酸堿-凍融聯合法對剩余污泥脫水性能的研究

高 彬劉 茜

（1陜西省土地工程建設集團有限責任公司 陜西西安 710075 2中國建筑西北設計研究院有限公司 陜西西安 710018）

引言

剩余活性污泥有機物含量高、顆粒細小、高度親水、并且污泥顆粒主要是由微生物通過胞外聚合物和金屬陽離子等架橋而形成的復雜絮體，即菌膠團[1]。因為菌膠團內部存在大量結合水，表面有部分吸附水，造成剩余活性污泥的脫水性能較差。pH和溫度作為影響活性污泥微生態系統的主要物理因素[2]，能夠影響污水處理過程中活性污泥中微生物的種類、數量、代謝方式、代謝產物類型，以及活性污泥的沉降特性和沉降過程等。

本文的酸堿-凍融聯合調理污泥法是還處于探索階段的污泥處理方法，目前國內外研究較少，具體的機理尚不清楚。考察利用pH對污泥細胞及EPS的破解加上凍融對污泥顆粒粒徑的影響是否更加有利于污泥脫水。

1 材料與方法

1.1 供試污泥

本研究以馬鞍山市第一污水處理廠二沉池回流活性污泥為研究對象。

1.2 污泥預處理

將污泥進行沉淀濃縮 (使SS達10g/L左右)，得到原污泥(RS)，在800mL塑料瓶中加入pH已分別調至pH2、pH4、pH6、pH8、pH10、pH12。放入-4℃冷凍室冷凍48h。取出，在25℃的水浴中融解。靜置12h后，進行測量。

2 結果與討論

2.1 試驗現象

污泥冷凍過程與冰塊外形與Martel和Diener觀察的現象基本一致，但污泥冰點下降，污泥顆粒粒徑發生變化。原污泥在冷凍24h后就已完全冰凍，但聯合處理過程中發現，冷凍24h污泥中心尚有未凍結污泥，故本次試驗冷凍時間改為48h；由于污泥在冷凍前就已進行酸堿處理，所以污泥顆粒形態及粒徑已經發生變化，高pH處理污泥細胞已破解，溶解性物質溶出，COD增高。凍融后，低pH污泥從小的懸浮顆粒變為形狀和大小如咖啡般的粒狀顆粒，而高pH污泥顆粒只有小范圍結團現象，并且上清液褐變顏色未褪去。

2.2 聯合法對污泥絮體結構的影響

分析解凍后pH變化，其中pH7.34為原污泥冷凍48h。與酸堿處理污泥相似，EPS中的蛋白質，糖類以及細胞污泥都具有緩沖能了，污泥pH都有中性化的趨勢，但與酸堿處理不同的是pH12的緩沖趨勢依然很強，甚至高于pH6與pH8處理的污泥。可能是由于污泥在細胞尚未破解完全時，冰凍阻礙了污泥繼續破解，使得部分細胞及EPS保留。

SCOD和DDCOD的變化趨勢相同。pH=2，4，6，8，10的污泥在經過48h冷凍后，其SCOD含量均低于原污泥的210.67mg/L，pH=12時經過48h冷凍后，污泥SCOD含量快速升高至614.97mg/L。這一結果說明，與原污泥冷凍48h后相比，酸堿處理后再凍融的污泥，其SCOD含量不升反降，只有溶胞效果最好的pH=12的堿處理在凍融處理后，SCOD含量有較大幅度的升高。但對污泥進行pH=12的純堿處理時，污泥SCOD含量增至1378.65mg/L，這一數值是聯合處理后SCOD最高值的兩倍，所以聯合處理在強堿以外環境中可能對污泥的SCOD釋放有阻礙作用。

污泥經過酸堿處理后，其污泥絮體結構和污泥微生物細胞均受到不同程度破壞，釋放出大量的溶解性固體。溶解性鹽對污泥凝固點的巨大影響。而且溶解性鹽的含量對污泥的冷凍時間和融化時間也有著一定影響，溶解性鹽對凍融時間的影響將能在很大程度上影響到經過處理后污泥的性質。所以，隨著污泥中溶解性鹽含量的逐漸增加，污泥的冷凍時間先降低后上升，而溶解時間則是呈下降趨勢，據此，造成了污泥冷凍24h未能完全冰凍。

所有污泥樣品都有顯著的聚集結團現象，顆粒粒徑均有不同程度的增大。在冷凍時間相同的條件下，pH=12的污泥破解效果最好，污泥絮體結構基本看不出來。從污泥形態變化上，可以看出凍融和酸堿處理單獨作用時對污泥性質的影響，在聯合處理中仍能清楚地觀察到。

2.3 聯合法對污泥泥餅含固率的影響

除原污泥外，污泥含固率隨pH增加而逐漸降低。由于污泥中EPS及細胞的部分破解，結合水溶出，污泥總量加少，造成含固率相應減少。而污泥中顆粒物的減少，有助于提高污泥的脫水性能。

結語

（1）除pH12以外，酸堿-凍融聯合較之單獨酸堿處理不利于污泥EPS和細胞的分解。

（2）酸堿處理使污泥中生成部分溶解性鹽，污泥冰點下降，不利于污泥的冷凍。

（3）聯合處理后污泥顆粒粒徑明顯粗大化，有利于污泥的絮凝和脫水。