生物瀝浸處理法改善城市污泥脫水泥餅性質(zhì)的研究

陳苑，王振宇(麗水學(xué)院，浙江 麗水 323000)

1 材料與方法

1.1 試樣

實(shí)驗(yàn)中所用污泥取自當(dāng)?shù)鼐哂写硇缘某鞘猩钗鬯幚韽S污泥濃縮池。采集回的污泥保存于聚乙烯塑料桶中并置于4 ℃冰箱中保存待用。原始污泥的各項(xiàng)基本指標(biāo)如表1所示。

表1 原始污泥的基本性質(zhì)

1.2 嗜酸性硫桿菌的培養(yǎng)

將嗜酸性硫桿菌A. ferrooxidansLX5接種至改良型9K液體培養(yǎng)基中，放置在恒溫震蕩搖床中，于28 ℃、180 r/min下擴(kuò)大培養(yǎng)3～4 d，直到菌體細(xì)胞數(shù)量達(dá)約1.0×108個(gè)/mL。再?gòu)闹形?0%(體積比)菌液至新的改良型9K液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)至菌體細(xì)胞數(shù)量再次達(dá)約1.0×108個(gè)/mL。如此反復(fù)兩次后，最后一批溶液用定性濾紙過(guò)濾，濾液即為嗜酸性硫桿菌接種液，于4 ℃保存待用[1]。

1.3 生物瀝浸處理對(duì)污泥脫水性能的影響

取一系列500 mL三角瓶，瓶?jī)?nèi)裝入一定體積的原始污泥，再接種硫桿菌接種液。分別設(shè)置硫桿菌接種量為0%、5%、10%和15% 4個(gè)處理，并分別添加不同量的能源物質(zhì)(0、4、8和12 g/L)。同時(shí)設(shè)置沒(méi)有添加任何接種物和能源物質(zhì)的空白對(duì)照處理。將所有三角瓶置于28 ℃、180 r/min恒溫?fù)u床中處理，每隔12 h用稱重法補(bǔ)充由于蒸發(fā)而損失的水分。每天取樣測(cè)定污泥pH和污泥比阻。

1.4 生物瀝浸處理對(duì)污泥基本性質(zhì)的影響

根據(jù)測(cè)定結(jié)果，選擇最佳處理方法。取一系列500 mL三角瓶，瓶?jī)?nèi)裝入原始污泥，同時(shí)再接種硫桿菌接種液，添加能源物質(zhì)。將三角瓶置于28 ℃、180 r/min恒溫?fù)u床中處理，每隔12 h用稱重法補(bǔ)充由于蒸發(fā)而損失的水分。每天取樣測(cè)定生物瀝浸處理后污泥的水分分布情況、含水率和有機(jī)質(zhì)含量[2]。

1.5 生物瀝浸處理對(duì)脫水泥餅焚燒性能的影響

處理方法同上，收集脫水泥餅。將脫水泥餅烘干后研磨，并過(guò)100目篩，按要求混合均勻后取樣測(cè)定污泥的焚燒特性。

2 結(jié)果與討論

2.1 生物瀝浸處理對(duì)污泥比阻的影響

圖1 微生物接種量對(duì)污泥脫水性能的影響

為考察不同嗜酸性硫桿菌的接種量(0%、5%、10%和15%)在某一相同能源物質(zhì)條件下對(duì)污泥比阻的影響，選擇以4 g/L能源物質(zhì)加入量的對(duì)象。由圖1可知，在嗜酸性硫桿菌的接種量為15%時(shí)，污泥的比阻值相對(duì)最低，比阻降低率最高。這是由于嗜酸性硫桿菌接種液具有低pH，含鐵絮凝劑等特點(diǎn)，都可以改善污泥的脫水性能。嗜酸菌通過(guò)降解污泥EPS和釋放結(jié)合水，降低污泥pH，提高Fe3+濃度，以及改變污泥中微生物數(shù)量來(lái)提高污泥的脫水性能。對(duì)于接種量為0%的處理而言，由于添加了能源物質(zhì)，使污泥脫水性能有所提高，處理0 d時(shí)，污泥比阻降低率達(dá)到41%，這主要是由于能源物質(zhì)的化學(xué)作用導(dǎo)致的。同時(shí)由于缺少微生物的加入，使接種量為0%的處理污泥的比阻降低率不高。當(dāng)接種量為10%時(shí)，處理1 d后，污泥比阻降低率高達(dá)82%，略低于15%接種量的處理效果。因此，可選擇10%接種量作為污泥的最佳接種量。

由于污泥在嗜酸性硫桿菌的接種量為10%時(shí)，處理效果較好，因此取10%的接種量，同時(shí)設(shè)置不同的能源物質(zhì)加入量(0、4、8和12 g/L)，考察同一接種量下不同能源物質(zhì)加入量對(duì)污泥比阻的影響。由圖2可知，污泥比阻隨著能源物質(zhì)的加入量增加而減小。在能源物質(zhì)加入量為0 g/L，處理1 d后，污泥比阻達(dá)到最大(2.33×1013m/kg)，比阻降低率達(dá)到最小(-27.32%)。能源物質(zhì)加入量分別為8 g/L和12 g/L時(shí)，處理1 d后，污泥比阻降到最低(1.79×1012m/kg)，比阻降低率升至最大(93.12%)，說(shuō)明此時(shí)污泥的處理效果達(dá)到最佳，因此選擇8g/L的能源加入量。

圖2 能源物質(zhì)加入量對(duì)污泥比阻的影響

2.2 不同接種量對(duì)污泥焚燒性能的影響

為考察不同能源物質(zhì)加入量對(duì)脫水泥餅焚燒性能的影響，本研究取以處理1 d的污泥為對(duì)象。由表2可以看出，在嗜酸性硫桿菌的接種量為0%、5%、10%時(shí)，隨著能源物質(zhì)加入量的增加，污泥的著火溫度略微有所升高。在同一接種量條件下，半峰寬隨著能源物質(zhì)加入量的增加而降低，同時(shí)污泥的揮發(fā)分釋放特性指數(shù)隨著能源物質(zhì)加入量的增加而增大。表明能源物質(zhì)的加入量增加對(duì)污泥的揮發(fā)分釋放特性指數(shù)有一定的影響。能源物質(zhì)的加入量越多，污泥的燃燒性能越好[3]。

表2 生物瀝浸處理后脫水泥餅的揮發(fā)分釋放特性指數(shù)

3 結(jié)論

當(dāng)原始污泥中嗜酸性硫桿菌接種量為10%，能源物質(zhì)添加量為8 g/L時(shí)，處理效果最佳，污泥比阻降至最低，為1.79×1012m/kg。接種量和能源物質(zhì)的加入量對(duì)污泥的含水率和有機(jī)質(zhì)含量影響不大。接種量的增加會(huì)使污泥水分分布中的表面水含量逐漸增加。但是硫桿菌接種量與污泥的揮發(fā)分釋放特性指數(shù)沒(méi)有直接的影響。在能源物質(zhì)加入量為8 g/L時(shí)，污泥水分分布中間隙水含量最高(46%)，自由水含量最低(46%)。并且污泥的揮發(fā)分釋放特性指數(shù)隨著能源物質(zhì)的加入量增加而增大。說(shuō)明能源物質(zhì)加入量越多，污泥的燃燒性能越好。