng)中寡毛類蠕蟲的污泥減量效果進行了愈來愈多的關注。寡毛類后生動物分布非常廣,不管在淡水還是在內(nèi)陸鹽水湖中都有它們的蹤跡。它們控制著河流群落生境,在河水中占有50%～60%,在底泥中更能達到100%。寡毛類后生動物也是水體污染的重要指示性生物,一般不同的水體存在不同種類的寡毛類后生動物。應用于污泥減量化作用的寡毛類包括小型的紅斑顠體蟲(Aeolosoma hemprichi)以及中型的仙女蟲(Naididae)、顫蚓(Tubifex)和大型的蚯蚓(Earthworm)等。此外還有帶絲蚓(Lumbriculus Variegatus)等應用于實驗室研究,將來寡毛類污泥減量研究提供參考。

(一)紅斑顠體蟲(Aeolosoma hemprichi)

紅斑顠體蟲是活性污泥中體型較大、分化較高級的一種多細胞動物。它口前葉圓而寬,口在腹側如吸盤,上有纖毛,為捕食器官;身體分支不明顯,每體節(jié)背腹有4束剛毛,體表有綠色或黃色油點。研究表明,在合建式曝氣池中,不同污泥齡(15～34d)條件下,紅斑顠體蟲均可對污泥進行減量,相對減量值為39%～58%,污泥減量的相對值在污泥負荷較小時要大于污泥負荷較高時,污泥減量的絕對值在污泥負荷較大時要大于污泥負荷較小時。也發(fā)現(xiàn)當F/M小于0.7mg-COD·(mg-VSS·d)-1時,紅斑螵體蟲大量出現(xiàn),并且對氨氮和總磷的去除效果沒有明顯影響,同時增強了污泥的沉降性能。研究表明,采用膜生物反應器(MBR)和活性污泥法(CAS)兩種工藝經(jīng)接種紅斑螵體蟲連續(xù)運行345天發(fā)現(xiàn):紅斑顠體蟲在CAS工藝中比在MBR中生長的更好,使CAS中的產(chǎn)泥率僅僅為0.17KgMLSS/KgCOD,SVI降至60mL/g。在紅斑顠體蟲占絕對優(yōu)勢的情況下對基本出水水質沒有影響。

(二)顫蚓(Tubifex)

顫蚓一般出現(xiàn)于水中污染負荷較低的生物濾池末端,同時也是河湖底泥污染的指示生物。將顫蚓接種到有塑料載體的活性污泥曝氣池中,剩余污泥量0.40gMLSS/gCOD下降到0.15gMLSS/gCOD。由于污泥頻繁地通過蚓類的腸道,污泥特征大大改變,SVI從90下降到45,污泥的脫水性提高了27%。采用直接投加顫蚓至活性污泥混合液的方法,實現(xiàn)顫蚓攝食效率研究表明:顫蚓在投加初始階段具有強大的攝食能力,比減速率高達0.31mg·(mg·d)-1,但隨時間的推移比減速率降低;將顫蚓攝食與厭氧消化結合對污泥進行減量,可在2d左右使污泥減量比例提高至30%,減量比速率0.25mg·(mg·d)-1。采用一體式豎直流氧化溝與顫蚓反應器結合處理外排污泥與回來污泥的兩段式研究表明:顫蚓反應器處理外排污泥時污泥總量下降46.4%;使用顫蚓反應器處理回流污泥后可使系統(tǒng)產(chǎn)泥量降至6.19×10-5KgSS/KgCOD;同時不改變系統(tǒng)污泥粘度、電阻率和污泥顆粒粒徑。利用CAS工藝與回流污泥經(jīng)顫蚓反應器減量后回流的研究表明:顫蚓的污泥捕食率大約為0.18～0.81mgVSS·(mg蟲體·d)-1,顫蚓反應器的污泥減量能力650～1080mg-VSS·(L·d)-1,顫蚓在反應器中的最佳濃度是2500mg/L,當顫蚓濃度大于3300mg/L將影響污泥SVI值,顫蚓作用后對系統(tǒng)出水COD、氨氮去除沒有明顯影響,總磷去除率略微降低。

(三)蚯蚓(Earthworm)

蚯蚓生長在土壤中,以土壤中微生物為食,接種蚯蚓于以污泥為主的腐殖質中轉化有機肥料研究表明蚯蚓具有污泥減量化作用?？刹捎梦⑸?人工生態(tài)系統(tǒng)對剩余污泥做穩(wěn)定化處理,進入生態(tài)床的剩余污泥絕大部分可被蚯蚓生態(tài)濾床吸收和穩(wěn)定。當污泥負荷為0.28～0.42Kg·(m3·d)-1、COD負荷為0.32～0.48Kg·(m3·d)-1時,SS去除率可達99%以上,COD去除率均可達到90%左右。該系統(tǒng)可以將全部剩余污泥轉化成少量增值的蚯蚓和蚓糞,而蚯蚓可作為農(nóng)牧業(yè)飼料,蚓糞可作為高效農(nóng)肥和土壤改良劑,達到污泥減量最優(yōu)化目的。采用蚯蚓生物濾池(BVF)處理城市生活污水,該系統(tǒng)有較強的COD、BOD和SS去除能力,且還具有較強的污泥分解能力,只有極少的污泥排放量。利用集物理過濾、吸附、好氧、厭氧和污泥堆肥為一體的綠色生態(tài)濾池引入蚯蚓處理城市污水的研究表明:使用該系統(tǒng)可得到與活性污泥法相當?shù)奶幚硇Ч?同時污泥產(chǎn)率最大可達到2mg/L,是活性污泥法的1/20～1/30。

(四)仙女蟲(Naididae)

仙女蟲蟲體較細,一般具鰓,具有比紅斑螵體蟲、顫蚓等更具抗污能力,是水體富營養(yǎng)化的優(yōu)勢種群?；钚晕勰喾ㄗ陨勰鄿p量因素研究表明,仙女蟲比紅斑螵體蟲更具污泥減量能力,但當仙女蟲占優(yōu)勢時,處理系統(tǒng)磷去除率略微升高,影響出水水質。在深圳市布吉河水質凈化廠生化系統(tǒng)中,多次出現(xiàn)仙女蟲大爆發(fā),嚴重影響出水水質,其中主要是指鰓尾盤蚓(Dero Digitata)為主。通過四個活性污泥模型檢驗啞口仙女蟲(Naiselinguis)對活性系統(tǒng)的影響表明,水溫是控制仙女蟲生長的因素;有大量仙女蟲存在的情況下,污泥減量率可達到25%～50%。

三、結語

隨著現(xiàn)階段生物污泥產(chǎn)量的提高,污泥減量方法與技術的研究與開發(fā)將進一步深入。生物捕食法降低污泥產(chǎn)率還將是污泥減量化研究的重要方向,寡毛類后生動物具有污泥減量的作用已經(jīng)得到廣泛認同和部分應用,其在活性污泥中的生長特性、減量機理和控制因素將是今后研究的主要方面,也是本方法大量工業(yè)化應用的關鍵。

參考文獻

[1]]張崢嶸,黃少斌.污水處理中污泥減量化技術的研究與應用概況[J].廣州環(huán)境科學,2006,(3).

[2]王琳,王寶貞.污泥減量技術的新進展[J].污染防治技術,2000,(1).

作者簡介:鄭新(1968-),男,浙江溫州人,溫州市環(huán)境保護設計科學研究院高級工程師,研究方向:環(huán)境保護與規(guī)劃。