臭氧氧化对生化系统的影响分析
1、对污泥的影响
1.1污泥活性
臭氧化污泥连续回流，可能对生物处理系统中微生物活性产生不利影响。Nie等人发现在100mg0/gSS的条件下，经臭氧氧化的活性污泥的比耗氧速率低于未经臭氧氧化的活性污泥。生物处理系统中比耗氧速率降低，意味着微生物的活性被抑制，这可能对处理污水的效率产生负面的影响，必须调整诸如臭氧投加量和反应时间之类的操作条件，以避免系统故障。汪鲁等人研究得出，臭氧处理后污泥回流至生物处理系统，对微生物的生物活性无显著影响。
1.2沉降性能
污泥的沉降性能在活性污泥法处理过程中起着至关重要的作用，因为它决定了固液分离的效果，也就决定了二级出水中残留固体的浓度。有研究证实，臭氧氧化污泥回流能使各种反应器的污泥容积指数（SVID下降40%~70%，这表明污泥沉降性得到改善。臭氧的投加量对污泥沉降性能的影响见下表。
但Demir和Filibeli发现，应用相对较高的臭氧投加量（>30mg0/gTS）可能会使污泥的沉降性能恶化。这可能是因为过量的污泥溶解形成了沉降性能较差的细颗粒。
1.3脱水性能
臭氧对污泥的脱水性能起改善或恶化的作用，取决于臭氧的投加量。有研究显示，较高的臭氧投加量，会使污泥的脱水性能得到改善，这是由于污泥溶解过程中结合水的释放。胶体颗粒和胞外聚合物对水分子有较高的亲和力，会使污泥脱水受到限制。Ding等人发现，当臭氧投加量从100mg 0/g Ss增加到500mg 0/gSS时，污泥的结合水含量降低了50%。同样，Pei等人的研究显示，当臭氧投加量为400mg 0/gSS时，脱水滤饼的体积减少了55%。然而，臭氧投加量较低（<400mgO/gSS），则会使污泥的脱水性能恶化。
Araujo等人发现，在投加量为100~160mg O3/gTSS的臭氧作用下，污泥的脱水性能有所降低，污泥的毛细吸水时间从151s增加到382s。脱水性能的恶化，可能是由于细颗粒量增加，导致了与结合水接触的表面积增加。
2、对出水水质的影响
2.1 COD去除
在污水处理系统中应用臭氧氧化污泥原位减量技术时，臭氧对出水水质的影响是一个需要重点考查的因素。由于污泥溶解，COD会有所增加。但有研究表明，系统COD去除率并不受影响或只是轻微的下降（5%~10%），出水COD基本稳定。这是由于溶解的COD大部分是可生物降解的，可以在经臭氧化的污泥返回反应器时被快速消耗掉。
2.2 N的去除
污泥溶解会导致含氮物质的释放，它们大部分以有机氮的形式存在。臭氧化污泥的含氮量较高，再循环可能会降低主反应器的脱氮效率。在蒲欣等人的研究中，臭氧化污泥有机氮的释放，使污水中的总氮（TN）增加了10%，分析认为是臭氧破坏了硝化细菌，因此降低了反应器中TN的去除率。由于硝化或反硝化反应的抑制作用，臭氧化后总氮的去除效率降低了10%~20%。
不同臭氧投加量下TN的去除率见下表。
有许多研究表明，主要生物反应器的TN去除率仍然可以满足要求。当污泥适应连续臭氧化时，可以使反应器的性能保持稳定。这一现象在Sui等人的研究中得到证实，虽然臭氧抑制了A-0反应器中的硝化作用，但它很终在没有干预的情况下得到了恢复，通过硝化/反硝化作用，去除了被臭氧溶解的含氮化合物。Qiang的研究也显示污泥臭氧化应用于A20工艺，对其脱氮效率是没有影响的。该系统能够处理污泥臭氧化过程中产生的剩余氮，出水TN浓度维持在可接受的水平（10mg/L）。
2.3 P的去除
有以下2种臭氧化方式可能对除磷效率产生不利影响：
（1）污泥增溶会释放磷，可能降低出水水质或对生物除磷产生不利影响。
（2）污泥排放量减少可使磷在反应器中积累。潘艳萍在臭氧化处理与SBR联合工艺的实际运行中发现，除总磷外，SBR的其他出水水质的指标未受到明显影响，臭氧投加量为54mg0/gSS和80mg 0/gSS的SBR出水总磷浓度分别为1.15mg/L和2.04mg/L，均达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B的出水要求，需要考虑增设化学除磷的措施。
汪鲁等人的研究表明，臭氧处理后的污泥回流到生物处理系统后，由于系统没有剩余污泥排出，使得磷在系统中逐步累积，导致磷的去除效果下降，需要增加除磷工艺。
顺的研究表明，将臭氧氧化破解后的污泥回流至SBR反应器后，TP的去除效果普遍降低，但将臭氧氧化破解的污泥回流至SBR反应器的曝气段后，污泥回流量越大，污泥回流对生物处理系统TP去除的消极影响就越小。Meng等人的研究表明，臭氧对A20反应器中出水总磷浓度的影响可以忽略不计，他们认为这是研究中臭氧投加量较低（2~20mg 0/mgTSS），从而导致磷的释放量减小的缘故。
作者：刘艳芳，高玮，娄晓月，李功，刘吴的，李再兴
（1.河北科技大学环境科学与工程学院，河北石家庄050018；2.河北省污染防治生物技术实验室，河北石家庄050018；3.河北科技大学建筑工程学院，河北石家庄050018；4.天津市瑞德赛恩水业有限公司，天津300270）
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