生物瀝浸法聯(lián)合超聲波技術(shù)在市政厭氧污泥脫水中的可行性研究

張慕詩，林珍紅

（1.福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福建福州350007；2.閩江師范高等專科學(xué)校，福建福州350007）

市政厭氧污泥脫水是城市污水處理中的一項重要工作內(nèi)容，其主要目的是將市政污水中的厭氧污泥清除掉，將水體與污泥分離。由于市政厭氧污泥具有較高的親水性，很容易與水體相溶，因此要實現(xiàn)市政厭氧污泥脫水具有較高的難度，需要采取一些有效的手段。目前國內(nèi)對于該方面的研究仍處于初級階段，相應(yīng)的技術(shù)和方法還不夠成熟，為此提出生物瀝浸法聯(lián)合超聲波技術(shù)在市政厭氧污泥脫水中的可行性研究。

1 生物瀝浸法與超聲波技術(shù)概述

生物瀝浸法又稱生物瀝濾法和生物林濾法，其主要是利用嗜酸性硫桿菌屬酸化某一物質(zhì)中原有或者外添加的正二價的鐵元素、還原性硫以及物質(zhì)氧化過程中產(chǎn)生的正價氫元素，從而改變某一物質(zhì)的物理性能和化學(xué)性能[1]。生物瀝浸法是一種融合了物理、化學(xué)以及生物三種原理的生物技術(shù)，利用生物酸化產(chǎn)酸作用改變原本性質(zhì)是生物瀝浸法的核心理論，生物瀝浸法由于具有操作簡單、處理效果好、效率快等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于金屬浸提、土壤處理等領(lǐng)域中，在國外該項技術(shù)也開始被應(yīng)用污水處理中，并且取得了良好的應(yīng)用成果。

超聲波技術(shù)可以分為檢測超聲和功率超聲兩種，目前應(yīng)用比較廣泛的超聲波技術(shù)有B超、雷達(dá)以及水生等。超聲波是指頻率在15～125kHz范圍內(nèi)的電磁聲波，通常情況下超聲波的波速在1500m/s以上，超聲波的波長在0.05～9.55cm范圍內(nèi)，從本質(zhì)上講超聲波就是大功率的超聲，在應(yīng)用過程中主要是利用聲能的機械作用、化學(xué)作用以及空化作用[2]。從目前現(xiàn)有的理論來看，超聲波技術(shù)可以用于市政厭氧污泥脫水，利用超聲波技術(shù)的液相中產(chǎn)生的機械效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)以及空化效應(yīng)等，可以使市政污泥進(jìn)行厭氧消化，但是目前在該方面的研究比較少，可供參考的實踐資料有限。

2 基于生物瀝浸法聯(lián)合超聲波技術(shù)的市政厭氧污泥脫水方法

2.1 基于生物瀝浸法的市政厭氧污泥調(diào)理

根據(jù)市政厭氧污泥脫水需求，首先采用生物瀝浸法對市政厭氧污泥進(jìn)行調(diào)理，調(diào)理目的是改變市政厭氧污泥的脫水性，其調(diào)理過程如下。

利用電子天平稱取適量的市政厭氧污泥，并將污泥放入到抽濾漏斗中將厭氧污泥中的其它雜質(zhì)去除掉，在抽濾漏斗上先放一張微孔濾膜，該濾膜的孔徑大小為0.25μm[3]。將市政厭氧污泥中的雜質(zhì)去除之后，加入生物瀝浸功能的接種菌液，生物瀝浸功能的接種菌液與市政厭氧污泥的比例按照表1所示。

表1 市政厭氧污泥中接種菌液體積比例參照表

按照表1在市政厭氧污泥中加入生物瀝浸功能的接種菌液。生物瀝浸功能的接種菌液的制備也具有一定的要求，其成分主要為硫酸銨溶液、磷酸氫二鉀、氯化鉀、硝酸鈣以及硫酸鎂，利用9K液體培養(yǎng)基對生物瀝浸功能的接種菌液進(jìn)行制備，上述試劑的比例為：硫酸銨溶液∶磷酸氫二鉀∶氯化鉀∶硝酸鈣∶硫酸鎂=1∶2∶3∶2∶1[4]。將制備后的生物瀝浸功能的接種菌液加入到厭氧污泥中，并且用透氣薄膜將容器口封住，然后將其放入到JHDDFSD恒溫振蕩培養(yǎng)箱中進(jìn)行振蕩培養(yǎng)，將JHDDFSD恒溫振蕩培養(yǎng)箱的溫度控制在35℃以內(nèi)，并且將其運行速率設(shè)定為180r/min，培養(yǎng)時間為60min。最后將酸化后的厭氧市政污泥取出，放在溫度為25℃左右的環(huán)境中待用。

2.2 基于超聲波技術(shù)的市政污泥厭氧消化

在完成上述基于生物瀝浸法的市政厭氧污泥調(diào)理的基礎(chǔ)上，基于超聲波技術(shù)對市政厭氧污泥進(jìn)行脫水。由于市政厭氧污泥調(diào)理后，還會存在懸浮固體和部分細(xì)菌、微生物等，無法達(dá)到國家規(guī)定市政厭氧污泥脫水要求[5]。因此，本文基于超聲波技術(shù)，以市政厭氧污泥中的水聲作為超聲信號，通過檢測超聲的方式，發(fā)現(xiàn)水體在市政厭氧污泥中的占比，實現(xiàn)對市政厭氧污泥的脫水。基于超聲波技術(shù)機械濃縮脫水的具體流程為：1）根據(jù)市政厭氧污泥體積，以1∶50的比例在好氧池倒入凝聚劑，并通過攪拌的方式使凝聚劑與市政厭氧污泥均勻接觸，保證市政厭氧污泥能夠在有限空間內(nèi)充分與凝聚劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)[6]。2）基于超聲波技術(shù)，采集市政厭氧污泥中的水聲作為超聲信號，檢測并提取市政厭氧污泥中存在的水聲；在此基礎(chǔ)上，當(dāng)市政厭氧污泥出水液體的pH=9.0時（即液體呈堿性），此時市政厭氧污泥中的金屬離子與氫氧根發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化三鐵物質(zhì)，此種物質(zhì)可與待處理的污染物發(fā)生電極反應(yīng)，即負(fù)電荷與微粒呈現(xiàn)相互吸引的狀態(tài)，以此使反應(yīng)室底部出現(xiàn)絮凝物質(zhì)，直接采用過濾的方式，對其進(jìn)行過濾，即可完成技術(shù)的應(yīng)用與雜質(zhì)與去除。完成此步驟后，考慮到市政厭氧污泥中含有大量的廢砂，廢砂可能會與反應(yīng)試劑發(fā)生二次作用，因此，選擇控制市政厭氧污泥pH值的方式，降低廢砂與絮凝試劑發(fā)生反應(yīng)的概率，避免出現(xiàn)市政厭氧污泥在凈化處理過程中出現(xiàn)二次污染現(xiàn)象。3）使用生物瀝浸法，通過其中的金屬浸提技術(shù)，將反應(yīng)生成后的生物瀝浸法靜置，一般情況下設(shè)定靜置時間為60min，使污泥被夾在上、下兩層濾布中間，實現(xiàn)對市政厭氧污泥的脫水。以此，完成基于生物瀝浸法聯(lián)合超聲波技術(shù)的市政厭氧污泥脫水。

3 實驗論證分析

實驗以某市政污泥作為實驗對象，從該市政厭氧污泥中抽取10份體積為100mL的樣本作為實驗樣本，該市政厭氧污泥各項理化性質(zhì)為pH值6.15、含固率3.45%、化學(xué)需氧量36458mg·L-1、SRF11.25×1012m·kg-1、CST/78.45s、有機質(zhì)69.15%。

實驗利用此次設(shè)計方法與傳統(tǒng)方法對該10份市政厭氧污泥進(jìn)行脫水，脫水過程按照上文敘述的方式。實驗在2h后利用測量儀器測量各個實驗樣品的脫水量，并將其作為實驗結(jié)果，對兩種方法的脫水量進(jìn)行對比分析，分析生物瀝浸法聯(lián)合超聲波技術(shù)在市政厭氧污泥脫水中的可行性，實驗結(jié)果如表2所示。

表2 兩種方法脫水量對比/mL

從表2中可以看出：此次設(shè)計方法脫水量較大，市政厭氧污泥脫水量可以達(dá)到99%，而傳統(tǒng)方法脫水量較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于設(shè)計方法，因此實驗證明了生物瀝浸法聯(lián)合超聲波技術(shù)在市政厭氧污泥脫水中具有良好的可行性。

4 結(jié)束語

本文根據(jù)目前市政厭氧污泥脫水存在的問題，以及市政厭氧污泥脫水需求，提出了一套基于生物瀝浸法聯(lián)合超聲波技術(shù)的市政厭氧污泥脫水方法，并對該方法進(jìn)行了實驗論證分析，驗證了生物瀝浸法聯(lián)合超聲波技術(shù)在市政厭氧污泥脫水具有良好的可行性。本文研究對市政厭氧污泥脫水具有良好的借鑒作用，同時對提高市政厭氧污泥脫硫效率以及脫水質(zhì)量具有一定的現(xiàn)實意義。