李平*，朱鳳霞，王麗蘋，王蘇女，于可可，吳錦華，胡勇有

1. 華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院工業(yè)聚集區(qū)污染控制與生態(tài)修復(fù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006；2. 華南理工大學(xué)污染控制與生態(tài)修復(fù)廣東省普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006；3. 華南理工大學(xué)固體廢物處理與資源化廣東省環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006

基于碳源回用目標(biāo)的剩余污泥水解酸化產(chǎn)物調(diào)控研究

李平1,2,3*，朱鳳霞1,2,3，王麗蘋1,2,3，王蘇女1,2,3，于可可1,2,3，吳錦華1,2,3，胡勇有1,2,3

1. 華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院工業(yè)聚集區(qū)污染控制與生態(tài)修復(fù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006；2. 華南理工大學(xué)污染控制與生態(tài)修復(fù)廣東省普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006；3. 華南理工大學(xué)固體廢物處理與資源化廣東省環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006

剩余污泥水解酸化產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）等有機(jī)物可作為補(bǔ)充碳源回用于低C/N比城市污水脫氮除磷系統(tǒng)中。然而，在污泥水解酸化過(guò)程中由于甲烷菌等微生物的作用而難以實(shí)現(xiàn)水解酸化產(chǎn)物的有效積累。同時(shí)，含有高濃度氮磷的污泥水解酸化液直接回用將進(jìn)一步增加污水處理的氮磷負(fù)荷。本研究基于碳源回用目標(biāo)，在熱堿預(yù)處理的基礎(chǔ)上，采用添加二溴乙烷磺酸鈉（BES，2-Bromoethanesulfonic acid sodium）和CaO2的方式對(duì)城市污水廠剩余污泥水解酸化過(guò)程的主要產(chǎn)物即溶解性有機(jī)物（SCOD）、VFAs及氮磷的溶出進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，旨在得到含有高濃度有機(jī)物、低濃度氮磷的污泥水解酸化液以回用于低C/N比城市污水脫氮除磷系統(tǒng)，提高出水水質(zhì)，為剩余污泥的資源化利用提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，污泥經(jīng)NaOH預(yù)處理后，添加BES可有效提高水解酸化過(guò)程SCOD、VFAs的積累，其最高質(zhì)量濃度分別達(dá)到6 169.8 mg·L-1及1 335.0 mg·L-1，較對(duì)照組分別提高66.7%、192.5%，其中，VFAs中乙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到66.0%。添加CaO2的實(shí)驗(yàn)組酸化液中，NH4+-N和PO43--P的溶出量顯著降低，分別降至200.7 mg·L-1、9.6 mg·L-1，較對(duì)照組分別減少了59.6%、65.7%。同時(shí)添加BES和CaO2的組合體系在實(shí)現(xiàn)污泥水解酸化過(guò)程SCOD、VFAs累積的同時(shí)有效降低了氨氮和正磷酸鹽的溶出，所獲取的剩余污泥水解酸化產(chǎn)物可作為低C/N比城市污水脫氮除磷提標(biāo)升級(jí)的優(yōu)質(zhì)碳源，實(shí)現(xiàn)了剩余污泥的資源化回用。

剩余污泥；水解酸化；揮發(fā)性脂肪酸；產(chǎn)物調(diào)控；資源化利用

截止2014年底，中國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠每年產(chǎn)生含水率為80%的污泥超過(guò)4×107t（劉陽(yáng)等，2016），城市污泥的處理處置已經(jīng)成為制約整個(gè)污水處理行業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題（Erden et al.，2010；Erden et al.，2011）。目前，中國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)C/N比普遍偏低，為滿足污水廠提標(biāo)升級(jí)的迫切需求，需要向污水中投加額外碳源（如甲醇、乙酸鈉等），但外碳源的投加將大大增加污水的處理成本（Peng et al.，2006；羅玉龍等，2016）。

剩余污泥水解酸化產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）是實(shí)現(xiàn)污泥減量和資源化利用的有效途徑（Lee et al.，2014；Yu et al.，2013）。研究表明熱堿預(yù)處理能夠破壞微生物細(xì)胞壁，促進(jìn)胞外聚合物（EPS）的溶解及內(nèi)碳源的釋放（高永青等，2010；Xiao et

al.，2015；韓玉偉等，2016）。厭氧微生物通過(guò)水解酸化作用可將污泥中的溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易被微生物利用的揮發(fā)性脂肪酸。已有研究表明，在污泥水解酸化過(guò)程中，堿性條件（pH>9.0）更有利于乙酸的累積（Zhang et al.，2009；Chen et al.，2007）。堿性條件下，隨著有機(jī)物的溶出，大量的氮磷也隨之釋放到水解酸化液中（苑宏英等，2012；接偉光等，2014）。據(jù)報(bào)道，城市污泥（含水率為90%）水解酸化液中氮磷質(zhì)量濃度分別高達(dá)1200~2000 mg·L-1、90~150 mg·L-1（周光杰等，2015）。若直接將含有高濃度氮磷的水解酸化液作為補(bǔ)充碳源回用于低碳氮比污水處理系統(tǒng)將進(jìn)一步增加污水處理的氮磷負(fù)荷（員建等，2010）。此外，污泥水解酸化過(guò)程中VFAs易被產(chǎn)甲烷菌等微生物消耗，不利于水解酸化液中有機(jī)碳源的回用（蔚靜雯等，2012；李曉玲等，2014）。因此，對(duì)剩余污泥的水解酸化產(chǎn)物進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，在提高溶解性有機(jī)物及VFAs積累的同時(shí)降低氮磷的溶出，對(duì)剩余污泥的減量化及資源化利用具有重要的意義。

本文基于碳源回用目標(biāo)，在剩余污泥熱堿預(yù)處理的基礎(chǔ)上，采用添加二溴乙烷磺酸鈉（BES）和CaO2的方式對(duì)剩余污泥水解酸化產(chǎn)物如溶解性有機(jī)物、VFAs組成及氮磷溶出進(jìn)行調(diào)控，旨在得到含高濃度SCOD（溶解性有機(jī)物）、VFAs及低濃度氮磷的污泥水解酸化液，為低C/N比城市污水的提標(biāo)升級(jí)處理提供可資源化利用的碳源。

1 材料與方法

1.1 污泥來(lái)源及性質(zhì)

污泥取自廣州市某污水處理廠二沉池排出的剩余污泥，取回的新鮮污泥靜置濃縮24 h，倒除上清液后于4 ℃下保存?zhèn)溆?，污泥理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 污泥的理化性質(zhì)Table 1 The physicochemical properties of WAS

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

取一定體積的污泥，采用5 mol·L-1NaOH調(diào)節(jié)pH值為10.0，置于90 ℃下進(jìn)行2 h熱堿預(yù)處理后將污泥濃度稀釋1倍，各取800 mL置于4個(gè)1 L的廣口玻璃瓶反應(yīng)器中，同時(shí)接種10%（體積比）馴化成熟的水解酸化污泥，編號(hào)為R1~R4，其中，R1作為空白對(duì)照，R2、R3分別添加BES、CaO2，R4同時(shí)添加BES、CaO2。分別設(shè)置不同劑量BES（10、20、30、40 mmol·L-1）和CaO2（0.05、0.1、0.15、0.2 g·g-1）對(duì)污泥水解酸化產(chǎn)物的影響實(shí)驗(yàn)，以確定各反應(yīng)器中BES和CaO2的添加量。之后將各反應(yīng)器置于搖床上以100 r·min-1水解酸化7 d，每隔24 h用5 mol·L-1NaOH試劑調(diào)節(jié)1次pH值，使其維持10±0.2，各實(shí)驗(yàn)組均設(shè)置3個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，定期取樣進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.3 分析方法

污泥水解酸化后經(jīng)4000 r·min-1離心20 min，上清液用0.45 μm濾膜過(guò)濾測(cè)定SCOD、氮磷等指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)中SCOD、TCOD、NH4+-N、PO43--P、MLSS、MLVSS等均采用國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)方法（國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì)，2002）。pH使用雷磁pHS-3C便攜式pH計(jì)測(cè)定。VFAs利用Echrom A90氣相色譜（上海市儀盟電子科技有限公司）測(cè)定，色譜柱型號(hào)為DB-FFAP毛細(xì)管柱，柱長(zhǎng)30 m。操作條件：以高純N2為載氣，流速為20 mL·min-1，進(jìn)樣口溫度為200 ℃，采用分流模式進(jìn)樣，分流比為5∶1。檢測(cè)器選用氫火焰離子化檢測(cè)器（FID），溫度為250 ℃，每次進(jìn)樣1 μL。以上各參數(shù)均經(jīng)3次平行測(cè)定取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱堿預(yù)處理對(duì)污泥性質(zhì)的影響

剩余污泥經(jīng)過(guò)NaOH熱堿預(yù)處理后污泥上清液中SCOD由550.3 mg·L-1上升到5169 mg·L-1，較處理前提高了8.4倍。VFAs質(zhì)量濃度升至30 mg·L-1。同時(shí)，隨著污泥細(xì)胞的破碎，污泥上清液中氨氮和正磷酸鹽含量也顯著升高，分別達(dá)到541.0 mg·L-1、97.9 mg·L-1。

2.2 BES及CaO2投加量對(duì)污泥水解酸化的影響

探究了剩余污泥經(jīng)過(guò)熱堿預(yù)處理后不同劑量BES和CaO2對(duì)污泥水解酸化產(chǎn)物的影響。BES投加量分別為10、20、30、40 mmol·L-1，CaO2投加量分別為0.05、0.1、0.15、0.2 g·g-1。結(jié)果表明，當(dāng)BES投加量為20 mmol·L-1時(shí)，SCOD及VFAs累積量隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)而不斷升高，最高累積量分別達(dá)到6125.3 mg·L-1及1204.0 mg·L-1，當(dāng)BES投加量分別為30 mmol·L-1、40 mmol·L-1時(shí)，SCOD及VFAs累積含量無(wú)明顯變化。當(dāng)CaO2投加量為0.1 g·g-1時(shí)，污泥水解酸化液中氨氮、正磷酸鹽累積含量達(dá)到最低，分別為196.4 mg·L-1、9.3 mg·L-1，進(jìn)一步增加CaO2投加量至0.2 g·g-1時(shí)，氨氮及正磷酸鹽質(zhì)量濃度最終仍保持在200.0 mg·L-1、10.0 mg·L-1左右。因此，BES及CaO2最佳投加劑量分別為20 mmol·L-1、0.1 g·g-1。

2.3 溶解性有機(jī)物及VFAs的變化特性

2.3.1 溶解性有機(jī)物的釋放

圖1 BES和CaO2對(duì)水解酸化液中SCOD的影響Fig. 1 The effect of BES and CaO2on SCOD production of hydrolysis acidification liquid

污泥厭氧消化過(guò)程中常以BES作為甲烷菌抑制劑以實(shí)現(xiàn)水解酸化過(guò)程有機(jī)物的積累。由圖1可知，添加BES的反應(yīng)器R2、R4中SCOD質(zhì)量濃度隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷升高，分別于反應(yīng)120 h、144 h達(dá)到最大值6169.8 mg·L-1、5802.8 mg·L-1，均顯著高于R1，較R1分別提高了66.7%、56.7%，反應(yīng)結(jié)束時(shí)分別穩(wěn)定在5836.2 mg·L-1、6035.6 mg·L-1。單獨(dú)添加CaO2的R3反應(yīng)器中有機(jī)物質(zhì)量濃度和R1變化規(guī)律相似，SCOD最高溶出量?jī)H為3767.8 mg·L-1。隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，R1、R3中SCOD質(zhì)量濃度呈先升高后降低的趨勢(shì)，反應(yīng)120 h后SCOD質(zhì)量濃度不斷降低，最終僅分別為2467.9 mg·L-1、2668.2 mg·L-1。說(shuō)明添加BES的反應(yīng)器中甲烷菌的活性受到抑制從而減少了產(chǎn)甲烷菌等微生物對(duì)水解酸化產(chǎn)物的消耗作用。單獨(dú)添加CaO2對(duì)污泥有機(jī)物的溶出無(wú)明顯影響。

2.3.2 VFAs的積累調(diào)控

污泥堿解破胞后的大分子有機(jī)物如多糖、蛋白質(zhì)等經(jīng)過(guò)蛋白酶、α-葡糖苷酶等多種生物酶水解作用轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿佑袡C(jī)物，在磷酸轉(zhuǎn)乙酰酶（PTA）、磷酸轉(zhuǎn)丁酸酶（PTB）等生物酶的作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為VFAs（Goel et al.，1998；Feng et al.，2009）。污泥在水解酸化過(guò)程中由于產(chǎn)甲烷菌的存在部分VFAs被消耗。熱堿預(yù)處理后向反應(yīng)器中添加BES和CaO2，污泥水解酸化液中VFAs的累積結(jié)果如圖2、圖3所示。

由圖2可知，隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，空白組R1和單獨(dú)添加CaO2的反應(yīng)器R3中VFAs累積量呈先升高后降低趨勢(shì)，最高累積量?jī)H分別為456.0 mg·L-1、653.0 mg·L-1。隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，R1、R3中由于嗜氫產(chǎn)甲烷菌和嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌等微生物將水解酸化階段產(chǎn)生的VFAs進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為甲烷、氫氣、二氧化碳等物質(zhì)，導(dǎo)致VFAs累積量降低，最終反應(yīng)器中VFAs質(zhì)量濃度僅分別為393.0 mg·L-1、447.0 mg·L-1。添加BES的反應(yīng)器R2、R4中VFAs累積總量不斷升高，分別于反應(yīng)第5天達(dá)到最大值1206.0 mg·L-1、1335.0 mg·L-1，較R1分別提升了164.5%、193.0%，反應(yīng)結(jié)束時(shí)R2、R4中 VFAs最終累積量分別為1205.0 mg·L-1、1335.0 mg·L-1。BES是產(chǎn)甲烷細(xì)菌輔酶M的結(jié)構(gòu)類似物，通過(guò)抑制甲烷菌的活性而降低了產(chǎn)甲烷菌的耗酸速率，同時(shí)污泥水解產(chǎn)酸速率未受影響，水解酸化液中VFAs產(chǎn)生累積。劉和等（2010）研究比較了BES和CHCl3兩種抑制模型對(duì)微生物菌群的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BES對(duì)產(chǎn)甲烷菌具有特異性抑制作用而對(duì)其他產(chǎn)酸微生物幾乎無(wú)影響，CHCl3在抑制產(chǎn)甲烷菌的同時(shí)對(duì)同型產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌也產(chǎn)生抑制作用。

圖2 BES和CaO2對(duì)VFAs積累的影響Fig. 2 The effect of BES and CaO2on the contents of VFAs

圖3 BES及CaO2對(duì)水解酸化液中VFAs組成的影響Fig. 3 The effect of BES and CaO2addition on the composition of VFAs

圖3 所示為反應(yīng)第120小時(shí)時(shí)各反應(yīng)器中水解酸化液有機(jī)酸的組成變化。由圖可知，水解酸化上清液中VFAs的主要成分都為乙酸，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)在50%~65%之間，丙酸和戊酸含量次之，丁酸含量最低。添加BES的反應(yīng)器R2、R4中乙酸質(zhì)量濃度分別達(dá)到771.2 mg·L-1、881.0 mg·L-1，顯著高于空白試驗(yàn)組R1，其中，乙酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為66.0%和64.0%。R1和單獨(dú)添加CaO2的反應(yīng)器R3中乙酸質(zhì)量濃度僅分別為452.8 mg·L-1、288.8 mg·L-1。污泥水解酸化液中乙酸的積累主要受水解酸化菌及同型產(chǎn)乙酸菌的影響，添加BES有效抑制了嗜氫產(chǎn)甲烷菌和嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌等微生物的活性，實(shí)現(xiàn)了VFAs中乙酸的大量積累，因此R2、R4中乙酸質(zhì)量濃度顯著升高，較R1分別提升了70.3%、94.6%，而丙酸、丁酸、異戊酸質(zhì)量濃度受BES的影響較小。觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，堿性條件下各反應(yīng)器中污泥水解酸化的主要產(chǎn)物為乙酸，屬于乙酸型發(fā)酵。研究表明，生物脫氮系統(tǒng)中外碳源中的乙酸和丙酸能夠顯著提高體系脫氮除磷的效率（Yuan et al.，2011；鄒勝男等，2011），因此乙酸型發(fā)酵更有利于污泥水解產(chǎn)酸的碳源回用。

2.4 氮磷的溶出特性

剩余污泥在堿性水解酸化過(guò)程中由于OH-的溶胞作用導(dǎo)致EPS分解，污泥細(xì)胞破裂而釋放大量的氨氮和溶解性正磷酸鹽。CaO2作為一種無(wú)毒無(wú)害的無(wú)機(jī)過(guò)氧化物被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)凈化、赤潮治理等方面（魯秀國(guó)等，2015）。研究表明，CaO2與水緩慢反應(yīng)生成的絮狀體能夠有效吸附海水中的氮磷（王春德等，2012）。以CaO2作為控氮磷添加劑探究污泥水解酸化過(guò)程中氮磷的溶出特性，結(jié)果如圖4、圖5所示。

圖4 CaO2對(duì)NH4+-N釋放的影響Fig. 4 The effect of CaO2on NH4+-N release

圖5 CaO2對(duì)PO43--P釋放的影響Fig. 5 The effect of CaO2on PO43--P release

由圖4可知，水解酸化過(guò)程中各反應(yīng)器中氨氮質(zhì)量濃度存在較大差異。隨反應(yīng)的進(jìn)行，空白組R1和單獨(dú)添加BES的反應(yīng)器R2中氨氮質(zhì)量濃度不斷升高，而添加CaO2的R3、R4反應(yīng)器中NH4+-N質(zhì)量濃度呈逐漸降低趨勢(shì)，顯著低于R1、R2。這是由于CaO2一方面能使水體中的懸浮物凝聚，逐漸形成絮狀膠體物質(zhì)，有效吸附水解酸化液中的部分氨氮。另一方面，CaO2與水反應(yīng)生成的高活性氧自由基如羥基自由基能夠氧化部分氨氮（劉剛等，2009）。研究表明，0.1%的CaO2即可顯著降低海水中的氨氮含量（王春德等，2012）。反應(yīng)結(jié)束時(shí)，R3、R4中NH4+-N質(zhì)量濃度較對(duì)照組分別降低了66.5%、59.6%，僅為166.0 mg·L-1、200.7 mg·L-1。

污泥水解酸酸化液中磷的來(lái)源相對(duì)復(fù)雜，一部分通過(guò)聚磷微生物（PAOs）厭氧過(guò)程釋放，另一部分則是細(xì)胞基質(zhì)內(nèi)的聚磷酸鹽解體以及吸附-解析作用釋放（Bi et al.，2010）。各反應(yīng)器中PO43--P的釋放結(jié)果如圖5所示。

由圖可知，添加CaO2的R3、R4反應(yīng)器中正磷酸鹽質(zhì)量濃度隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)不斷降低的趨勢(shì)，反應(yīng)168 h時(shí)，分別降至11.3 mg·L-1、9.6 mg·L-1，較對(duì)照組R1分別降低了59.6%、65.7%。反應(yīng)結(jié)束時(shí)，R1、R2中正磷酸鹽質(zhì)量濃度分別為27.9 mg·L-1、32.3 mg·L-1，顯著高于R3、R4。這是因?yàn)椋海?）堿性條件下含CaO2的污泥水解酸化上清液中Ca2+與PO43-直接結(jié)合生成非晶體的磷酸鈣沉淀，所生成的磷酸鈣進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的羥基磷酸鈣沉淀（Ca5(OH)(PO4)3）；（2）CaO2水合作用生成的絮狀體能夠有效吸附水解酸化液中的磷（熊鑫等，2015），反應(yīng)器中PO43--P質(zhì)量濃度從反應(yīng)開(kāi)始就不斷減少。

CaO2在維持堿性反應(yīng)體系的同時(shí)能夠有效去除水解酸化液中的氨氮和正磷酸鹽，經(jīng)此處理得到的污泥水解酸化液可作為低C/N比城市污水的優(yōu)質(zhì)碳源應(yīng)用于脫氮除磷提標(biāo)升級(jí)中。

3 結(jié)論

基于碳源回用目標(biāo)，在熱堿預(yù)處理的基礎(chǔ)上，采用添加二溴乙烷磺酸鈉（BES）和CaO2的方式對(duì)城市污水廠剩余污泥水解酸化過(guò)程的主要產(chǎn)物進(jìn)行調(diào)控，得到以下結(jié)論：

（1）經(jīng)NaOH預(yù)處理后，添加BES可有效提高水解酸化產(chǎn)物中SCOD、VFAs的積累，其最高質(zhì)量濃度分別達(dá)到6169.8 mg·L-1及1335.0 mg·L-1，較對(duì)照組分別提高66.7%、192.5%，其中，VFAs中乙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到66.0%。

（2）添加CaO2可顯著降低污泥水解酸化產(chǎn)物中NH4+-N和PO43--P的溶出，分別降至200.7 mg·L-1、9.6 mg·L-1，較對(duì)照組分別減少了59.6%、65.7%。

（3）同時(shí)添加BES和CaO2的組合體系可實(shí)現(xiàn)在污泥水解酸化過(guò)程SCOD、VFAs累積的同時(shí)有效降低氨氮和正磷酸鹽的溶出，得到SCOD、VFAs、NH4+-N和PO43--P質(zhì)量濃度分別為6035.6、1335.0、200.7、9.6 mg·L-1的水解酸化產(chǎn)物，可作為低C/N比城市污水的優(yōu)質(zhì)碳源應(yīng)用于脫氮除磷提標(biāo)升級(jí)中。

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LI Ping, ZHU Fengxia, WANG Liping, WANG Sunü, YU Keke, WU Jinhua, HU Yongyou. 2017.

Study on the products regulation of waste activated sludge hydrolytic acidification based on carbon source recycling [J]. Ecology and Environmental Sciences, 26(4): 676-680.

Study on the Products Regulation of Waste Activated Sludge Hydrolytic Acidification Based on Carbon Source Recycling

LI Ping1,2,3*, ZHU Fengxia1,2,3, WANG Liping1,2,3, WANG Sunü1,2,3, YU Keke1,2,3, WU Jinhua1,2,3, HU Yongyou1,2,3
1. Key Laboratory of Pollution Control and Ecosystem Restoration in Industry Clusters, Ministry of Education, School Of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China;
2. Key Laboratory of Pollution Control and Ecological Restoration of Guangdong Higher Education Institutes, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China;
3. Guangdong Environmental Protection Key Laboratory of Solid Waste Treatment and recycling, Guangzhou 510006, China

Products of waste activated sludge (WAS) hydrolytic acidification such as volatile fatty acids (VFAs) can be used as supplementary carbon sources for treatment of municipal wastewater with a low C/N ratio. However, it is difficult to accumulate sufficient VFAs and other useful carbon source products from WAS hydrolytic acidification due to methanogenesis. In addition, the extremely high nitrogen and phosphorus contents in the recycling liquid from the hydrolytic acidification process further increases the nitrogen and phosphorus load of municipal wastewater treatment plant (WWTP). Based on the carbon source recycling target, BES (2-Bromoethanesulfonic acid sodium) and CaO2were added to WAS hydrolytic acidification process to investigate the accumulation of SCOD and VFAs, as well as the decrease of nitrogen and phosphorus. The results showed that after NaOH hot-alkali pretreatment, the addition of BES can improve the accumulation of SCOD and VFAs efficiently at the WAS hydrolytic acidification process, the maximum mass concentrations of SCOD and VFAs were 6 169.8 mg·L-1and 1 335.0 mg·L-1, which were 66.7% and 195.2% higher respectively than that of the control. Acetic acid mass fractions in VFAs reached to 66.0%. Compared with the control, the removal rates of nitrogen and phosphorus were reduced by 59.6% and 65.7% respectively when CaO2was added, and the final mass concentrations were only 200.7 mg·L-1, 9.6 mg·L-1in reactors. Combination of BES and CaO2can effectively promote the accumulation of SCOD and VFAs and the reduction of nitrogen and phosphorous at the WAS hydrolytic acidification process. The products of WAS hydrolytic acidification can be used as carbon source for treatment of municipal wastewater denitrification and phosphorus removal system with a low C/N ratio and to realize sludge recycling.

waste activated sludge; hydrolysis acidification; volatile fatty acid; products regulation; recycling

10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.04.019

X705

A

1674-5906（2017）04-0676-05

李平, 朱鳳霞, 王麗蘋, 王蘇女, 于可可, 吳錦華, 胡勇有. 2017. 基于碳源回用目標(biāo)的剩余污泥水解酸化產(chǎn)物調(diào)控研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 26(4): 676-680.

廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014Y2-00522）；廣東省應(yīng)用型科技研發(fā)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（2016B020240005）；廣州市產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新重大專項(xiàng)（201604020055）

李平（1968年生），男，副教授，博士，研究方向?yàn)榄h(huán)境生物技術(shù)。E-mail: pli@scut.edu.cn

*通信作者

2017-03-15