纳米曝气在污泥处理中的应用

近几十年来，排水指标的收紧和人口的增长加速了市政管网的发展，而污水处理厂的发展导致了污水污泥排放量的迅速增加。污水处理和处置单元占污水处理厂运行成本的50%~65%，这对环境保护和生态环境控制是一个巨大的挑战。为了解决这些问题，污泥消化被认为是稳定污水处理厂排放的污泥的常用方法。污泥消化可以在好氧和厌氧条件下进行。消化的稳定机制与微生物代谢降解污泥中的有机成分有关。然而，典型的污泥消化技术存在含水率高、可生化性差、能耗高等问题。这些缺点可以在工业规模的剩余污泥消融过程中得到有效克服。因此，有学者将纳米曝气技术引入到污泥消化预处理中。

1.微纳气泡介绍

研究表明，在纳米曝气的内压作用下，收缩和破裂不需要动态刺激，只有通过纳米曝气的破裂才能产生羟基自由基。此外，羟基自由基具有较高的氧化还原电位，不仅能与大部分有机物发生瞬间反应，纳米气泡技术的应用还能提高污泥的可生化性和细胞消融能力。污泥通常含有各种颗粒有机物和难降解有机物，如悬浮固体和难降解可溶性有机物。通常，它们是不可生物降解的，并且具有持久性毒性，这使得传统的生物处理技术难以做出贡献。

2.微纳曝气强化污泥消化的机理

纳米曝气下物质的变化不同于普通曝气。在污泥降解中，有机物的转化受到纳米气泡的影响。这些变化与死细胞和大分子有机物的分解有关，表明纳米气泡明显增强了污泥的溶解性，增加了水相的DOM含量。

指出纳米气泡收缩过程中会产生自由基，污泥的熔融过程会导致悬浮物的解体，导致固体(细胞)的熔融和微生物细胞释放的可溶性有机物的矿化。纳米气泡破坏污泥细胞壁并氧化有机物，将生物大分子释放并转化为小分子。

在纳米曝气和普通曝气条件下，反应器内填料上的微生物种群是多样的，在丝状菌的包裹下形成细菌胶束。通过对比发现，在普通气泡的反应器中，细菌胶团中的微生物比较密集，表面可以清晰地识别出丝状菌和个体微生物。细菌胶团形状规则完整，体积大，数量多。在纳米鼓泡反应器中，与普通鼓泡反应器相比，微生物种群有所增加，但细菌胶束的体积和数量有所减少，微生物具有块状结构。通过SEM可以看出，纳米气泡形成的细菌胶束有利于氧的传质。因此，纳米曝气技术对DOM的释放和微生物的生长是有效的，纳米曝气可以促进污泥的消融。目前，纳米曝气技术在污泥减量中的应用主要包括强化生物质臭氧氧化。采用纳米曝气可以降低污泥的运行成本，提高污泥的消融效率。为纳米气泡的污泥消融提供了一种合适的途径。

3.微纳米曝气强化污泥消化的微生物多样性

为了深入研究微生物对污泥消融的影响，研究了普通曝气和纳米曝气两种处理方式下样品的微生物群落。不同反应器中的PCR-DGGE如图1所示，主要显示了污泥在烧蚀过程中微生物DNA的多样性。条带数和密度差异明显，普通曝气和纳米曝气的丰度分别为3.36和3.91。为了找出在纳米曝气条件下筛选出的不同物种，在两种反应条件下对样品条带进行了测序。在普通曝气条件下，特异性条带指向同源性较高的微生物，即琼氏不动杆菌、肠杆菌属。和芽孢杆菌属..所有微生物都适合厌氧环境。

例如，junii不动杆菌主要用于刺激活性污泥系统中磷酸盐的释放。目前，研究表明肠杆菌属。和芽孢杆菌属。通常可以从活性污泥和底泥中分离出来。DGGE分析表明，纳米曝气对遗传多样性有很大影响。在纳米曝气条件下，筛选出3株优势革兰氏阴性微生物菌株，鉴定为Delftia sp..李氏蝶藻和狭养单胞菌。报道称，德尔夫蒂亚sp。主要与有机物的降解有关。Delftia sp .降解难降解有机物。，然后转化为小分子有机物，进一步分解。狭养单胞菌。可将有毒有机物降解为无毒，而Sphenophorus levis主要与发酵过程中小分子有机物的释放有关。

4.结论

随着生态环境部在全国开展黑臭水体专项检查活动，污泥处理占据了环保工作的很大市场，发展前景广阔。微气泡是新一代高效、节能、环保技术。其独特的特点显示了其独特的功能。随着微气泡的各种特性被人们所熟悉，它的应用范围将会更加广泛，在环保市场上可以逐步取代现有的曝气技术。其独特的功能将在环保领域得到更广泛的应用。(来源:深圳龙城高新环保(集团)有限公司)

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