納米曝氣在污泥處理中的應(yīng)用
近幾十年來，排水指標(biāo)的收緊和人口的增長(zhǎng)加速了市政管網(wǎng)的發(fā)展，而污水處理廠的發(fā)展導(dǎo)致了污水污泥排放量的迅速增加。污水處理和處置單元占污水處理廠運(yùn)行成本的50%~65%，這對(duì)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)環(huán)境控制是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，污泥消化被認(rèn)為是穩(wěn)定污水處理廠排放的污泥的常用方法。污泥消化可以在好氧和厭氧條件下進(jìn)行。消化的穩(wěn)定機(jī)制與微生物代謝降解污泥中的有機(jī)成分有關(guān)。然而，典型的污泥消化技術(shù)存在含水率高、可生化性差、能耗高等問題。這些缺點(diǎn)可以在工業(yè)規(guī)模的剩余污泥消融過程中得到有效克服。因此，有學(xué)者將納米曝氣技術(shù)引入到污泥消化預(yù)處理中。
1.微納氣泡介紹
研究表明，在納米曝氣的內(nèi)壓作用下，收縮和破裂不需要?jiǎng)討B(tài)刺激，只有通過納米曝氣的破裂才能產(chǎn)生羥基自由基。此外，羥基自由基具有較高的氧化還原電位，不僅能與大部分有機(jī)物發(fā)生瞬間反應(yīng)，納米氣泡技術(shù)的應(yīng)用還能提高污泥的可生化性和細(xì)胞消融能力。污泥通常含有各種顆粒有機(jī)物和難降解有機(jī)物，如懸浮固體和難降解可溶性有機(jī)物。通常，它們是不可生物降解的，并且具有持久性毒性，這使得傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)難以做出貢獻(xiàn)。
2.微納曝氣強(qiáng)化污泥消化的機(jī)理
納米曝氣下物質(zhì)的變化不同于普通曝氣。在污泥降解中，有機(jī)物的轉(zhuǎn)化受到納米氣泡的影響。這些變化與死細(xì)胞和大分子有機(jī)物的分解有關(guān)，表明納米氣泡明顯增強(qiáng)了污泥的溶解性，增加了水相的DOM含量。
指出納米氣泡收縮過程中會(huì)產(chǎn)生自由基，污泥的熔融過程會(huì)導(dǎo)致懸浮物的解體，導(dǎo)致固體(細(xì)胞)的熔融和微生物細(xì)胞釋放的可溶性有機(jī)物的礦化。納米氣泡破壞污泥細(xì)胞壁并氧化有機(jī)物，將生物大分子釋放并轉(zhuǎn)化為小分子。
在納米曝氣和普通曝氣條件下，反應(yīng)器內(nèi)填料上的微生物種群是多樣的，在絲狀菌的包裹下形成細(xì)菌膠束。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在普通氣泡的反應(yīng)器中，細(xì)菌膠團(tuán)中的微生物比較密集，表面可以清晰地識(shí)別出絲狀菌和個(gè)體微生物。細(xì)菌膠團(tuán)形狀規(guī)則完整，體積大，數(shù)量多。在納米鼓泡反應(yīng)器中，與普通鼓泡反應(yīng)器相比，微生物種群有所增加，但細(xì)菌膠束的體積和數(shù)量有所減少，微生物具有塊狀結(jié)構(gòu)。通過SEM可以看出，納米氣泡形成的細(xì)菌膠束有利于氧的傳質(zhì)。因此，納米曝氣技術(shù)對(duì)DOM的釋放和微生物的生長(zhǎng)是有效的，納米曝氣可以促進(jìn)污泥的消融。目前，納米曝氣技術(shù)在污泥減量中的應(yīng)用主要包括強(qiáng)化生物質(zhì)臭氧氧化。采用納米曝氣可以降低污泥的運(yùn)行成本，提高污泥的消融效率。為納米氣泡的污泥消融提供了一種合適的途徑。
3.微納米曝氣強(qiáng)化污泥消化的微生物多樣性
為了深入研究微生物對(duì)污泥消融的影響，研究了普通曝氣和納米曝氣兩種處理方式下樣品的微生物群落。不同反應(yīng)器中的PCR-DGGE如圖1所示，主要顯示了污泥在燒蝕過程中微生物DNA的多樣性。條帶數(shù)和密度差異明顯，普通曝氣和納米曝氣的豐度分別為3.36和3.91。為了找出在納米曝氣條件下篩選出的不同物種，在兩種反應(yīng)條件下對(duì)樣品條帶進(jìn)行了測(cè)序。在普通曝氣條件下，特異性條帶指向同源性較高的微生物，即瓊氏不動(dòng)桿菌、腸桿菌屬。和芽孢桿菌屬..所有微生物都適合厭氧環(huán)境。
例如，junii不動(dòng)桿菌主要用于刺激活性污泥系統(tǒng)中磷酸鹽的釋放。目前，研究表明腸桿菌屬。和芽孢桿菌屬。通?？梢詮幕钚晕勰嗪偷啄嘀蟹蛛x出來。DGGE分析表明，納米曝氣對(duì)遺傳多樣性有很大影響。在納米曝氣條件下，篩選出3株優(yōu)勢(shì)革蘭氏陰性微生物菌株，鑒定為Delftia sp..李氏蝶藻和狹養(yǎng)單胞菌。報(bào)道稱，德爾夫蒂亞sp。主要與有機(jī)物的降解有關(guān)。Delftia sp .降解難降解有機(jī)物。，然后轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，進(jìn)一步分解。狹養(yǎng)單胞菌?？蓪⒂卸居袡C(jī)物降解為無毒，而Sphenophorus levis主要與發(fā)酵過程中小分子有機(jī)物的釋放有關(guān)。
4.結(jié)論
隨著生態(tài)環(huán)境部在全國(guó)開展黑臭水體專項(xiàng)檢查活動(dòng)，污泥處理占據(jù)了環(huán)保工作的很大市場(chǎng)，發(fā)展前景廣闊。微氣泡是新一代高效、節(jié)能、環(huán)保技術(shù)。其獨(dú)特的特點(diǎn)顯示了其獨(dú)特的功能。隨著微氣泡的各種特性被人們所熟悉，它的應(yīng)用范圍將會(huì)更加廣泛，在環(huán)保市場(chǎng)上可以逐步取代現(xiàn)有的曝氣技術(shù)。其獨(dú)特的功能將在環(huán)保領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。(來源:深圳龍城高新環(huán)保(集團(tuán))有限公司)
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