臭氧氧化對生化系統(tǒng)的影響分析
1、對污泥的影響
1.1污泥活性
臭氧化污泥連續(xù)回流，可能對生物處理系統(tǒng)中微生物活性產(chǎn)生不利影響。Nie等人發(fā)現(xiàn)在100mg0/gSS的條件下，經(jīng)臭氧氧化的活性污泥的比耗氧速率低于未經(jīng)臭氧氧化的活性污泥。生物處理系統(tǒng)中比耗氧速率降低，意味著微生物的活性被抑制，這可能對處理污水的效率產(chǎn)生負面的影響，必須調(diào)整諸如臭氧投加量和反應(yīng)時間之類的操作條件，以避免系統(tǒng)故障。汪魯?shù)热搜芯康贸觯粞跆幚砗笪勰嗷亓髦辽锾幚硐到y(tǒng)，對微生物的生物活性無顯著影響。
1.2沉降性能
污泥的沉降性能在活性污泥法處理過程中起著至關(guān)重要的作用，因為它決定了固液分離的效果，也就決定了二級出水中殘留固體的濃度。有研究證實，臭氧氧化污泥回流能使各種反應(yīng)器的污泥容積指數(shù)（SVID下降40%~70%，這表明污泥沉降性得到改善。臭氧的投加量對污泥沉降性能的影響見下表。
但Demir和Filibeli發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用相對較高的臭氧投加量（>30mg0/gTS）可能會使污泥的沉降性能惡化。這可能是因為過量的污泥溶解形成了沉降性能較差的細顆粒。
1.3脫水性能
臭氧對污泥的脫水性能起改善或惡化的作用，取決于臭氧的投加量。有研究顯示，較高的臭氧投加量，會使污泥的脫水性能得到改善，這是由于污泥溶解過程中結(jié)合水的釋放。膠體顆粒和胞外聚合物對水分子有較高的親和力，會使污泥脫水受到限制。Ding等人發(fā)現(xiàn)，當臭氧投加量從100mg 0/g Ss增加到500mg 0/gSS時，污泥的結(jié)合水含量降低了50%。同樣，Pei等人的研究顯示，當臭氧投加量為400mg 0/gSS時，脫水濾餅的體積減少了55%。然而，臭氧投加量較低（<400mgO/gSS），則會使污泥的脫水性能惡化。
Araujo等人發(fā)現(xiàn)，在投加量為100~160mg O3/gTSS的臭氧作用下，污泥的脫水性能有所降低，污泥的毛細吸水時間從151s增加到382s。脫水性能的惡化，可能是由于細顆粒量增加，導致了與結(jié)合水接觸的表面積增加。
2、對出水水質(zhì)的影響
2.1 COD去除
在污水處理系統(tǒng)中應(yīng)用臭氧氧化污泥原位減量技術(shù)時，臭氧對出水水質(zhì)的影響是一個需要重點考查的因素。由于污泥溶解，COD會有所增加。但有研究表明，系統(tǒng)COD去除率并不受影響或只是輕微的下降（5%~10%），出水COD基本穩(wěn)定。這是由于溶解的COD大部分是可生物降解的，可以在經(jīng)臭氧化的污泥返回反應(yīng)器時被快速消耗掉。
2.2 N的去除
污泥溶解會導致含氮物質(zhì)的釋放，它們大部分以有機氮的形式存在。臭氧化污泥的含氮量較高，再循環(huán)可能會降低主反應(yīng)器的脫氮效率。在蒲欣等人的研究中，臭氧化污泥有機氮的釋放，使污水中的總氮（TN）增加了10%，分析認為是臭氧破壞了硝化細菌，因此降低了反應(yīng)器中TN的去除率。由于硝化或反硝化反應(yīng)的抑制作用，臭氧化后總氮的去除效率降低了10%~20%。
不同臭氧投加量下TN的去除率見下表。
有許多研究表明，主要生物反應(yīng)器的TN去除率仍然可以滿足要求。當污泥適應(yīng)連續(xù)臭氧化時，可以使反應(yīng)器的性能保持穩(wěn)定。這一現(xiàn)象在Sui等人的研究中得到證實，雖然臭氧抑制了A-0反應(yīng)器中的硝化作用，但它很終在沒有干預的情況下得到了恢復，通過硝化/反硝化作用，去除了被臭氧溶解的含氮化合物。Qiang的研究也顯示污泥臭氧化應(yīng)用于A20工藝，對其脫氮效率是沒有影響的。該系統(tǒng)能夠處理污泥臭氧化過程中產(chǎn)生的剩余氮，出水TN濃度維持在可接受的水平（10mg/L）。
2.3 P的去除
有以下2種臭氧化方式可能對除磷效率產(chǎn)生不利影響：
（1）污泥增溶會釋放磷，可能降低出水水質(zhì)或?qū)ι锍桩a(chǎn)生不利影響。
（2）污泥排放量減少可使磷在反應(yīng)器中積累。潘艷萍在臭氧化處理與SBR聯(lián)合工藝的實際運行中發(fā)現(xiàn)，除總磷外，SBR的其他出水水質(zhì)的指標未受到明顯影響，臭氧投加量為54mg0/gSS和80mg 0/gSS的SBR出水總磷濃度分別為1.15mg/L和2.04mg/L，均達不到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B的出水要求，需要考慮增設(shè)化學除磷的措施。
汪魯?shù)热说难芯勘砻?，臭氧處理后的污泥回流到生物處理系統(tǒng)后，由于系統(tǒng)沒有剩余污泥排出，使得磷在系統(tǒng)中逐步累積，導致磷的去除效果下降，需要增加除磷工藝。
順的研究表明，將臭氧氧化破解后的污泥回流至SBR反應(yīng)器后，TP的去除效果普遍降低，但將臭氧氧化破解的污泥回流至SBR反應(yīng)器的曝氣段后，污泥回流量越大，污泥回流對生物處理系統(tǒng)TP去除的消極影響就越小。Meng等人的研究表明，臭氧對A20反應(yīng)器中出水總磷濃度的影響可以忽略不計，他們認為這是研究中臭氧投加量較低（2~20mg 0/mgTSS），從而導致磷的釋放量減小的緣故。
作者：劉艷芳，高瑋，婁曉月，李功，劉吳的，李再興
（1.河北科技大學環(huán)境科學與工程學院，河北石家莊050018；2.河北省污染防治生物技術(shù)實驗室，河北石家莊050018；3.河北科技大學建筑工程學院，河北石家莊050018；4.天津市瑞德賽恩水業(yè)有限公司，天津300270）
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