生物瀝浸處理提高城市污泥脫水性能的中試研究：批式運行模式
摘要：為了考察生物瀝浸法對城市污泥脫水性能的影響。利用一個兼有序批式與連續式運行模式、工作體積為700L的生物瀝浸反應器對城市污泥進行了連續3批生物瀝浸中試研究，并采用廂式壓濾機對處理后污泥進行脫水處理。結果表明，曝氣量為1.2m3/h，含嗜酸性硫桿菌的酸化污泥與待處理的原始污泥體積比為1∶15時，在90h內完成首批生物瀝浸處理，此時體系pH由瀝浸初期的6.11降低至2.33，相應地ORP由初始-134mV升高至507mV，污泥的比阻由瀝浸初期的1.00×1013m/kg降低至0.09×1013m/kg。后續2批試驗在生物酸化污泥與原始污泥體積比1∶1，而微生物營養劑投加量減少25%和50%的情況下，生物瀝浸過程可分別在40h與46h內完成，污泥的比阻分別降低至0.19×1013m/kg與0.36×1013m/kg。3批生物瀝浸后的污泥經過廂式壓濾機在0.3～0.4MPa壓力條件下壓濾2h，脫水泥餅含水率為58%，呈土黃色塊狀，無臭味。另外，生物瀝浸后，污泥有機質含量從原來的52.9%變化至48.0%。但泥餅中重金屬Cu與Zn脫除率可分別達到58%與88%。因此，生物瀝浸處理后壓濾脫水可同時實現污泥重金屬的脫出和高效脫水的雙重目標，而且不損失污泥有機質的含量，是一種值得工程應用的污泥處理新技術。
關鍵詞：城市污泥，生物瀝浸，序批式反應器，脫水性，廂式壓濾脫水機
截2009年底，我國建成運行的污水處理廠達到近2000座，日污水處理量逾1億m3，污泥的產量每年以10%-15%的速度呈現遞增趨勢。目前，污水處理廠普遍采用的污泥脫水工藝是在液態污泥中添加陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）等絮凝劑后進行機械脫水，使其成為含水量為80%左右的脫水污泥，然而脫水污泥水分含量仍很高，嚴重制約了污泥的后續處置或資源化利用。因此，對污泥實現高效脫水顯得十分重要。
國內外研究者對如何提高城市污泥脫水性能做了較為廣泛的研究，例如對城市污泥進行水熱調理、化學調理（FeCl3+CaO）、超聲調理與微波調理等，以此來提高污泥的脫水性能。雖然上述不同的調理方法對污泥的脫水性能有不同程度的改善。然而仍然存在一些不足的地方。水熱調理需要消耗大量的能量，同時調理后污泥脫水的濾液中含有大量的COD與氨氮，進而增加了脫水濾液的處理負擔。化學調理雖然可以顯著地改善污泥的脫水性能，然而大量無機物的引入將降低污泥干物質中有機物的含量，不利于污泥后期資源化利用。適度的超聲調理與微波調理可以使污泥中微生物細胞裂解，改善污泥的脫水性能，然而如果超聲與微波時間較長，將使得污泥中微小的顆粒物增加，在實際工程應用中堵塞濾布，反而影響污泥脫水。另外超聲與微波的最佳作用時間隨著污泥性質的不同也較難掌握。
近十多年來，不斷發展完善起來的污泥生物瀝浸（bioleaching，以前稱為污泥生物淋濾或瀝濾）處理技術不但能有效去除污泥中的重金屬，消除污泥惡臭與殺滅病原菌，處理后污泥的脫水性能得到顯著改善。而且脫水濾液中的COD、N、P等營養成分卻不會明顯增加。同時生物瀝浸過程在常溫常壓下進行，可操作性較強。筆者采用搖瓶試驗
研究表明，城市污泥經過生物瀝浸調理后，污泥的比阻由原始污泥的3.28x1013m/kg，降低至0.34x1013m/kg。脫水性能提高10倍。然而，目前國內外關于污泥生物瀝浸研究重點仍然集中于重金屬的脫除方面。關于生物瀝浸提高污泥的脫水性能的研究卻相對較少，運用該方法對城市污泥進行中試脫水研究更是鮮見報道。所以，本課題組結合前期實驗室研究成果，為觀察中試規模上生物瀝浸對城市污泥脫水性能的促進作用，利用自行設計的可進行連續處理與批式處理的700L生物瀝浸反應器對城市污泥進行序批式處理研究，以期為城市污泥生物瀝浸法處理的工程化應用提供必要的技術支撐。
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