CN105110589A

CN105110589A - 一种城市污泥的深度脱水方法

Info

Publication number: CN105110589A
Application number: CN201510587518.4A
Authority: CN
Inventors: 石明岩; 彭一钊; 罗佳文; 张露露; 蔡彩媛; 杨凤霞; 刘恒甫; 胡淑茵
Original assignee: Guangzhou University
Current assignee: Guangzhou University
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2035-09-15
Also published as: CN105110589B

Abstract

本发明涉及一种城市污泥的深度脱水方法，该方法由以下步骤组成：(1)取城市污泥按其体积每升分别加入硫粉10g和黄铁矿粉10g，置于水浴振荡器中于28℃恒温条件下摇瓶培养；当污泥体系的pH值为2.5时，结束第一次培养；然后，往第一次培养物中添加6.5倍体积新的城市污泥，采用同样的条件进行二次摇瓶培养；最后，再往第二次培养物中添加6.5倍体积新的城市污泥重复摇瓶培养一次，得到接种物；(2)将步骤(1)得到的接种物投入至9倍体积的待脱水的城市污泥中，混合均匀后，按接种物和待脱水的城市污泥的总体积每升分别加入硫粉1g和黄铁矿粉6g；然后置于水浴振荡器中于28℃恒温条件下持续振荡培养72h；(3)将经过步骤(2)处理后的污泥，采用过滤面积为0.5m²的厢式压滤机压滤脱水，压滤机压力为0.35MPa，进泥时间为30min，保压时间为10min。

Description

一种城市污泥的深度脱水方法

技术领域

本发明涉及污泥的脱水处理，具体涉及添加化学试剂的城市污泥脱水方法。

背景技术

城市污泥来源于污水处理过程中产生的大量污泥，其数量约占总处理水量的0.3％～0.5％左右(以含水率为97％计)。根据来源可以分为：

①初次沉淀污泥，来自初次沉淀池；

②剩余活性污泥，来自活性污泥工艺的二次沉淀池；

③腐殖污泥，来自生物膜工艺的二次沉淀池；

以上3种污泥可统称为生污泥或新鲜污泥。

④消化污泥，生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后称为消化污泥或熟污泥。

⑤化学污泥，用化学沉淀法处理污泥后产生的沉淀物称为化学污泥或化学沉渣。

常规脱水后的污泥仍有较大体积且有一定流动性，会带来占地面积大、堆放时易产生恶臭并孳生蚊蝇、不便于运输且成本高等问题；污泥中大量的病原微生物还会通过不同途径感染人体，对人体健康造成威胁。

污泥脱水是指用物理、化学和生物方法进一步降低浓缩后污泥的含水率，以便于污泥的运输、填埋或资源化利用。污泥常规脱水主要有自然脱水法和机械脱水法，可将污泥含水率降至80％，但仍不便于运输和后续处置。以污泥焚烧、堆肥、填埋等处置方式为例，待处理污泥含水率应低于或接近60％，因此污泥需深度脱水。

一般通过物理法、化学法、生物法对污泥进行脱水前调理能达到深度脱水要求的以化学法为主。化学法需投加大量药剂，易造成污泥干物质量和污泥滤饼无机物所占比例增加，大幅降低有机质和热值，影响了污泥资源化利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题的提供一种城市污泥的深度脱水方法，该方法具有成本低、效果好的优点。

本发明解决上述技术问题的方案如下：

一种城市污泥的深度脱水方法，该方法由以下步骤组成：

(1)取城市污泥按城市污泥按其体积每升分别加入硫粉10g和黄铁矿粉10g，置于水浴振荡器中于28℃恒温条件下摇瓶培养；当污泥体系的pH值为2.5时，结束第一次培养；然后，往第一次培养物中添加6.5体积倍新的城市污泥，采用同样的条件进行二次摇瓶培养；最后，再往第二次培养物中添加6.5体积倍新的城市污泥重复摇瓶培养一次，得到接种物；

(2)将步骤(1)得到的接种物投入至9倍体积的待脱水的城市污泥中，混合均匀后，按接种物和待脱水的城市污泥的总体积每升分别加入硫粉1g和黄铁矿粉6g；然后置于水浴振荡器中于28℃恒温条件下持续振荡培养72h；

(3)将经过步骤(2)处理后的污泥，采用过滤面积为0.5m²的厢式压滤机压滤脱水，压滤机压力为0.35MPa，进泥时间为30min，保压时间为10min。

上述方法中，所述的水浴振荡器的转速180r/min。

上述方法中，所述的城市污泥是来自初次沉淀池中的初次沉淀污泥，也可以是来自活性污泥工艺的二次沉淀池中的剩余活性污泥，还可以是来自生物膜工艺的二次沉淀池中的腐殖污泥。

本发明是向城市污泥中投加硫粉和黄铁矿粉，通过恒温摇瓶培养，驯化和富集硫杆菌属(Acidithiobacillusspp)、铁氧化钩端螺旋菌(Leptospirillumferrooxidans)、硫化杆菌属(Sulfobacillus)、酸菌属(Acidianus)、嗜酸菌属(Acidiphilium)以及其他与硫杆菌联合生长的兼性嗜酸异养菌所构成的微生物菌群，利用该菌群的氧化和酸化作用调理污泥，经机械脱水后将含水率降至污泥处置要求。

氧化硫硫杆菌(A.thiooxidans)对硫粉的氧化可以在中性条件下快速启动，产生硫酸降低污泥pH值，从而为氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)氧化Fe²⁺创造一个适宜的酸碱环境。Fe²⁺可以被A.ferrooxidans氧化成Fe³⁺，发挥生物絮凝作用，同时Fe³⁺进一步水解生成少量的羟基硫酸铁等次生矿物，如黄钾铁矾和施氏矿物，在一定程度上对污泥脱水有贡献。

黄铁矿，又称硫铁矿，是地壳中分布最广的一种晶体属等轴晶系的硫化物矿物，见于多种成因的矿石和岩石中，主要成分是二硫化亚铁(FeS₂)。纯黄铁矿中铁和硫所占比例分别为46.67％和53.33％。黄铁矿的来源十分丰富，价格相对低廉，并可直接被氧化亚铁硫杆菌氧化利用。本方法以黄铁矿粉做为Fe²⁺源，调配适量硫粉对城市污泥进行脱水前调理，达到污泥减量化处理目的。

综上所述，本发明较现有技术具有以下优点：

(1)不仅脱水后污泥含水率可降至60％以下，而且处理成本低。

(2)用直接被氧化亚铁硫杆菌氧化利用的黄铁矿粉配合硫粉进行脱水前调理，反应温和、二次污染风险小、调理时间短(2-3d)，可从本质上促进城市污泥深度脱水，益于污泥处置。

(3)因调理涉及的微生物以化能自养菌为主，不利用污泥有机质，因此经生物调理和机械脱水后形成的半干化污泥有机质与干基热值高，有益成分损失少，利于后续资源化利用(土地利用、焚烧、园林绿化、制成建材等)。

具体实施方式

实施例1(脱水过程中硫粉和黄铁矿粉的比例及接种物的投放量研究)

本实验的供试污泥取自某城市污水厂二沉池剩余污泥，其基本性质如表1。

表1供试污泥基本性质

本实验的正交试验因素与水平如表2。

表2正交试验因素与水平

本实验的方案如表3。

表3正交试验设计方案

上述9个试验方案的具体过程如下所述：

(1)取表1所示性质的供试污泥150mL，分别加入硫粉1.5g和黄铁矿粉1.5g，置于水浴振荡器中以180r/min的转速于28℃恒温条件下摇瓶培养；当污泥体系的pH值为2.5时，结束第一次培养，得的20mL培养物；然后，往第一次培养物中添加130mL表1所示性质的供试污泥，采用同样的条件进行二次摇瓶培养；最后，再往第二次培养物中添加6.5体积表1所示性质的供试污泥重复摇瓶培养一次，得到接种物；

(2)将步骤(1)得到的接种物按表3所示比例投入到表1所示性质的供试污泥中，混合均匀后，按接种物和待脱水的城市污泥的总体积和表3所示的加入量加入硫粉和黄铁矿粉；然后置于水浴振荡器中以180r/min的转速于28℃恒温条件下持续振荡培养72h；

(3)将经过步骤(2)处理后的污泥，采用过滤面积为0.5m²的厢式压滤机压滤脱水，压滤机压力为0.35MPa，进泥时间为30min，保压时间为10min，结果如表4所示。

表4正交试验结果

试验号	污泥含水率/％
		1	66.72
2	60.12
		3	59.18
4	66.81
		5	63.04
6	59.38
		7	76.90
8	64.11
		9	55.71

由表4可见：(1)当硫粉与黄铁矿粉的配比分别为1g/L、6g/L；2g/L、6g/L；3g/L、6g/L时，接种物投加比例为5-20％时，污泥含水率可降至60％以下。(2)在黄铁矿粉投加量足够(6g/L)的情况下，硫粉投加量仅需1g/L即可达到污泥处置要求。上述分析说明减少硫粉用量，在降低处理成本的同时，可避免因大量使用硫粉造成的土壤后酸化效应。

对表4结果进行直观分析分析，如表5所示。

上表说明，最佳工艺参数组合为A1B3C2，即接种物投放量为待脱水污泥体积的10％，硫粉的投放量为按接种物和待脱水的污泥的总体积加入1g/L，黄铁矿粉的投放量为按接种物和待脱水的污泥的总体积加入6g/L。

采用上述同样的方法分别取同一污水厂的初沉池和生物膜工艺的二次沉淀池剩余污泥进行正交实验，所得到的最佳工艺参数同上。

实施例2

1、供试污泥取自某污水厂初沉池剩余污泥，其基本性质如表6。

表6供试污泥(初沉池剩余污泥)基本性质

2、脱水处理

(1)取表6所示性质的供试污泥150mL，分别加入硫粉1.5g和黄铁矿粉1.5g，置于水浴振荡器中以180r/min的转速于28℃恒温条件下摇瓶培养；当污泥体系的pH值为2.5时，结束第一次培养，得的20mL培养物；然后，往第一次培养物中添加130mL表6所示性质的供试污泥，采用同样的条件进行二次摇瓶培养；最后，再往第二次培养物中添加6.5体积表6所示性质的供试污泥重复摇瓶培养一次，得到接种物；

(2)将步骤(1)得到的接种物投入至9倍体积的表6所示性质的供试污泥中，混合均匀后，按接种物和表5所示性质的供试污泥的总体积每升分别加入硫粉1g和黄铁矿粉6g；然后置于水浴振荡器中以180r/min的转速于28℃恒温条件下持续振荡培养72h；

3、脱水处理后的污泥含水率的检测

将上述脱水处理后的污泥进行含水率检测，其含水率为58.21％。

实施例3

供试污泥取自某污水厂二沉池剩余污泥，该污水厂采用改良A²/O工艺，处理过程未投加任何药剂。上述污泥的基本性质如表7。

表7供试污泥(二沉池剩余污泥)基本性质

2、脱水处理

(1)取表7所示性质的供试污泥150mL，分别加入硫粉1.5g和黄铁矿粉1.5g，置于水浴振荡器中以180r/min的转速于28℃恒温条件下摇瓶培养；当污泥体系的pH值为2.5时，结束第一次培养，得的20mL培养物；然后，往第一次培养物中添加130mL表7所示性质的供试污泥，采用同样的条件进行二次摇瓶培养；最后，再往第二次培养物中添加6.5体积表7所示性质的供试污泥重复摇瓶培养一次，得到接种物；

(2)将步骤(1)得到的接种物投入至9倍体积的表6所示性质的供试污泥中，混合均匀后，按接种物和表7所示性质的供试污泥的总体积每升分别加入硫粉1g和黄铁矿粉6g；然后置于水浴振荡器中以180r/min的转速于28℃恒温条件下持续振荡培养72h；

3、脱水处理后的污泥含水率的检测

将上述脱水处理后的污泥进行含水率检测，其含水率为55.02％。

实施例4

供试污泥取自某污水厂二沉池化学污泥。该污水厂采用倒置A²/O工艺，在生化池投加了硫酸铝(氧化铝含量7.5％),投加比例为每万吨污水加0.3吨硫酸铝原液。上述污泥的基本性质如表8。

表8供试污泥(二沉池化学污泥)基本性质

2、脱水处理

(1)取表8所示性质的供试污泥150mL，分别加入硫粉1.5g和黄铁矿粉1.5g，置于水浴振荡器中以180r/min的转速于28℃恒温条件下摇瓶培养；当污泥体系的pH值为2.5时，结束第一次培养，得的20mL培养物；然后，往第一次培养物中添加130mL表8所示性质的供试污泥，采用同样的条件进行二次摇瓶培养；最后，再往第二次培养物中添加6.5体积表8所示性质的供试污泥重复摇瓶培养一次，得到接种物；

(2)将步骤(1)得到的接种物投入至9倍体积的表8所示性质的供试污泥中，混合均匀后，按接种物和表7所示性质的供试污泥的总体积每升分别加入硫粉1g和黄铁矿粉6g；然后置于水浴振荡器中以180r/min的转速于28℃恒温条件下持续振荡培养72h；

3、脱水处理后的污泥含水率的检测

将上述脱水处理后的污泥进行含水率检测，其含水率为54.08％。

Claims

1.一种城市污泥的深度脱水方法，该方法由以下步骤组成：

2.根据权利要求1所述的一种城市污泥的深度脱水方法，其特征在于，所述的水浴振荡器的转速为180r/min。

3.根据权利要求1或2所述的一种城市污泥的深度脱水方法，其特征在于，所述的城市污泥是来自初次沉淀池中的初次沉淀污泥、来自活性污泥工艺的二次沉淀池中的剩余活性污泥或来自生物膜工艺的二次沉淀池中的腐殖污泥。