生物瀝浸法聯合超聲波技術在市政厭氧污泥脫水中的可行性研究

張慕詩，林珍紅

（1.福建船政交通職業學院，福建福州350007；2.閩江師范高等專科學校，福建福州350007）

市政厭氧污泥脫水是城市污水處理中的一項重要工作內容，其主要目的是將市政污水中的厭氧污泥清除掉，將水體與污泥分離。由于市政厭氧污泥具有較高的親水性，很容易與水體相溶，因此要實現市政厭氧污泥脫水具有較高的難度，需要采取一些有效的手段。目前國內對于該方面的研究仍處于初級階段，相應的技術和方法還不夠成熟，為此提出生物瀝浸法聯合超聲波技術在市政厭氧污泥脫水中的可行性研究。

1 生物瀝浸法與超聲波技術概述

生物瀝浸法又稱生物瀝濾法和生物林濾法，其主要是利用嗜酸性硫桿菌屬酸化某一物質中原有或者外添加的正二價的鐵元素、還原性硫以及物質氧化過程中產生的正價氫元素，從而改變某一物質的物理性能和化學性能[1]。生物瀝浸法是一種融合了物理、化學以及生物三種原理的生物技術，利用生物酸化產酸作用改變原本性質是生物瀝浸法的核心理論，生物瀝浸法由于具有操作簡單、處理效果好、效率快等優點，已經被廣泛應用于金屬浸提、土壤處理等領域中，在國外該項技術也開始被應用污水處理中，并且取得了良好的應用成果。

超聲波技術可以分為檢測超聲和功率超聲兩種，目前應用比較廣泛的超聲波技術有B超、雷達以及水生等。超聲波是指頻率在15～125kHz范圍內的電磁聲波，通常情況下超聲波的波速在1500m/s以上，超聲波的波長在0.05～9.55cm范圍內，從本質上講超聲波就是大功率的超聲，在應用過程中主要是利用聲能的機械作用、化學作用以及空化作用[2]。從目前現有的理論來看，超聲波技術可以用于市政厭氧污泥脫水，利用超聲波技術的液相中產生的機械效應、化學效應以及空化效應等，可以使市政污泥進行厭氧消化，但是目前在該方面的研究比較少，可供參考的實踐資料有限。

2 基于生物瀝浸法聯合超聲波技術的市政厭氧污泥脫水方法

2.1 基于生物瀝浸法的市政厭氧污泥調理

根據市政厭氧污泥脫水需求，首先采用生物瀝浸法對市政厭氧污泥進行調理，調理目的是改變市政厭氧污泥的脫水性，其調理過程如下。

利用電子天平稱取適量的市政厭氧污泥，并將污泥放入到抽濾漏斗中將厭氧污泥中的其它雜質去除掉，在抽濾漏斗上先放一張微孔濾膜，該濾膜的孔徑大小為0.25μm[3]。將市政厭氧污泥中的雜質去除之后，加入生物瀝浸功能的接種菌液，生物瀝浸功能的接種菌液與市政厭氧污泥的比例按照表1所示。

表1 市政厭氧污泥中接種菌液體積比例參照表

按照表1在市政厭氧污泥中加入生物瀝浸功能的接種菌液。生物瀝浸功能的接種菌液的制備也具有一定的要求，其成分主要為硫酸銨溶液、磷酸氫二鉀、氯化鉀、硝酸鈣以及硫酸鎂，利用9K液體培養基對生物瀝浸功能的接種菌液進行制備，上述試劑的比例為：硫酸銨溶液∶磷酸氫二鉀∶氯化鉀∶硝酸鈣∶硫酸鎂=1∶2∶3∶2∶1[4]。將制備后的生物瀝浸功能的接種菌液加入到厭氧污泥中，并且用透氣薄膜將容器口封住，然后將其放入到JHDDFSD恒溫振蕩培養箱中進行振蕩培養，將JHDDFSD恒溫振蕩培養箱的溫度控制在35℃以內，并且將其運行速率設定為180r/min，培養時間為60min。最后將酸化后的厭氧市政污泥取出，放在溫度為25℃左右的環境中待用。

2.2 基于超聲波技術的市政污泥厭氧消化

在完成上述基于生物瀝浸法的市政厭氧污泥調理的基礎上，基于超聲波技術對市政厭氧污泥進行脫水。由于市政厭氧污泥調理后，還會存在懸浮固體和部分細菌、微生物等，無法達到國家規定市政厭氧污泥脫水要求[5]。因此，本文基于超聲波技術，以市政厭氧污泥中的水聲作為超聲信號，通過檢測超聲的方式，發現水體在市政厭氧污泥中的占比，實現對市政厭氧污泥的脫水。基于超聲波技術機械濃縮脫水的具體流程為：1）根據市政厭氧污泥體積，以1∶50的比例在好氧池倒入凝聚劑，并通過攪拌的方式使凝聚劑與市政厭氧污泥均勻接觸，保證市政厭氧污泥能夠在有限空間內充分與凝聚劑發生化學反應[6]。2）基于超聲波技術，采集市政厭氧污泥中的水聲作為超聲信號，檢測并提取市政厭氧污泥中存在的水聲；在此基礎上，當市政厭氧污泥出水液體的pH=9.0時（即液體呈堿性），此時市政厭氧污泥中的金屬離子與氫氧根發生化學反應，產生二氧化三鐵物質，此種物質可與待處理的污染物發生電極反應，即負電荷與微粒呈現相互吸引的狀態，以此使反應室底部出現絮凝物質，直接采用過濾的方式，對其進行過濾，即可完成技術的應用與雜質與去除。完成此步驟后，考慮到市政厭氧污泥中含有大量的廢砂，廢砂可能會與反應試劑發生二次作用，因此，選擇控制市政厭氧污泥pH值的方式，降低廢砂與絮凝試劑發生反應的概率，避免出現市政厭氧污泥在凈化處理過程中出現二次污染現象。3）使用生物瀝浸法，通過其中的金屬浸提技術，將反應生成后的生物瀝浸法靜置，一般情況下設定靜置時間為60min，使污泥被夾在上、下兩層濾布中間，實現對市政厭氧污泥的脫水。以此，完成基于生物瀝浸法聯合超聲波技術的市政厭氧污泥脫水。

3 實驗論證分析

實驗以某市政污泥作為實驗對象，從該市政厭氧污泥中抽取10份體積為100mL的樣本作為實驗樣本，該市政厭氧污泥各項理化性質為pH值6.15、含固率3.45%、化學需氧量36458mg·L-1、SRF11.25×1012m·kg-1、CST/78.45s、有機質69.15%。

實驗利用此次設計方法與傳統方法對該10份市政厭氧污泥進行脫水，脫水過程按照上文敘述的方式。實驗在2h后利用測量儀器測量各個實驗樣品的脫水量，并將其作為實驗結果，對兩種方法的脫水量進行對比分析，分析生物瀝浸法聯合超聲波技術在市政厭氧污泥脫水中的可行性，實驗結果如表2所示。

表2 兩種方法脫水量對比/mL

從表2中可以看出：此次設計方法脫水量較大，市政厭氧污泥脫水量可以達到99%，而傳統方法脫水量較少，遠遠少于設計方法，因此實驗證明了生物瀝浸法聯合超聲波技術在市政厭氧污泥脫水中具有良好的可行性。

4 結束語

本文根據目前市政厭氧污泥脫水存在的問題，以及市政厭氧污泥脫水需求，提出了一套基于生物瀝浸法聯合超聲波技術的市政厭氧污泥脫水方法，并對該方法進行了實驗論證分析，驗證了生物瀝浸法聯合超聲波技術在市政厭氧污泥脫水具有良好的可行性。本文研究對市政厭氧污泥脫水具有良好的借鑒作用，同時對提高市政厭氧污泥脫硫效率以及脫水質量具有一定的現實意義。