湿式氧化处理城市污水厂活性污泥的研究1.pdf

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第26卷第3期l998年6月同济太学学报JOIARRLOF俐eUNIVERSITYVd26No3Jan1998湿式氧化处理城市污水厂活性污泥的研究L一，?

tj；顾军赵建夫-一（同济大学钙染控制-q资源化研究国家重点实验室，上海200092）7o；摘要在2L高压誓中进行了湿式氧化城市污奉厂活性污泥的研究，实验考察了氟氧混音气体（模拟空气）zt式氧化活性污泥的击除蛀秉度反应温度、压力、反应时闻等主要株作条件对处理赦果的彤响在妾验考察的诸目素中反应温度曼主要的影响因素沮虞越高，COD和m要的去暗丰越太在起始癯夸气体压力为50MP!

应应时问30rain，温度从160C到250C时，COD和MISS的击陪率分别从54O、772上升到832、828活性污泥经湿式氧化后，可生化性能较赴理前显著改善从而为后续的生化处理提供丁可盹性关键词湿式氧化；活性污泥；可生物降解性能中图法耍j亏一专姚础丁-c年、随着现代化城市的日益发展，各种废水的排放量迅速递增，使城市污水厂的污水处理趋向于中型和大型化的集中处理，如何使伴随污水处理而产生的大量活性污泥得到合理有效的处理，是目前广大水处理工作者极为重视的问题基于当前污水处理厂对活性污泥采取的传统处理流程和占整个处理厂约一半的总运行费用，因此，探索一条新的活性污泥的处理途径十分必要温式氧化技术在处理高浓度有机废水方面已受到了广泛重视井有了长足的发展，考虑到活性污泥从物质结构方面与高浓度有机废水十分相似，因此，若将该技术成功运用于城市污水厂活性污泥的处理，将会使活性污泥处理技术得到前所未有的改进，在城市建设和社会发展中必将起到极大的推动作用，具有广泛的应用前景本项研究工作是催化湿式氧化处理城市污水厂活性污泥的前期工作，首先考察湿式氧化处理活性污泥的影响因素及处理效果1实验部分

（1）原料：

本实验的活性污泥取自上海曲阳污水处理厂，污泥经重力浓缩后，置于冷藏箱（04oC）内备用

（2）设备：

本实验采用2YX_2fit型高压釜，有效容积为2L，搅拌浆转速范围为501O00rnfn容许操作温度小于或等于300C，最大工作压力小于或等于98MPa，由大连第四仪表厂生产设备见图1（3）试验步骤：

取经浓缩后的活性污泥30OraL加入高压釜内，置换空气后充氮氧混合气体（模拟空气）图1湿式氧化裴置Fig1EofWAO1高压釜；2搅拌装置i3热屯偶i4进料口；5爆破柙；6出料13；7玲却水口；8N2钢瓶；9钢瓶；10气相阉11压力调节闷；12精密压力表；13热电炉l14温度、转速、加热调节器至一定压力，加热升温，当釜内温度达到设定反应温度时开动搅拌器并开始记时（4）分析项目：

测试项目包括活性污泥湿式氧化前后的COD，BOD5，MEt8，MLVSS和pH值CO1）mtf,准重铬酸钾法BOD5用标准稀释测定法，MiSS用105C烘干称重法，MLVSS用6o0。

C灼烧称重法，pH值用pHS一3数显酸度计法本文收到日期：

1997年3月20日第一作者：

男1966年生，硬士生维普资讯http:

/同济大学学报第26卷2结果与分析首先选择适当的搅拌速度，采用浓缩后的活性污泥，控制反应温度为I80。

C，充氮氧混合气体（约4：

1）至压力5OMPa，变化搅拌速度分别为25,0、500、650、750rrain_。

结果表明：

转速高活性污泥的COD和MISS的去除效果好，但当转速提高至一定值后，再增加转速效果已趋于一致这说明气相氧传质到液相与搅拌速度有关，转速达到一定值后，气液传质速率将不再随转速的增加而增大650rmin和75or。

rain的COD和MISS的去除效果已几乎是一致考虑到实验过程中可能有一定的波动和为了确保湿式氧化反应有良好的传质效率，选定750rrninI1为以下各实验中的搅拌速度21温度对湿式氧化效果的影响固定混合气体（模拟空气）的压力为5OMPa，经浓缩的活性污泥初始条件为COD=22608mgL一，Bo=5878mgL-。

，MISS=18，0EL一，MLVSS：

129gL-。

，pH=675，变化反应温度分别为160C、l80C、200C、220。

C和250。

C在不同的反应时间，结果如下211温度对COD和B0Dc去除率的影响由图2可见，随着温度升高，活性污泥中COD的去除率m明显增大，以反应时间20rain为例，160C的Eo0D为513，而230C时的EcoD为825在反应初期020nun内EcoD增长较快，以后随着时间的延长nn渐趋接近因此，从图中可看出反应可分为快反应段和慢反应段在快反应段（约20min前）活性污泥中较易氧化的物质被氧化，高分子量的有机物被氧化为低分子无机物和一些较难氧化的小分子有机物而在慢反应段主要是少量小分子有机物被进一步氧化分解，因而去除率随时间的延长而变化较小同样在图3中，虽然随温度的变化实验所测的Bo值有一些波动，但总体变化情况基本是相同的温度升高BO去除率D随之增加，在相同的时间下，250。

C时的EB几乎都高出160。

C时的20以上分析图2情况不难看出，反应温度对活性污泥氧化作用的影响大于活性污泥中溶解氧浓度的变化对湿式氧化效果的影响这是因为温度升高，氧气在括性污泥中的“溶解度”必然降低，污泥溶液中溶解氧量随之减少，反应教（EcoD和D）也因此会下降但事实上在湿式氧化反应的过程中，0和EBoD。

没有降低反而增大，这说明了在保证一定的气（o2）液传质速率和污泥溶液中有一定量的氧气浓度的条件下，污泥液中的氧气旅度的变化同温度相比不是最重要的因而也说明了湿式氧化反应是吸热反应，温度越高可使在常温和低温下难以发生反应的复杂有机物能被氧化分解，从而使ED和EB0n增大术8图2温度一时问一o的关系Fig2Therem0fkmtimeDonWAO宝毒强度图3温度-时间一E的关系Fig3ne曲0f【曲咖工e血andB0帆wA0此外，反应温度对BODCOD的值也有较大影响，在原活性污泥中，BODCOD为26，小于30，属于较难生化处理的范畴经湿式氧化后该比值随温度的升高而增大，如图4所示当反应温度到达250。

C后BODsCOD的值即超过了50，几乎为原活性污泥中该值的两倍若要使活性污泥湿式氧化后的流出液进行生化处理，从实验结果看，湿式氧化温度不宜太低212温度对MLSS的去除率及MLVSSMLsS的影响浓缩后的活性污泥MLSS=18OgL一，经过不同温度的湿式氧化，MISS的去除率如图5所示，维普资讯http:

/第3期顾军等：

湿式氧化处理城市污球厂活性擂泥的研究从图中可看出，EM随温度增加增长幅度很小，在反应温度为160C时ms就超过了70，继续升高温度至250。

C，去除率平均增长不到10此种情况说明，在一定的反应温度和压力下，活性污泥中的有机和部分无机不溶性物质经湿式氧化反应后太部分已转变成了可溶性物质及少量气体再升高反应温度，E增加已不明显田4温度一时阃-BODsCOD的关系n，41Jd且li0f塘啊劬，timeandOD,CO0WAO图5温懂一时间一峨的系g5Thr邮。

ft棚rdandE_mWAO717团m鸯“lI80硼缸摩图6温度一时问一MLVSSMISS的关系nB61rd帅oftmllZmo，6andMLVSSMISSWAO此外，在起始活性污泥中MLVSS=129gL，MLVSSMLSS=716，随着反应温度升高，该比值的变化方向一致都逐渐趋于减小，如图6所示从图中可看出，经湿式氧化后，活性污泥MLSS的去除主要是由于MISS中的挥发性悬浮固体即MLVSS披大量去脒的结果以反应温度250C、反应5min为例，E为83，其中MIv是96，灰份的去除率为50事实上，在反应中灰份本身并没有发生化学反应，它的减少是由于部分灰份被溶解进人溶液中所致由此可见，湿式氧化对去除活性污泥中的挥发性悬浮固体有较好的效果经处理后的悬浮固体极易从混台液中沉淀，和上清液分离也十分彻底22压力对湿式氧化效果的影响固定反应温度为180C，采用同类型活性污泥，经浓缩后的初始条件为：

COD=23563mg。

L-。

，MLSS=18，6gL，pH=67模拟空气中氮氧的组分（O79：

0214：

1），变化按比例混合后的起始氮氧气体（以下简称混合气体）的总压分别为30405060MPa在高压釜进料口加入300mL活性污泥，置换空气后，先充人氧气至一定分压后，再充人氮气至设定总压加热升温，到达控制温度时开动搅拌器，经不同的反应时问其结果如下221混合气体对COD去除效果的影响由图7可见，随着混合气体起始总压的升高，c0D逐渐增大，究其原因，主要是由于伴随着起始总压的升高，起始的氧分压也在依次增大，氧分压增大有利于提高液氧浓度和氧传递速率，从而使反应更为充分，所以Enn也相应增加再将图7和图2作一比较，不难看出，在相同起始氧分压条件下，温度的升高引起的增加远大于在相同温度下，起始氧分压的升高而引起的Ecoo的增加由此可说明温度在湿式氧化过程中的作用它是主要的影响因素时削ft图7压力-时间一E。

的关系图8压力一时问-心的关系7nIer皿of曙蛐timeand咖OnWAOFig8The0玎舶tandEm塾onwO222混合气体对MUSS去除效果的影响混舍气体压力的变化对Em5s的影响作用不大，由图8所示，随着混合气体压力的增加、反应时问的延n；1f，1旨承8维普资讯http:

/同济大学学报第26卷长，虽有所提高，但增长幅度很小这说明在到达一定的反应温度和压力后，活性污泥中ILSS的去除率不但受温度变化的影响较小（见图5），而且受起始混合气体压力变化的影响也很小，究其原因，同样是在一定的温度条件下，活性污泥中的有机和部分无机不溶性物质，经湿式氧化反应后绝大部分已转变成了可溶性物质只是不同的起始混合气体压力，经湿式氧化后的流出液的pH值不同压力低（3OMPa），pH值低（接近50，其中T=180。

c），压力高（6OMPa），pH值也有所提高（略大于60，：

180。

C）以上原因主要是前者混合气体中的氧气量较少，导致活性污泥中的大量有机物被分解生成的低分子有机酸未能完全进一步分解成C仉和0因而流出液酸性相对较强3结论

（1）湿式氧化法处理城市污水厂活性污泥是有效的反应温度对湿式氧化法的处理效果影响很大，温度升高，去除效果显著改善混合气体压力对去除效果的影响虽不及反应温度显著，但增加压力可改善湿式氧化的效果

（2）活性污泥在湿式氧化反应中可分为快反应段和慢反应段快反应段一般出现在反应20rain以前（包括在升湿过程中接近设定温度而没有被计时的这段时间）20rain后一般为慢反应段（3）活性污泥经湿式氧化后，可生化性能得到了显著提高反应温度越高，反应流出液的BODsCOD值越大在温度180C、混合压力5OMPa、反应20nlill对，流出液的BoCOD值从反应前的26增大到40以上（4）湿式氧化对去除活性污泥中的挥发性悬浮固体有相当好的去除效果从而使得经湿式氧化后的活性污泥中的Elcss值也较高参考文献1OliverJHKottlKPWet山m加e吐湖cacid：

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（2）：

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（2）：

3673854张秋波李忠胡克凉酚水及煤气化废水的湿式氧化处理环境科学学报19877（3）：

30531I5张秋波李忠，王菊思等煤加压气化废水的催化湿式氧化处理环境科学学报，19888

（1）：

黯一1056辛世祟湿式空气氧化法处理高浓度古硫废水的研究化工环保199010（6）：

3263297王永倥，杨志华蒋展等废水湿式催化氧化处理研究进展环境科学进展，19953

（2）：

3541StudyontheTreatmentofActivatedSludgefmmUrbanWasteWaterPlantsbyMeansofWetAirOxidationmZhaoJanfu（a如nKeyL丑b0咖hP【Catrel艘i驰。

eB悄唧Study呻嘶wP，、_0092）AbstractWetAirOxidation（WAO）ofactivatedsludgenmunicipalsewageisexperimenlallystudiedina2一litrebatchautoclave1hisexperimentisobservedintheCaSe0fniugenoxygen（4：

1）wetoxidationTheeffectsoftemperature，nitrogenoxygenpressureandoxidationtimeOnWAOareresearchedtooOutingthereaction，temperatureisamainprocessparameter，thehigherthetemperature，thellloretheremovalofCODandNLSSWhentemper-atllrerisesn160Cto250Cwithnilxogenoxygenpressure5OMPaandreactiontimeof30minutesrernovaleffi。

ciencyofCODandMISSincreases舶m540，772to832、82_8respectivelyWAOcanalsogreatlyira。

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