CN102001804A

CN102001804A - 一种降解脱水污泥中聚丙烯酰胺的方法

Info

Publication number: CN102001804A
Application number: CN2010105314755A
Authority: CN
Inventors: 戴晓虎; 董滨; 盛倩; 吴星五
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2011-04-06

Abstract

本发明涉及一种降解脱水污泥中聚丙烯酰胺的方法，具体步骤为：将好氧堆肥腐熟后的污泥经多次回流堆肥试验得到的熟料即为回料，回料的含水率为40～50％，污泥与回料按一定的体积比混合，其堆肥物料在风量为0.05～0.10m³/(m³·min)的连续通风条件下，在12～15天的高温好氧堆肥周期中检测污泥中聚丙烯酰胺的浓度变化。本发明在启动初期添加木屑、秸秆等外源辅料为添加剂，堆肥后的产品(熟料)即为一次回料，所得到的熟料作为下次堆肥的添加剂。多次回流后，堆肥产品的含水率可降低，物料结构疏松，利于通风和生化反应，堆肥过程中可降解聚丙烯酰胺的微生物不断得到驯化，并作为回流物料为后续脱水污泥堆肥反应接种入可降解聚丙烯酰胺的微生物，从而可有效解决污泥中聚丙烯酰胺的残留问题。

Description

一种降解脱水污泥中聚丙烯酰胺的方法

技术领域

本发明属固废资源化领域，具体涉及一种降解脱水污泥中聚丙烯酰胺的方法。

背景技术

目前聚丙烯酰胺是国内外水处理领域使用量最大的水处理剂，主要用于给水和污水的预沉淀以及污泥的增稠和脱水。

到2010年，我国城市污水处理率不低于70％，污水处理能力将达1×10⁸m³/天，城市干污泥的产量将会超过1×10⁶t/天。通常情况下，污泥脱水前聚丙烯酰胺的投加量为3～5mg/g(干污泥)，对于某些沉降性能差的污泥则需要更高的投加量，因此污泥脱水过程中大量的聚丙烯酰胺被转移到泥饼当中，污泥中的聚丙烯酰胺的残留及对环境的影响已经受到人们重视。聚丙烯酰胺具有很高的粘性，将含聚丙烯酰胺量过高的污泥用于土地利用，会造成土壤板结，不利于耕作。《上海市城镇污水处理厂固态污泥高温好氧发酵处理基本技术规定》已明确提出，污泥在用于土地前，须采取分解聚丙烯酰胺的相关措施。

目前有关聚丙烯酰胺降解和检测的研究主要是针对液相(如污水、采油废水)，现有的聚丙烯酰胺浓度检测方法有粘度法、浊度法、分光光度法、红外光谱法、原子荧光分光光度法、色谱法等。其中分光光度法操作简单，且具有较高的灵敏度，在聚合物驱油技术中被广泛应用，淀粉-碘化镉分光光度法最为常用。

发明内容

为克服以上存在的技术问题，本发明旨在提供一种降解脱水污泥中聚丙烯酰胺的方法。

本发明提出的降解脱水污泥中聚丙烯酰胺的方法，通过将污泥和多次好氧堆肥腐熟回流的物料(回料)按一定的体积比混合，调节含水率和C/N比，控制通风量，以改善了堆体物料的供氧状况，大大缩短了污泥腐熟时间；采用回料的方法不仅降低了对外源添加剂的依赖，更能有效筛选出适合在含大量聚丙烯酰胺的污泥中生存的微生物，其中含有能降解聚丙烯酰胺的微生物，如放线菌、α-变形菌、芽孢杆菌、黄孢原毛平革菌、假单胞菌等，可作为脱水污泥好氧堆肥的接种物料。这样可大幅降低污泥中的聚丙烯酰胺含量，降低后续的土地利用等资源化过程的风险。

本发明提出的一种降解脱水污泥中聚丙烯酰胺的方法，具体步骤如下：

(1)回料制作

在启动初期添加木屑或秸秆等外源辅料为添加剂，经过12～15天的好氧发酵，所得熟料即为回料，在正常运行过程中采用上一批次堆肥的腐熟污泥作为回料；所得回料作为下次堆肥的添加剂；其中：所述回料的含水率为40％～50％；

(2)污泥与回料比例调节

将脱水污泥与步骤(1)所得回料按比例混合，控制脱水污泥与回料混合后的初始含水率为50％～65％；

(3)好氧发酵

将步骤(2)所得混合物置于污泥堆肥装置中，在通风量为0.05～0.10m³/(m³·min)的连续通风条件下，调节其碳氮比(C/N比)，在12～15天的堆肥周期中定期检测脱水污泥中聚丙烯酰胺的变化情况；

(4)脱水污泥中聚丙烯酰胺的提取和检测

把步骤(3)所得堆肥样品溶于水中，用振荡摇床振荡1.8-2.2h，使污泥均匀分散在水中，再用磁力搅拌器搅拌8-12min，然后以3500-4500r/min的转速离心10-20min，取上清液待测。用蒸馏水多次提取样品中的聚丙烯酰胺，然后用淀粉-碘化镉分光光度法在波长为580nm的波段下测定含量。

本发明中，一般污水厂脱水污泥的含水率为78％-83％，回料与脱水污泥按适当的的体积比加入，回料一般需要好氧堆肥回流三次以上，以保证物料的低含水率及不断驯化出能降解污泥中聚丙烯酰胺的微生物种群。从而在缩短好氧堆肥反应时间的同时，对污泥中聚丙烯酰胺进行降解。

本发明有益的效果：

1、本发明中将脱水污泥和多次回流的腐熟物料混合后混合，不仅减少了外源添加剂的用量，改善脱水污泥的堆肥性质，同时，由于多次回流后，部分可降解聚丙烯酰胺的微生物得到了有效驯化，从而为后续脱水污泥堆肥反应接种降解聚丙烯酰胺的微生物。

2、污泥经过添加回料后，其中的聚丙烯酰胺可降低80％以上，将低聚丙烯酰胺浓度的污泥进行土地利用的过程中，解决可能的二次污染问题，有效减少土壤板结，从而实现了污泥无害化、资源化利用。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1：

表1污水处理厂A脱水污泥和回料的性质分析

取污水厂A脱水污泥150L，回料300L，性质如表1所示，分别检测脱水污泥和回料中聚丙烯酰胺的浓度，测得脱水污泥中聚丙烯酰胺的含量为6.52mg/g(干基)，回料中聚丙烯酰胺的含量在检测限下，将脱水污泥与回料混合均匀后，再检测混合物料中聚丙烯酰胺的浓度，约为2.81mg/g(干基)，其含水率为57％，分别将混合物料均分成两份，其中一份混合物料中添加可降解聚丙烯酰胺的微生物(如放线菌、α-变形菌、芽孢杆菌、黄孢原毛平革菌、假单胞菌等)，将混合物料分别堆放在堆肥反应装置中，堆高0.8m，采用机械通风，供风量0.05～0.10m³/(m³·min)，采用连续供风方式，每24h检测堆肥污泥中聚丙烯酰胺的变化，同时测量堆体温度和含水率、pH、氨氮变化，启动的第二天，堆体迅速升温至65℃，并在60～70℃温度下持续8天后开始稳步降温，直至稳定在室温，即认为堆肥结束。比较堆肥前后两个堆体中混合物料的聚丙烯酰胺浓度的变化。用淀粉-碘化镉分光光度法在波长为580nm下测定含量，发现未人工添加可降解聚丙烯酰胺的微生物的混合物料中聚丙烯酰胺有所降解，降至1.68mg/g(干基)，降解率为40.2％，外源添加微生物的堆体浓度降至1.31mg/g(干基)，降解率为53.4％，添加回料后污泥中聚丙烯酰胺均有所下降，但降解速率较外源添加微生物的堆体浓度下降慢。将外源投加聚丙烯酰胺降解微生物的腐熟物料再堆肥三次后，将该物料作为实施例2的回料。

实施例2：

表2污水处理厂B脱水污泥和回料的性质分析

取污水厂B脱水污泥120L，回料300L，性质如表2所示，该回料为实施例1中经人工添加可降解聚丙烯酰胺的微生物后的腐熟物质，经检测脱水污泥中聚丙烯酰胺浓度为6.39mg/g(干基)，驯化后回料中聚丙烯酰胺的浓度为1.31mg/g(干基)，将脱水污泥与回料混合均匀后，检测混合物料中聚丙烯酰胺的浓度约为2.62mg/g(干基)，其含水率为52％。将混合物料放在堆肥反应装置中，堆高1m，采用机械通风，供风量0.05～0.10m³/(m³·min)，采用连续供风方式，控制堆体温度，调节C/N比，每24h检测堆肥污泥中聚丙烯酰胺的变化，发现堆肥的前4天，污泥中聚丙烯酰胺的浓度基本降至检测限下。

脱水污泥样品中聚丙烯酰胺的含量在6.28mg/g(干基)左右，污泥与回料(经多次回流堆肥试验得到的熟料)按体积比为1∶2混合后的堆肥物料中聚丙烯酰胺的含量在2.67mg/g。在连续通风条件下，经过12天高温好氧发酵，堆肥物料中聚丙烯酰胺的含量在1.22mg/g，降解率为53.4％。

Claims

1.一种降解脱水污泥中聚丙烯酰胺的方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)回料制作

启动初期，添加木屑或秸秆外源辅料为添加剂，经过12～15天的好氧发酵，所得熟料即为回料，在正常运行过程中采用上一批次堆肥的腐熟污泥作为回料；所得回料作为下次堆肥的添加剂；其中：所述回料的含水率为40％～50％；

(2)污泥与回料比例调节

(3)好氧发酵

将步骤(2)所得混合物置于污泥堆肥装置中，在通风量为0.05～0.10m³/(m³·min)的连续通风条件下，调节其碳氮比，在12～15天的堆肥周期中定期检测脱水污泥中聚丙烯酰胺的变化情况；

(4)脱水污泥中聚丙烯酰胺的提取和检测

把步骤(3)所得堆肥样品溶于水中，用振荡摇床振荡1.8-2.2h，使污泥均匀分散在水中，再用磁力搅拌器搅拌8-12min，然后以3500-4500r/min的转速离心10-20min，取上清液待测；用蒸馏水多次提取样品中的聚丙烯酰胺，然后用淀粉-碘化镉分光光度法在波长为580nm的波段下测定含量。

2.根据权利要求1所述的降解脱水污泥中聚丙烯酰胺的方法，其特征在于，所述回料需好氧堆肥回流三次以上，保证物料的低含水率及不断驯化出能降解污泥中聚丙烯酰胺的微生物种群。