陳苑,王振宇(麗水學院,浙江 麗水 323000)
實驗中所用污泥取自當地具有代表性的城市生活污水處理廠污泥濃縮池。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。原始污泥的各項基本指標如表1所示。
表1 原始污泥的基本性質
將嗜酸性硫桿菌A. ferrooxidansLX5接種至改良型9K液體培養(yǎng)基中,放置在恒溫震蕩搖床中,于28 ℃、180 r/min下擴大培養(yǎng)3~4 d,直到菌體細胞數量達約1.0×108個/mL。再從中吸取10%(體積比)菌液至新的改良型9K液體培養(yǎng)基中,培養(yǎng)至菌體細胞數量再次達約1.0×108個/mL。如此反復兩次后,最后一批溶液用定性濾紙過濾,濾液即為嗜酸性硫桿菌接種液,于4 ℃保存待用[1]。
取一系列500 mL三角瓶,瓶內裝入一定體積的原始污泥,再接種硫桿菌接種液。分別設置硫桿菌接種量為0%、5%、10%和15% 4個處理,并分別添加不同量的能源物質(0、4、8和12 g/L)。同時設置沒有添加任何接種物和能源物質的空白對照處理。將所有三角瓶置于28 ℃、180 r/min恒溫搖床中處理,每隔12 h用稱重法補充由于蒸發(fā)而損失的水分。每天取樣測定污泥pH和污泥比阻。
根據測定結果,選擇最佳處理方法。取一系列500 mL三角瓶,瓶內裝入原始污泥,同時再接種硫桿菌接種液,添加能源物質。將三角瓶置于28 ℃、180 r/min恒溫搖床中處理,每隔12 h用稱重法補充由于蒸發(fā)而損失的水分。每天取樣測定生物瀝浸處理后污泥的水分分布情況、含水率和有機質含量[2]。
處理方法同上,收集脫水泥餅。將脫水泥餅烘干后研磨,并過100目篩,按要求混合均勻后取樣測定污泥的焚燒特性。
圖1 微生物接種量對污泥脫水性能的影響
為考察不同嗜酸性硫桿菌的接種量(0%、5%、10%和15%)在某一相同能源物質條件下對污泥比阻的影響,選擇以4 g/L能源物質加入量的對象。由圖1可知,在嗜酸性硫桿菌的接種量為15%時,污泥的比阻值相對最低,比阻降低率最高。這是由于嗜酸性硫桿菌接種液具有低pH,含鐵絮凝劑等特點,都可以改善污泥的脫水性能。嗜酸菌通過降解污泥EPS和釋放結合水,降低污泥pH,提高Fe3+濃度,以及改變污泥中微生物數量來提高污泥的脫水性能。對于接種量為0%的處理而言,由于添加了能源物質,使污泥脫水性能有所提高,處理0 d時,污泥比阻降低率達到41%,這主要是由于能源物質的化學作用導致的。同時由于缺少微生物的加入,使接種量為0%的處理污泥的比阻降低率不高。當接種量為10%時,處理1 d后,污泥比阻降低率高達82%,略低于15%接種量的處理效果。因此,可選擇10%接種量作為污泥的最佳接種量。
由于污泥在嗜酸性硫桿菌的接種量為10%時,處理效果較好,因此取10%的接種量,同時設置不同的能源物質加入量(0、4、8和12 g/L),考察同一接種量下不同能源物質加入量對污泥比阻的影響。由圖2可知,污泥比阻隨著能源物質的加入量增加而減小。在能源物質加入量為0 g/L,處理1 d后,污泥比阻達到最大(2.33×1013m/kg),比阻降低率達到最小(-27.32%)。能源物質加入量分別為8 g/L和12 g/L時,處理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%),說明此時污泥的處理效果達到最佳,因此選擇8g/L的能源加入量。
圖2 能源物質加入量對污泥比阻的影響
為考察不同能源物質加入量對脫水泥餅焚燒性能的影響,本研究取以處理1 d的污泥為對象。由表2可以看出,在嗜酸性硫桿菌的接種量為0%、5%、10%時,隨著能源物質加入量的增加,污泥的著火溫度略微有所升高。在同一接種量條件下,半峰寬隨著能源物質加入量的增加而降低,同時污泥的揮發(fā)分釋放特性指數隨著能源物質加入量的增加而增大。表明能源物質的加入量增加對污泥的揮發(fā)分釋放特性指數有一定的影響。能源物質的加入量越多,污泥的燃燒性能越好[3]。
表2 生物瀝浸處理后脫水泥餅的揮發(fā)分釋放特性指數
當原始污泥中嗜酸性硫桿菌接種量為10%,能源物質添加量為8 g/L時,處理效果最佳,污泥比阻降至最低,為1.79×1012m/kg。接種量和能源物質的加入量對污泥的含水率和有機質含量影響不大。接種量的增加會使污泥水分分布中的表面水含量逐漸增加。但是硫桿菌接種量與污泥的揮發(fā)分釋放特性指數沒有直接的影響。在能源物質加入量為8 g/L時,污泥水分分布中間隙水含量最高(46%),自由水含量最低(46%)。并且污泥的揮發(fā)分釋放特性指數隨著能源物質的加入量增加而增大。說明能源物質加入量越多,污泥的燃燒性能越好。