CN112919728A

CN112919728A - 一种蓝藻泥压滤液处理方法

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Publication number: CN112919728A
Application number: CN202011496633.8A
Authority: CN
Inventors: 刘和; 崔敏华; 杨汉文; 李冲; 潘辉; 王瑞; 陈安怡; 浦田; 朱葛; 郑志永
Original assignee: Wuxi Guolian Environmental Science & Technology Co ltd; Jiangnan University
Current assignee: Wuxi Guolian Environmental Science & Technology Co ltd; Jiangnan University
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2021-06-08

Abstract

本发明提供一种蓝藻泥压滤液处理方法，使得蓝藻泥压滤液处理系统更加稳定、高效，并提升蓝藻泥压滤液处理技术的实际应用价值。一种蓝藻泥压滤液处理方法，其特征在于：蓝藻泥压滤液处理方法包括以下步骤，S3：对含水率85‑95%的蓝藻泥进行压滤，由此产生的蓝藻压滤液进行吹脱工艺处理，将蓝藻泥压滤液中的氨氮浓度降低20‑40％；S4：吹脱工艺处理后的蓝藻泥压滤液加入可溶性碳酸盐，沉淀钙离子；S5：钙离子沉淀处理后的蓝藻泥压滤液通入臭氧氧化；S6：臭氧氧化后的蓝藻泥压滤液通过厌氧生物反应器（如升流式厌氧污泥床反应器）系统处理；S7：蓝藻泥压滤液通过好氧生物反应器系统（如A/O水处理工艺‑膜生物反应器工艺）处理。

Description

一种蓝藻泥压滤液处理方法

技术领域

本发明属于蓝藻处理技术领域，具体涉及一种蓝藻泥压滤液处理方法。

背景技术

目前的蓝藻治理手段仍然是打捞为主，通过机械手段将富含蓝藻的藻水输送至藻水分离站进行初步脱水，浓缩成含水率85-95%的藻泥用于后续处理。藻泥产量巨大，如果采取填埋或者露天堆放的处理方法存在许多弊端。蓝藻泥中含有的大量游离水、有机污染物及藻毒素给填埋场周边环境带来了极大的安全隐患。同时，蓝藻泥极易腐烂产生恶臭，不仅严重影响了周边环境质量，而且还增加了污水处理的难度和成本。因此，无害化处置是蓝藻处理工艺选择的主要原则。

根据蓝藻泥的物理化学性质，含水率高、有机物含量高、热值高、生物抑制性物质含量高等特点，蓝藻泥的处理工程适宜采取“深度脱水+掺烧”的工艺路线。蓝藻泥深度脱水有利于实现其减量化，节省运输成本和后续处理处置设备的占地面积等。掺烧工艺能够实现蓝藻泥的减量化、稳定化和无害化，不仅节省用地，还可消灭各种病原体，将有毒有害物质转化为无害物。虽然固体减量化效果显著，但是规模化应用过程中产生了许多问题亟待解决。

发明人发现压滤过程中产生的压滤液是潜在污染源，蓝藻在压滤过程中加入了大量添加剂，导致压滤液含盐量高且种类复杂；蓝藻细胞结构的破坏，导致大量胞内有机质释放，使得压滤液中有机物含量较高；同时蓝藻泥压滤液还具有很强的生物毒性，其生物毒性对生化处理过程中的脱氮微生物产生极大的运行，导致脱氮微生物无法正常进行脱氮过程，整个脱氮工艺处理效果差；其次，蓝藻打捞明显的周期性特征，压滤液水质和水量波动巨大，这对整个工艺系统的长期稳定运行存在极大的挑战。

基于上述分析，有必要设计一套针对性强的蓝藻泥压滤液处理方法对其进行处理。

发明内容

针对现有技术存在的问题与不足，本发明提供一种蓝藻泥压滤液处理方法，使得蓝藻泥压滤液处理系统更加稳定、高效，并提升蓝藻泥压滤液处理技术的实际应用价值。

其技术方案是这样的，一种蓝藻泥压滤液处理方法，所述蓝藻泥压滤液由以下方法制备得到，

S1，蓝藻经打捞至藻水分离站初步脱水；

S2，将初步脱水后的蓝藻泥加入药剂调理，而后进入板框压滤机压滤脱水，产生所述蓝藻泥压滤液；

其特征在于：蓝藻泥压滤液处理方法包括依次进行的以下步骤，

S3，压滤过程中产生的蓝藻泥压滤液进行吹脱工艺的处理；

S4，吹脱工艺处理后的蓝藻泥压滤液加入可溶性碳酸盐用于沉淀去除钙离子；

S5，钙离子沉淀处理后的蓝藻泥压滤液通入臭氧氧化用于去除生物抑制物；

S6，臭氧氧化后的蓝藻泥压滤液通过厌氧生物反应器系统处理；

S7，厌氧生物反应器处理后的蓝藻泥压滤液通过好氧生物反应器系统处理。

进一步的，步骤S2中，所述药剂包括蓝藻泥的干基质量20-40％的氧化钙，5-15％的氯化铁或5-25％的聚合硫酸铁（即5-15％的氯化铁可由5-25％的聚合硫酸铁替代），优选地，所述药剂包括蓝藻泥的干基质量30％的氧化钙，5％的氯化铁或5％的聚合硫酸铁。

进一步的，步骤S2中，初步脱水后的蓝藻泥含水率为85-95%，板框压滤机压滤脱水后蓝藻泥含水率65-70％，优选地，板框压滤机压滤脱水后蓝藻泥含水率70％。

进一步的，步骤S3中，吹脱速率4-35 L/m³·min，吹脱时间1-5h，优选地，吹脱速率为30 L/m³·min，吹脱时间3h；将蓝藻泥压滤液中的氨氮浓度降低20-40％。

进一步的，步骤S4中，钙离子沉淀处理后的蓝藻泥压滤液，钙离子浓度为0-1000mg/L；优选地，所述可溶性碳酸盐为碳酸钠。

进一步的，步骤S5中，臭氧通入速率为2-25 g/L·h（每升蓝藻泥压滤液每分钟通入10g臭氧），优选地，臭氧通入速率为10 g/L·h。

进一步的，经过步骤S7处理后，蓝藻泥压滤液的出水标准为COD≤500mg/L，TN≤70mg/L，NH₃-N≤45mg/L，TP≤3.5mg/L。

本发明的有益效果为：

本发明新增吹脱预处理工艺，利用压滤液碱性、高氨氮的特点进行物理脱氮处理，使得蓝藻泥压滤液中氨氮浓度降低20-40％，减小后续生物脱氮压力；

本发明新增除钙系统，对蓝藻压滤液中的钙离子进行去除，减少后续生化处理过程中的高钙离子环境对微生物的不利影响，经过除钙系统后，压滤液中的钙离子浓度从1500-4500 mg/L降至0-800 mg/L，大大缓解其对微生物的干扰；

本发明新增臭氧氧化预处理工艺，对蓝藻泥压滤液中的生物抑制性物质进行去除，将硝化速率提升30％以上，并维持了生物处理单元的长期、稳定运行；

与芬顿法等高级氧化工艺相比，臭氧氧化法有效降低压滤液的生物抑制性、技术简单、可操作性强、未产生难以处理的副产物、成本相对较低，可实现大规模应用；

经预处理后，蓝藻压滤液中的盐分、生物抑制性物质、氨氮浓度等均得到有效降低，使得后续的厌氧、好氧系统可以高效处理蓝藻压滤液，出水达到间接排放标准。

附图说明

图1为臭氧氧化前后硝化速率变化情况。

图2为除钙前后钙离子浓度变化情况。

图3为本发明方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例1

下述实施例中的蓝藻泥压滤液由以下方法制备得到：

S1，蓝藻经打捞至藻水分离站初步脱水获得含水率85-95%的蓝藻泥；

S2，含水率85-95%的蓝藻泥加入药剂调理，所述药剂包括蓝藻泥的干基质量30％的氧化钙，5％的氯化铁，而后进入板框压滤机压滤脱水，获得蓝藻泥压滤液和含水率70％的蓝藻泥。

如图3所示，一种蓝藻泥压滤液处理方法，包括依次进行的以下步骤：

S3：蓝藻泥压滤液进行吹脱工艺的处理，吹脱速率为30 L/m³·min，吹脱时间3 h；

S4：吹脱工艺处理后的蓝藻泥压滤液加入可溶性碳酸盐，沉淀压滤液中的钙离子，使得钙离子浓度低于1000 mg/L；

S5：钙离子沉淀处理后的蓝藻泥压滤液通入臭氧氧化，臭氧通入速率为10 g/L·h（每升蓝藻泥压滤液每分钟通入10 g臭氧）；

S6：臭氧氧化后的蓝藻泥压滤液通过厌氧生物反应器系统处理，厌氧生物反应器系统采用升流式厌氧污泥床反应器（UASB反应器）系统；

S7：蓝藻泥压滤液通过好氧生物反应器系统处理，好氧生物反应器系统采用A/O水处理工艺-膜生物反应器工艺（A/O-MBR）生化处理单元，蓝藻泥压滤液的出水标准为COD≤500mg/L，TN≤70mg/L，NH₃-N≤45mg/L，TP≤3.5mg/L，处理后的出水可以至污水处理厂进一步处理。

实施例2

该实施例为吹脱去除氨氮的实验，吹脱装置高径比6/1，容积2.3 L（装液量2 L），使用空气泵进行停留时间为0.5 h的连续流吹脱实验，实验条件如下：

S1：直接采用蓝藻滤液水进行连续流吹脱实验，吹脱速率采用0、5、10、20、30、45、L/m³·min；

S2：pH、初始氨氮浓度等均采用实际压滤液的对应指标，本次实验采用常温吹脱；

S3：待反应器稳定运行后，分别在0、2.0、2.5、3.0 h取样，测定其氨氮浓度指标；

由下表1可知，本次实验吹脱速率为30 L/ m³·min，在初始氨氮浓度为600 mg/L的情况下，经过该实验条件下的吹脱实验后，其出水氨氮浓度为409 mg/L，氨氮浓度降低了26.67％，经此处理，可以减少后续A/O-MBR生化处理系统的脱氮压力。

表1 氨氮浓度随吹脱时间的变化情况（单一变量：不同吹脱速率）

对比例1

取蓝藻泥压滤液1 L进行芬顿法处理，本发明的优化参数为双氧水/COD=1.49；七水合硫酸亚铁/双氧水=0.83；T=1 h；pH=3，在此条件下所得芬顿法处理后的蓝藻压滤液；

使用芬顿法处理前后的蓝藻泥压滤液进行好氧污泥（污泥浓度8-10 g/L）生物脱氮实验，该硝化实验进行4 h，提供硝化微生物需要的碱度与碳源，4 h后测定好氧污泥的硝化速率，该好氧污泥来源以及硝化实验操作条件与上述实施例3一致；

由于蓝藻泥压滤液存在生物抑制性物质，造成了A/O工段的好氧污泥周期性死亡。基于此，拟采用芬顿法对其进行处理，以评估芬顿法在处理该废水中的实际效果。针对蓝藻泥压滤液中存在的有毒有害物质抑制氮转化功能微生物的问题，采用芬顿法对厌氧进水池废水进行处理，使用芬顿法处理前后的水样分别作为好氧污泥的进水，测定二者的硝化速率，观测其氨氮降解情况。

芬顿法前后的好氧污泥实验具体实验操作步骤如下：

S1：将3.5 L好氧污泥稀释4倍，静置2 h后去上清液，而后再加水稀释至14 L，次日再次去除上清液，以达到洗泥的目的；

S2：取两个1 L的烧杯，将其命名为B、A，在B、A中各加入洗过的好氧污泥400 mL；

S3：在B中加入芬顿法处理之前的厌氧进水600 mL，在A中加入芬顿法处理之后的厌氧进水600 mL（水样均调节pH至7左右）；

S4：在B、A中各加入碳酸氢钠0.3 g，以提供一定的碱度；

S5：将烧杯B、A分别置于磁力搅拌器上，并插入曝气头进行曝气，使水中溶解氧大于2 mg/L；

S6：对B、A进行连续硝化实验，并在0、1、2、3、4 h取样，测定其总氮、氨氮、硝态氮、COD等指标；

由下表1可知，经过芬顿法处理之后，该蓝藻泥压滤液的的可生化性得到明显增强，其硝化速率为芬顿法处理之前的3倍，可见芬顿法能够有效去除蓝藻泥压滤液中的有毒有害物质。

表2 芬顿法处理前后好氧污泥硝化速率测定

对比例2

取蓝藻泥压滤液1 L进行8 h的臭氧氧化处理（臭氧消毒机功率为10 g/h），臭氧氧化蓝藻压滤液具体实验步骤如下：

S1:取调节池废水4 L，有3 L留存，另1 L废水采用臭氧氧化法处理；

S2:取该废水1 L倒入1 L的烧杯，将烧杯置于磁力搅拌器充分搅拌；

S3:在烧杯中插入臭氧消毒机软管，使得臭氧可以进入水样中；

S4:持续臭氧处理4 h，测定臭氧处理前后COD、氨氮等指标。

下表3为臭氧氧化前后的蓝藻泥压滤液水质指标的变化情况，由表可知，臭氧氧化法对压滤液的COD、氨氮浓度等有一定的去除效果。由上表可知，臭氧氧化法对压滤液的COD、氨氮浓度等有一定的去除效果，但是是否对蓝藻泥压滤液生物毒性的降低有效果需要通过臭氧氧化前后的好氧污泥硝化速率的测定结果来评判。

表3 蓝藻泥压滤液水质指标变化-臭氧氧化前后

而后取好氧污泥（污泥浓度调至4-5g/L）对臭氧氧化前后的蓝藻泥压滤液进行生物脱氮实验，该好氧污泥取自垃圾渗滤液处理好氧污泥，该好氧污泥可以处理高氨氮废水，可作为蓝藻压滤液生化处理的好氧接种污泥。该硝化实验进行4h，提供硝化微生物需要的碱度与碳源，4h后测定好氧污泥的硝化速率，其实验条件如下：

S2：取4个1 L的烧杯，将其命名为B1、B2、A1、A2，在这4个烧杯中各加入洗过的好氧污泥670 mL；

S3：在B1、B2中各加入未经过臭氧氧化处理的调节池水样330 mL，在A1、A2中各加入臭氧氧化处理之后的调节池水样330 mL（水样均调节pH至7左右）。

注：洗泥之后所得好氧污泥的MLSS为6552 mg/L。

S4：在B1、B2、A1、A2中各加入碳酸氢钠0.3 g以及0.5 g葡萄糖；

S5：将烧杯B1、B2、A1、A2分别置于磁力搅拌器上，并插入曝气头进行曝气，使水中溶解氧大于2 mg/L；

S6：对B1、B2、A1、A2进行4 h连续硝化实验，并在0、1、2、3、4 h取样，测定其氨氮浓度；

注：B1、B2、A1、A2的污泥浓度为4814 mg/L。

经实验所得，如图1所示，臭氧氧化8h后的蓝藻泥压滤液组的硝化速率相较于对照组，提升约60％，说明臭氧氧化法大幅度降低了该蓝藻泥压滤液的生物毒性，提高了脱氮微生物的脱氮性能；

对比例3

本对比例针对蓝藻压滤液中盐分含量高且组分复杂的问题，提出了投加碳酸钠进行除钙的工艺，连续跟踪几个月来蓝藻压滤液中的钙离子浓度，并进行实验室测定，随后根据压滤液中的钙离子浓度确定碳酸钠投加量，达到去除压滤液中钙离子的目的，其实验结果如图2所示：除钙之前，其钙离子浓度在1500-4000 mg/L的范围内波动，经除钙处理后，其钙离子浓度在0-800 mg/L的范围内波动。

为探究除钙之后的1000 mg/L以下的钙离子浓度是否对后续脱氮工艺有抑制作用，研究了不同钙离子浓度下的脱氮微生物硝化实验，其好氧污泥来源以及硝化实验条件均与上述一致，实验条件如下：

S1：取A/O池1#的污泥混合液4 L，反复洗泥2次，再加水至4 L，分别取1 L新的污泥混合液加入4个1 L的烧杯中，烧杯编号为A/O-1#-0、A/O-1#-1、A/O-1#-2、A/O-1#-3；

S2：在4个烧杯中分别加入氯化铵0.1146 g，碳酸氢钠0.25 g，葡萄糖0.1 g，且分别对A/O-1#-1、A/O-1#-2、A/O-1#-3加入适量氯化钙（已经考虑选用的CaCl₂的纯度问题，其纯度不低于96%），即使得A/O-1#-1、A/O-1#-2、A/O-1#-3的Ca2+浓度控制在100、250、500、750、1000 mg/L左右；

S3：分别在0、1、2、3、4h取样，测定其氨氮、Ca²⁺、pH、MLSS等指标。

实验结果如下表所示：蓝藻压滤液中存在的浓度范围在0-1000 mg/L的范围内波动的钙离子不是抑制脱氮微生物脱氮效能的主要原因。硝化细菌在0-1000 mg/L的钙离子浓度下可以正常进行脱氮反应，为见其对脱氮过程由明显的抑制作用。

表4 不同 Ca²⁺浓度梯度下的比硝化速率一览表

综上所述，本发明所增加的吹脱工艺可以有效降低蓝藻泥压滤液的初始氨氮浓度，减小后续A/O-MBR生化处理单元的脱氮压力；新增除钙工艺降低蓝藻压滤液中盐分含量；新增臭氧氧化法或芬顿法等高级氧化工艺可以有效降低蓝藻泥压滤液的生物抑制性，从而减少其对生化处理单元的生物毒性，进一步提高生物脱氮性能，维持整个蓝藻泥压滤液处理系统的长期稳定运行。

本发明未尽事宜为公知技术。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种蓝藻泥压滤液处理方法，所述蓝藻泥压滤液由以下方法制备得到，

S1，蓝藻经打捞至藻水分离站初步脱水；

S3，压滤过程中产生的蓝藻泥压滤液进行吹脱工艺的处理；

2.根据权利要求1所述的一种蓝藻泥压滤液处理方法，其特征在于：步骤S2中，所述药剂包括蓝藻泥的干基质量20-40％的氧化钙，5-15％的氯化铁或5-25％的聚合硫酸铁。

3.根据权利要求2所述的一种蓝藻泥压滤液处理方法，其特征在于：步骤S2中，初步脱水后的蓝藻泥含水率为85-95%。

4.根据权利要求3所述的一种蓝藻泥压滤液处理方法，其特征在于：步骤S2中，板框压滤机压滤脱水后蓝藻泥含水率65-70％。

5.根据权利要求1所述的一种蓝藻泥压滤液处理方法，其特征在于：步骤S3中，吹脱速率为4-35 L/m³·min，吹脱时间1-5 h。

6.根据权利要求5所述的一种蓝藻泥压滤液处理方法，其特征在于：吹脱后蓝藻泥压滤液中的氨氮浓度降低20-40％。

7.根据权利要求1所述的一种蓝藻泥压滤液处理方法，其特征在于：步骤S4中，所述可溶性碳酸盐为碳酸钠。

8.根据权利要求1所述的一种蓝藻泥压滤液处理方法，其特征在于：步骤S4中，钙离子沉淀处理后的蓝藻泥压滤液，钙离子浓度为0-1000mg/L。

9.根据权利要求1所述的一种蓝藻泥压滤液处理方法，其特征在于：步骤S5中，臭氧通入速率为2-25 g/L·h。

10.根据权利要求1所述的一种蓝藻泥压滤液处理方法，其特征在于：经过步骤S7处理后，蓝藻泥压滤液的出水标准为COD≤500mg/L，TN≤70mg/L，NH₃-N≤45mg/L，TP≤3.5mg/L。