生物沥浸处理提高城市污泥脱水性能的中试研究：批式运行模式
摘要：为了考察生物沥浸法对城市污泥脱水性能的影响。利用一个兼有序批式与连续式运行模式、工作体积为700L的生物沥浸反应器对城市污泥进行了连续3批生物沥浸中试研究，并采用厢式压滤机对处理后污泥进行脱水处理。结果表明，曝气量为1.2m3/h，含嗜酸性硫杆菌的酸化污泥与待处理的原始污泥体积比为1∶15时，在90h内完成首批生物沥浸处理，此时体系pH由沥浸初期的6.11降低至2.33，相应地ORP由初始-134mV升高至507mV，污泥的比阻由沥浸初期的1.00×1013m/kg降低至0.09×1013m/kg。后续2批试验在生物酸化污泥与原始污泥体积比1∶1，而微生物营养剂投加量减少25%和50%的情况下，生物沥浸过程可分别在40h与46h内完成，污泥的比阻分别降低至0.19×1013m/kg与0.36×1013m/kg。3批生物沥浸后的污泥经过厢式压滤机在0.3～0.4MPa压力条件下压滤2h，脱水泥饼含水率为58%，呈土黄色块状，无臭味。另外，生物沥浸后，污泥有机质含量从原来的52.9%变化至48.0%。但泥饼中重金属Cu与Zn脱除率可分别达到58%与88%。因此，生物沥浸处理后压滤脱水可同时实现污泥重金属的脱出和高效脱水的双重目标，而且不损失污泥有机质的含量，是一种值得工程应用的污泥处理新技术。
关键词：城市污泥，生物沥浸，序批式反应器，脱水性，厢式压滤脱水机
截2009年底，我国建成运行的污水处理厂达到近2000座，日污水处理量逾1亿m3，污泥的产量每年以10%-15%的速度呈现递增趋势。目前，污水处理厂普遍采用的污泥脱水工艺是在液态污泥中添加阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）等絮凝剂后进行机械脱水，使其成为含水量为80%左右的脱水污泥，然而脱水污泥水分含量仍很高，严重制约了污泥的后续处置或资源化利用。因此，对污泥实现高效脱水显得十分重要。
国内外研究者对如何提高城市污泥脱水性能做了较为广泛的研究，例如对城市污泥进行水热调理、化学调理（FeCl3+CaO）、超声调理与微波调理等，以此来提高污泥的脱水性能。虽然上述不同的调理方法对污泥的脱水性能有不同程度的改善。然而仍然存在一些不足的地方。水热调理需要消耗大量的能量，同时调理后污泥脱水的滤液中含有大量的COD与氨氮，进而增加了脱水滤液的处理负担。化学调理虽然可以显著地改善污泥的脱水性能，然而大量无机物的引入将降低污泥干物质中有机物的含量，不利于污泥后期资源化利用。适度的超声调理与微波调理可以使污泥中微生物细胞裂解，改善污泥的脱水性能，然而如果超声与微波时间较长，将使得污泥中微小的颗粒物增加，在实际工程应用中堵塞滤布，反而影响污泥脱水。另外超声与微波的最佳作用时间随着污泥性质的不同也较难掌握。
近十多年来，不断发展完善起来的污泥生物沥浸（bioleaching，以前称为污泥生物淋滤或沥滤）处理技术不但能有效去除污泥中的重金属，消除污泥恶臭与杀灭病原菌，处理后污泥的脱水性能得到显著改善。而且脱水滤液中的COD、N、P等营养成分却不会明显增加。同时生物沥浸过程在常温常压下进行，可操作性较强。笔者采用摇瓶试验
研究表明，城市污泥经过生物沥浸调理后，污泥的比阻由原始污泥的3.28x1013m/kg，降低至0.34x1013m/kg。脱水性能提高10倍。然而，目前国内外关于污泥生物沥浸研究重点仍然集中于重金属的脱除方面。关于生物沥浸提高污泥的脱水性能的研究却相对较少，运用该方法对城市污泥进行中试脱水研究更是鲜见报道。所以，本课题组结合前期实验室研究成果，为观察中试规模上生物沥浸对城市污泥脱水性能的促进作用，利用自行设计的可进行连续处理与批式处理的700L生物沥浸反应器对城市污泥进行序批式处理研究，以期为城市污泥生物沥浸法处理的工程化应用提供必要的技术支撑。
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