生物沥浸处理法改善城市污泥脱水泥饼性质的研究

陈苑，王振宇(丽水学院，浙江 丽水 323000)

1 材料与方法

1.1 试样

实验中所用污泥取自当地具有代表性的城市生活污水处理厂污泥浓缩池。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。原始污泥的各项基本指标如表1所示。

表1 原始污泥的基本性质

1.2 嗜酸性硫杆菌的培养

将嗜酸性硫杆菌A. ferrooxidansLX5接种至改良型9K液体培养基中，放置在恒温震荡摇床中，于28 ℃、180 r/min下扩大培养3～4 d，直到菌体细胞数量达约1.0×108个/mL。再从中吸取10%(体积比)菌液至新的改良型9K液体培养基中，培养至菌体细胞数量再次达约1.0×108个/mL。如此反复两次后，最后一批溶液用定性滤纸过滤，滤液即为嗜酸性硫杆菌接种液，于4 ℃保存待用[1]。

1.3 生物沥浸处理对污泥脱水性能的影响

取一系列500 mL三角瓶，瓶内装入一定体积的原始污泥，再接种硫杆菌接种液。分别设置硫杆菌接种量为0%、5%、10%和15% 4个处理，并分别添加不同量的能源物质(0、4、8和12 g/L)。同时设置没有添加任何接种物和能源物质的空白对照处理。将所有三角瓶置于28 ℃、180 r/min恒温摇床中处理，每隔12 h用称重法补充由于蒸发而损失的水分。每天取样测定污泥pH和污泥比阻。

1.4 生物沥浸处理对污泥基本性质的影响

根据测定结果，选择最佳处理方法。取一系列500 mL三角瓶，瓶内装入原始污泥，同时再接种硫杆菌接种液，添加能源物质。将三角瓶置于28 ℃、180 r/min恒温摇床中处理，每隔12 h用称重法补充由于蒸发而损失的水分。每天取样测定生物沥浸处理后污泥的水分分布情况、含水率和有机质含量[2]。

1.5 生物沥浸处理对脱水泥饼焚烧性能的影响

处理方法同上，收集脱水泥饼。将脱水泥饼烘干后研磨，并过100目筛，按要求混合均匀后取样测定污泥的焚烧特性。

2 结果与讨论

2.1 生物沥浸处理对污泥比阻的影响

图1 微生物接种量对污泥脱水性能的影响

为考察不同嗜酸性硫杆菌的接种量(0%、5%、10%和15%)在某一相同能源物质条件下对污泥比阻的影响，选择以4 g/L能源物质加入量的对象。由图1可知，在嗜酸性硫杆菌的接种量为15%时，污泥的比阻值相对最低，比阻降低率最高。这是由于嗜酸性硫杆菌接种液具有低pH，含铁絮凝剂等特点，都可以改善污泥的脱水性能。嗜酸菌通过降解污泥EPS和释放结合水，降低污泥pH，提高Fe3+浓度，以及改变污泥中微生物数量来提高污泥的脱水性能。对于接种量为0%的处理而言，由于添加了能源物质，使污泥脱水性能有所提高，处理0 d时，污泥比阻降低率达到41%，这主要是由于能源物质的化学作用导致的。同时由于缺少微生物的加入，使接种量为0%的处理污泥的比阻降低率不高。当接种量为10%时，处理1 d后，污泥比阻降低率高达82%，略低于15%接种量的处理效果。因此，可选择10%接种量作为污泥的最佳接种量。

由于污泥在嗜酸性硫杆菌的接种量为10%时，处理效果较好，因此取10%的接种量，同时设置不同的能源物质加入量(0、4、8和12 g/L)，考察同一接种量下不同能源物质加入量对污泥比阻的影响。由图2可知，污泥比阻随着能源物质的加入量增加而减小。在能源物质加入量为0 g/L，处理1 d后，污泥比阻达到最大(2.33×1013m/kg)，比阻降低率达到最小(-27.32%)。能源物质加入量分别为8 g/L和12 g/L时，处理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%)，说明此时污泥的处理效果达到最佳，因此选择8g/L的能源加入量。

图2 能源物质加入量对污泥比阻的影响

2.2 不同接种量对污泥焚烧性能的影响

为考察不同能源物质加入量对脱水泥饼焚烧性能的影响，本研究取以处理1 d的污泥为对象。由表2可以看出，在嗜酸性硫杆菌的接种量为0%、5%、10%时，随着能源物质加入量的增加，污泥的着火温度略微有所升高。在同一接种量条件下，半峰宽随着能源物质加入量的增加而降低，同时污泥的挥发分释放特性指数随着能源物质加入量的增加而增大。表明能源物质的加入量增加对污泥的挥发分释放特性指数有一定的影响。能源物质的加入量越多，污泥的燃烧性能越好[3]。

表2 生物沥浸处理后脱水泥饼的挥发分释放特性指数

3 结论

当原始污泥中嗜酸性硫杆菌接种量为10%，能源物质添加量为8 g/L时，处理效果最佳，污泥比阻降至最低，为1.79×1012m/kg。接种量和能源物质的加入量对污泥的含水率和有机质含量影响不大。接种量的增加会使污泥水分分布中的表面水含量逐渐增加。但是硫杆菌接种量与污泥的挥发分释放特性指数没有直接的影响。在能源物质加入量为8 g/L时，污泥水分分布中间隙水含量最高(46%)，自由水含量最低(46%)。并且污泥的挥发分释放特性指数随着能源物质的加入量增加而增大。说明能源物质加入量越多，污泥的燃烧性能越好。