生物瀝浸工藝在污泥深度處理中的應(yīng)用研究

文 彪

（桂林市排水工程管理處，廣西 桂林 541000）

由于傳統(tǒng)帶式脫水機處理剩余污泥的含水率較高，其儲存空間占地面積較大，運輸困難，運輸成本也較高（每1t的泥混合了4t水，體積至少為4m3）。而且隨著存放時間延長，持續(xù)吸附水分使含水率持續(xù)增高，因此厭氧堆肥較為麻煩，而由于使用的藥劑問題，脫水出來的污泥不能進(jìn)行直接的土地利用，又不可進(jìn)行衛(wèi)生填埋，所以在中小城市的生活污水處理廠里污泥的處理成了最大的問題。

1 生物瀝浸工藝原理

生物瀝浸工藝是利用污泥生物瀝浸干化處理技術(shù)，通過特異專利微生物菌群對污泥進(jìn)行改性和實現(xiàn)機械高干度脫水，并去除部分重金屬，實現(xiàn)污泥減量化、無害化、資源化。污泥生物瀝浸專用微生物是復(fù)合菌群，主要工作菌是數(shù)株嗜酸性自養(yǎng)菌和耐酸性異養(yǎng)菌，主要工作原理是通過耐酸性異養(yǎng)菌的代謝作用快速降解污泥中對嗜酸性自養(yǎng)菌有毒害和抑制作用的小分子水溶性有機物，使嗜酸自養(yǎng)菌能更高效地利用市政污泥微生物營養(yǎng)劑中的能源物質(zhì)和合成自身細(xì)胞結(jié)構(gòu)的營養(yǎng)元素，通過微生物作用打破原始污泥穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使得污泥部分結(jié)合水向自由水轉(zhuǎn)變，從而改善污泥的沉降和脫水性能，污泥經(jīng)生物瀝浸后可在不添加任何絮凝劑的條件下，直接機械脫水至含水率60%以下。生物瀝浸復(fù)合菌群中，除少量耐酸性異養(yǎng)菌降解污泥中水溶性有機物外，嗜酸性自養(yǎng)菌以外源添加能源物質(zhì)和營養(yǎng)元素完成新陳代謝和合成自身細(xì)胞結(jié)構(gòu)，幾乎不利用和降解污泥中有機物。因此，經(jīng)生物瀝浸和脫水后污泥有機質(zhì)基本不變，為后續(xù)資源化利用提供了更多途徑。壓濾出水可直接排入污水處理廠再處理，不影響污水廠運行。

污泥生物瀝浸是一個微生物學(xué)過程，其促進(jìn)污泥脫水性能提高的機制主要包括三個方面：（1）微生物替代效應(yīng)：隨著生物瀝浸進(jìn)行，生物瀝浸復(fù)合微生物逐步替代原始污泥中活性污泥菌體，從而打破原有污泥體系菌膠團，將部分毛細(xì)結(jié)合水轉(zhuǎn)換成自由水而釋放出來；同時，個體較小的嗜酸性自養(yǎng)菌相對異養(yǎng)菌會分泌更少的具有親水性的胞外多聚物（EPS），從而改善脫水性能；（2）生物酸化效應(yīng)：生物瀝浸復(fù)合微生物通過對營養(yǎng)物質(zhì)的利用促使污泥體系pH下降，污泥表面負(fù)電荷被H+中和至近電中性，使得污泥相互排斥力減弱，促進(jìn)污泥聚沉和脫水；（3）二價陽離子及次生礦物效應(yīng)：污泥本身含有以及營養(yǎng)劑中少量的二價陽離子中和污泥顆粒表面負(fù)電荷，同時和營養(yǎng)劑中K、N等元素共同作用生成羥基次生礦物（如施氏礦物等），降低污泥壓縮系數(shù)而改善污泥脫水效果。

2 應(yīng)用案列

廣西某生活污水處理廠引用生物瀝浸工藝對本廠的剩余污泥進(jìn)行深度處理，總處理量2.6t/日（最大絕干污泥計算），進(jìn)泥含水率為98%左右。主要操作單元有濃縮池、生物瀝浸反應(yīng)池、加藥系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、污泥脫水車間。

（1）濃縮池：當(dāng)初始的剩余污泥經(jīng)槽架進(jìn)入濃縮池的中心部位某一深度處，料漿做均勻輔射狀向周邊緩慢流動。開始時由于濃度較低，顆粒基本上作自由沉降，沉速較快，繼而沉入濃集帶、沉速較慢。最后沉到最下部一沉積帶，也是濃度較高的壓縮區(qū)，水份從沉降顆粒的間隙中不斷析出。在耙架連續(xù)回轉(zhuǎn)時，耙齒對該部沉積物沿池底的錐形坡面逐級推向池底的中心處，最后由該處的排料口排出。在耙齒推進(jìn)沉積物時，也是刮板對沉積物的一個壓縮過程，這也大大地促進(jìn)析水作用的加強。濃縮池的濃縮機由橋架、傳動機構(gòu)、豎向柵條、刮泥耙等組成。濃縮池的出泥含水率應(yīng)控制在97.5%-98.2%比較好，若低于97%應(yīng)該進(jìn)行絕干泥量的換算，控制好每次進(jìn)泥量。

（2）生物瀝浸反應(yīng)池：生物瀝浸池總共6格，對于單格池子是完全混合式，單組池子是推流式，每組瀝浸池可以單獨運行，待處理污泥和營養(yǎng)劑均由泵打入生物瀝浸反應(yīng)前端的第1格池中，回流接種瀝浸泥采用汽提裝置從最后1格送入第1格瀝浸池。充分混合后依次流過各格反應(yīng)池，最后從反應(yīng)器最后1格排出。經(jīng)生物瀝浸改性后的污泥溢流進(jìn)入污泥均質(zhì)池（設(shè)有攪拌器），至此完成整個污泥的反應(yīng)過程。污泥反應(yīng)周期一般為3-5天。

（3）加藥系統(tǒng)：主要分為兩步。a.藥粉的溶解，按照一定的計算比例將一定量的藥劑投加至溶藥池，投加完畢后開啟池內(nèi)攪拌器進(jìn)行攪拌。溶藥濃度控制在10%-15%左右為宜，如遇特殊情況，溶藥最高濃度不得高于25%。b.利用加藥泵將攪拌均勻的藥液注入生物瀝浸反應(yīng)前端的第1格池中。投加量均按照污泥絕干量的百分比計算：加藥量=污泥量×（1-污泥含水率）×加藥比，加藥比為20%-30%，目前廠內(nèi)加藥比的確定主要根據(jù)污泥有機質(zhì)含量調(diào)整，當(dāng)有機質(zhì)含量≤40%時，加藥比設(shè)定為20%，隨著有機質(zhì)含量的增高，加藥比也隨之升高，當(dāng)有機質(zhì)含量>70%時加藥比也需調(diào)整到>30%。

（4）曝氣系統(tǒng)：由鼓風(fēng)機和管道組成。由于菌群為好氧菌，因此需24小時不間斷曝氣，鼓風(fēng)機也是一用一備。是否曝氣會直接影響到生物瀝浸反應(yīng)進(jìn)程。在曝氣過程中還需注意風(fēng)壓，正常風(fēng)壓在0.06-0.07Mpa，若風(fēng)壓<0.06Mpa，則表示生物瀝浸池的污泥含水率>98%，當(dāng)風(fēng)壓>0.07Mpa時需注意生物瀝浸池進(jìn)泥量是否過多，是否造成生物瀝浸系統(tǒng)過反應(yīng)。

（5）污泥脫水車間：主要采用景津的板框壓濾機對經(jīng)生物瀝浸改性后的污泥進(jìn)行壓榨。該廠選用為過濾面積300m2的板框機，單批次進(jìn)泥絕干量不能低于0.5t。物料未進(jìn)滿時禁止壓榨，否則會造成濾板空腔鼓膜損壞濾板，禁止空腔鼓膜。使用期間需注意：a.板框壓濾機需對濾布進(jìn)行及時的清洗（一般配有自動清洗裝置），因經(jīng)常壓榨污泥會使小顆粒污泥堵塞濾布影響后續(xù)污泥的壓榨效率；b.濾布的更換，因一些較硬金屬或塑料顆粒會戳壞濾布或是濾布已到使用年限（一般為1.5年）則需及時更換。

3 工藝流程（見圖1）

圖1

4 應(yīng)用分析

具體應(yīng)用分析見表1。

表1

生物瀝浸系統(tǒng)的判斷指標(biāo)：

（1）pH值：生物瀝浸池最后1格內(nèi)取樣測其pH值需<4.5。

（2）抽濾：生物瀝浸池最后1格內(nèi)取50ml樣測其抽濾需<3min。

（3）顏色：正常污泥顏色為黃褐色，異常時為灰黑色。

（4）進(jìn)出泥含水率：檢測濃縮池到生物瀝浸池第1格的進(jìn)泥含水率，控制進(jìn)泥量（干泥）；檢測生物瀝浸均質(zhì)池污泥含水率，計算出泥量（干泥）。

（5）有機質(zhì)含量：檢測進(jìn)泥有機質(zhì)含量，確定加藥比，再根據(jù)加藥量控制進(jìn)泥量多少。

（6）風(fēng)壓：風(fēng)壓為0未曝氣檢查鼓風(fēng)機，風(fēng)壓偏高>0.08Mpa檢查進(jìn)泥濃度是否過高，進(jìn)泥量大于出泥量。

5 結(jié)束語

以處理量2.6t絕干污泥/日為限，與原帶式脫水機相比較生物瀝浸工藝在電耗上要高出3-4倍，而約60%的電耗主要是用于曝氣系統(tǒng)24h的不間斷曝氣。構(gòu)筑物占地面積上也要高出4倍，設(shè)備損耗及維護(hù)也要高出1倍。藥劑費用帶式脫水機每處理1t干泥約消耗5kg絮凝劑，每千克35元，滿負(fù)荷運行每日455元；生物瀝浸工藝每處理1t干泥約消耗250kg營養(yǎng)藥劑，每千克4元，滿負(fù)荷運行每日2600元。因此可看出生物瀝浸工藝一次性投資額較大。但在水耗上因板框機采用循環(huán)水壓榨，水耗主要體現(xiàn)在定期的反沖洗上，不像帶式脫水機需同步時沖洗，所以可節(jié)省3/4的水耗。運輸上80%的污泥主要呈現(xiàn)液態(tài)，運輸極不方便，容易拋灑，核載8.5t的貨車受裝載體積限制無法滿載運輸，生物瀝浸工藝壓榨出的污泥含水率<60%，呈現(xiàn)固態(tài)，方便裝載，而且等量的干泥量體積只是80%污泥的1/3，所以運輸成本也降了2/3。在最終處置方面帶式脫水機處理的污泥必須經(jīng)過再次專項處理，且處理每噸干泥費用約900元，每日需2340元。再次處理完成后才能進(jìn)行土地利用或衛(wèi)生填埋；生物瀝浸工藝處理的污泥則只需簡單的自然堆肥好氧發(fā)酵就可將其資源化形成有機肥（出苗率可達(dá)90%）或焚燒發(fā)熱。因此從長遠(yuǎn)利益及對環(huán)境的影響來看，生物瀝浸工藝還是值得應(yīng)用于一些因污泥得不到有效處置的生活污水處理廠里。