“零污泥排放”好氧生物处理工艺分析

摘要：在阐明发生“零污泥排放”实质的基础上，对其在工程费用、运行成本、电耗、运转管理等方面进行了具体的分析，探讨了其特点与适用范围。一般而言，小型生活污水处理站采用“零污泥排放”或低污泥量排放好氧生物处理工艺是可行的。工业废水处理站宜视处理规模、产生污泥量的大小及企业的管理水平来确定。而污水处理厂规模较大，有专业的管理力量实施科学管理，采用此工艺会较大幅度增加工程投资与运行费用，不适合中国的国情。随着生物与工艺技术进步，研究技术可行、经济合理的低剩余污泥排放生物处理工艺，将是努力的方向。

关键词：零污泥排放 活性污泥 接触氧化

一、概述

“零污泥排放”或低污泥量排放的好氧生物处理工艺在部分小型污水处理工程得到应用。然而，本公司认为“零污泥排放”并非是系统中没有污泥产生。依据本公司的成功案例，现将“零污泥排放”加以阐述，同时分析其经济技术上的可行性，以供环保同行参考。

二、成因分析

形成“零污泥排放”的主要原因为：有机负荷非常低，微生物在曝气池内长期处于内源呼吸，增长的污泥量大部分自身氧化，剩余污泥量很少；有少量的剩余污泥随沉淀池出水带出，从而形成生化处理系统无剩余污泥排放的表象。表1为2个基本无剩余污泥排放的生物处理工程实例数据分析。

表1  基本无污泥排放生物处理工程实例

由Monod有机底物降解与微生物增长动力学方程得：

△ X＝Y(So-Se)Q－KdVXv                                       (1)

△ X — 每日增长的挥发性污泥量(VSS)，kg/d；

(So-Se)Q — 每日有机底物降解量(BOD5)，kg/d；

VXv — 曝气池混合液中挥发性污泥总量，kg/d；

Y — 产率系数；

Kd —活性污泥微生物内源呼吸自身氧化率，d^－1；

So、Se — 进水、出水BOD5浓度，mg/L；

Q — 日处理污水量，t/d；

活性污泥法BOD₅ 污泥负荷Nrs表达式为：

Nrs＝(So-Se)Q/VXv ，(2)

将式(2)代入式(1)并整理得：

△X＝(So-Se)Q（Y－Kd/ Nrs） (3)

由式(3)可知，对于某一确定的污水，其So、Se、Q、Y、Kd相应确定，增长污泥量是污泥负荷Nrs的函数。以生活污水为例，取Y＝0.58，K_d＝0.075 d^－1 ,当进水BOD₅浓度So＝200mg/L，出水BOD₅浓度S_e＝20mg/L，处理流量Q＝600m³/d，其增长挥发性污泥量为：

△ X＝108（0.58－0.075/ Nrs）

其增长污泥量与污泥负荷之间的关系如图1所示。

式(3)中，当Y≤Kd/Nrs时，表明增长的微生物量与微生物内源呼吸减少量相等；但微生物通过内源呼吸，理论上被氧化成无机物的极限值为80%，仍有20%为不能分解的残留物质，再加上进水携带入的无机性固体与不可生物降解有机物，系统必然还是有很少量的剩余污泥产生，与出水带出的SS量基本相等时，系统显示出无污泥排放的表象。

以表1某印染厂为例，类似印染废水^[1]试验得到Y＝0.74，K_d＝0.053 d^－1,其增长挥发性污泥量（VSS）为：

△ X＝0.74(186-10)1900×10^-3-0.053×1800×2100×10^-3  ＝47.12kg(VSS)/d；

取VSS/MLVSS＝0.75，则全部污泥增长量为：

△ X’＝47.12/0.75＝62.83kg(MLSS)/d；

相应地出水携带出的SS为：

△ X”＝1900×(21～46)×10^-3

＝39.9～87.4 kg(MLSS)/d；

理论计算污泥增长量与出水带出的SS量基本相近。系统从表象上显示出无污泥排放的现象。

同样，以表1某生活污水处理站为例进行分析。据有关研究，生物接触氧化法BOD5负荷在1.0 kg/(m³.d)以下时，微生物每降解1kg BOD5所产生的剩余污泥为0.18kgMLSS^[2]，则系统从理论上产生的剩余污泥量为：

△ X’＝600(152-5)×0.15×10^-3

＝13.23 kg(MLSS)/d；

相应地出水携带出的SS为：

△ X”＝600×(18～45)×10^-3

＝10.80～27.0 kg(MLSS)/d；

理论计算污泥增长量与出水带出的SS量也基本相近。