一種市政污泥生物瀝浸的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種市政污泥生物瀝浸的方法。所述方法包括：步驟1、將粒徑為10～40目石英砂先用1mol/L的H2SO4浸泡24h，然后用水洗至中性，在55℃下烘干并保存于干燥處；步驟2、預(yù)先單獨(dú)接種馴化數(shù)株嗜酸性自養(yǎng)菌和數(shù)株耐酸性異養(yǎng)菌，然后將馴化后的嗜酸性自養(yǎng)菌和耐酸性異養(yǎng)菌混合均勻得到復(fù)合微生物，使其密度達(dá)到108cell/mL；步驟3、在存有含水率為97～99％市政污泥中，先后分別加入所述石英砂、所述復(fù)合微生物和市政污泥微生物營養(yǎng)劑，混合均勻后置于28℃、180r/min的振蕩設(shè)備中振蕩培養(yǎng)24～96h。本發(fā)明可以提高市政污泥生物瀝浸的效率。
【專利說明】一種市政污泥生物瀝浸的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)境工程領(lǐng)域，特別是涉及一種市政污泥生物瀝浸的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)調(diào)研結(jié)果顯示，我國污水處理廠所產(chǎn)生的污泥，有80%沒有得到妥善處理，污 泥隨意堆放及所造成的污染與再污染問題已經(jīng)凸顯出來，并且引起了社會(huì)各界的關(guān)注。污 泥不僅含水率高、易腐敗、有惡臭，而且還含有大量的有毒化學(xué)物質(zhì)和病原微生物，但同時(shí) 也含有大量的有機(jī)質(zhì)及氮、磷等植物養(yǎng)分。因此，實(shí)現(xiàn)脫水污泥的減量化、無害化和資源化 是目前一項(xiàng)艱巨而緊迫的任務(wù)。
[0003] 化學(xué)調(diào)理雖然可以顯著的改善污泥的脫水性能，但大量無機(jī)物的引入將降低污泥 干物質(zhì)中有機(jī)物的含量，不利于污泥后期資源化利用。
[0004] 目前，污泥生物瀝浸技術(shù)已經(jīng)得到推廣工程化應(yīng)用，根據(jù)污泥生物瀝浸的機(jī)理，除 了起主要作用的復(fù)合菌種要有較高的密度和活性外，加快污泥體系PH的下降速度和提高 次生礦物的生成量將有利于提高污泥生物瀝浸效率。
[0005] 污泥生物瀝浸中嗜酸性自養(yǎng)菌的主要功能菌種復(fù)合硫桿菌利用還原性硫的最佳 pH范圍為2?4,而對(duì)Fe2+的氧化可以在中性條件下迅速啟動(dòng)，因此，營養(yǎng)劑中摻入少量精 黃鐵礦或硫酸亞鐵（約占10% )將有助于為還原性硫的氧化創(chuàng)造一個(gè)適宜的酸性環(huán)境，加 速生物瀝浸進(jìn)程。促進(jìn)氧化產(chǎn)物Fe3+向次生礦物轉(zhuǎn)化將更有利于污泥體系初始pH的降低。
[0006] 一般次生礦物的形成大致可以分為三步：（I)Fe2+氧化成Fe 3+; (2)Fe 3+水解形成礦 物晶核；（3)晶核長大。因此，次生礦物的形成是一個(gè)新相生成的過程，因而一般存在誘導(dǎo) 期，初始生成速率慢。
[0007] 一般來說，高Fe3+濃度有利于次生礦物的生成，而在污泥生物瀝浸體系中，由于供 復(fù)合微生物利用的營養(yǎng)劑Fe 2+含量較低，這導(dǎo)致生物瀝浸過程中不利于次生礦物的大量、 快速形成，也間接的降低污泥酸化速度，限制復(fù)合硫桿菌對(duì)還原性硫的利用，進(jìn)一步影響整 體生物瀝浸進(jìn)程。另一方面，若提高營養(yǎng)劑中Fe 2+含量，勢(shì)必會(huì)提高污泥生物瀝浸運(yùn)行成 本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種市政污泥生物瀝浸的方法，以提高市政污 泥污泥生物瀝浸的效率。
[0009] 為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種市政污泥生物瀝浸的方法，包括：
[0010] 步驟1、將粒徑為10?40目石英砂先用lmol/L的H2SO4浸泡24h，然后用水洗至 中性，在55°C下烘干并保存于干燥處；
[0011] 步驟2、預(yù)先單獨(dú)接種馴化數(shù)株嗜酸性自養(yǎng)菌和數(shù)株耐酸性異養(yǎng)菌，然后將馴化后 的嗜酸性自養(yǎng)菌和耐酸性異養(yǎng)菌混合均勻得到復(fù)合微生物，使其密度達(dá)到IO 8CelVmL ;
[0012] 步驟3、在存有含水率為97?99%市政污泥中，先后分別加入所述石英砂、所述復(fù) 合微生物和市政污泥微生物營養(yǎng)劑，混合均勻后置于28°C、180r/min的振蕩設(shè)備中振蕩培 養(yǎng)24?96h ;
[0013] 其中，加入的石英砂的質(zhì)量為所述市政污泥體積的1?6%，加入的復(fù)合微生物的 體積為所述市政污泥體積的10%，加入的市政污泥微生物營養(yǎng)劑的質(zhì)量為所述市政污泥體 積的1?4%。
[0014] 優(yōu)選地，所述的石英砂粒徑優(yōu)選30?40目，進(jìn)一步優(yōu)選40目。
[0015] 優(yōu)選地，所述市政污泥含水率為98. 5?99%。
[0016] 優(yōu)選地，所述的石英砂的質(zhì)量為所述市政污泥體積的4%。
[0017] 優(yōu)選地，所述的營養(yǎng)劑的質(zhì)量為所述市政污泥體積的2%。
[0018] 優(yōu)選地，所述的振蕩培養(yǎng)時(shí)間為36h。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括以下優(yōu)點(diǎn)：
[0020] 在現(xiàn)有生物瀝浸的基礎(chǔ)上，提供一種進(jìn)一步提高市政污泥生物瀝浸效率的方法， 具體通過將粒徑為10?40目石英砂先用lmol/L的H 2SO4浸泡24h，然后用水洗至中性， 在55°C下烘干并保存于干燥處；預(yù)先單獨(dú)接種馴化數(shù)株嗜酸性自養(yǎng)菌和數(shù)株耐酸性異養(yǎng) 菌，然后將馴化后的嗜酸性自養(yǎng)菌和耐酸性異養(yǎng)菌混合均勻得到復(fù)合微生物，使其密度達(dá) 到IO 8ceIVmL ;在存有含水率為97?99%市政污泥中，先后分別加入所述石英砂、所述復(fù) 合微生物和市政污泥微生物營養(yǎng)劑，混合均勻后置于28°C、180r/min的振蕩設(shè)備中振蕩培 養(yǎng)24?96h ;其中，加入的石英砂的質(zhì)量為所述市政污泥體積的1?6%，加入的復(fù)合微生 物的體積為所述市政污泥體積的10%，加入的市政污泥微生物營養(yǎng)劑的質(zhì)量為所述市政污 泥體積的1?4%。
[0021] 通過上述步驟，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果如下：
[0022] (1)所選硅酸鹽晶種為石英砂，主要成分SiO2，其特點(diǎn)是堅(jiān)硬、耐磨、價(jià)格低廉、化 學(xué)性能穩(wěn)定，屬非危險(xiǎn)化學(xué)品，不會(huì)造成二次污染。
[0023] (2)所選石英砂比重大，生物瀝浸中停止振蕩或曝氣后便迅速沉降在反應(yīng)器底端， 有利于污泥和石英砂短時(shí)間內(nèi)分離。
[0024] (3)生物瀝浸初期，市政污泥體系中預(yù)先添加少量石英砂有助于縮短生物瀝浸達(dá) 到終點(diǎn)（污泥比阻最低值對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)）所需時(shí)間和進(jìn)一步提高污泥脫水性能。
[0025] (4)污泥經(jīng)生物瀝浸后，石英砂表面粘附的少量次生礦物或殘留污泥顆粒可預(yù)先 用自來水沖洗，再采用H 2SO4浸泡后用自來水清洗至中性，烘干后可進(jìn)行重復(fù)循環(huán)利用，可 以大大節(jié)約污泥處理成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明的一種精對(duì)苯二甲酸污泥的生物瀝浸方法實(shí)施例的流程圖；
[0027] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的晶種對(duì)市政污泥生物瀝浸過程pH影響示意圖；
[0028] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的晶種對(duì)市政污泥生物瀝浸過程脫水性能影響示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0030] 國內(nèi)外研宄者在采用物理、化學(xué)方法提高城市污泥脫水性能方面做了大量的研 宄，主要包括水熱調(diào)理、微波調(diào)理、超聲調(diào)理及化學(xué)調(diào)理等。雖然上述方法對(duì)污泥的脫水性 能有一定程度的改善，但也存在很大的弊端。例如，水熱調(diào)理后污泥脫水的濾液中含有大量 的化學(xué)需氧量COD與氨氮，化學(xué)調(diào)理雖然可以顯著的改善污泥的脫水性能，但大量無機(jī)物 的引入將降低污泥干物質(zhì)中有機(jī)物的含量，不利于污泥后期資源化利用。
[0031] 相比于傳統(tǒng)的物理、化學(xué)方法，市政污泥經(jīng)生物瀝浸后可在不添加任何絮凝劑的 條件下，直接機(jī)械脫水至含水率60 %以下，消除惡臭且對(duì)有機(jī)質(zhì)含量沒有影響，這對(duì)大幅度 減少污泥產(chǎn)量和有效解決污泥后續(xù)處置問題提供了非常好的途徑。
[0032] 市政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(duì)嗜酸性自養(yǎng) 菌有毒害和抑制作用的小分子水溶性有機(jī)物，使嗜酸自養(yǎng)菌能更高效的利用市政污泥微生 物營養(yǎng)劑（含隊(duì)？、1(、5、0 &、1%、？6、51等元素及少量表面活性劑）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。
[0033] 污泥生物瀝浸是一個(gè)微生物學(xué)過程，其促進(jìn)污泥脫水性能提高的機(jī)制主要包括三 個(gè)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(tuán)，將部分毛細(xì)結(jié)合水轉(zhuǎn)換成自由水而釋放 出來；同時(shí)，個(gè)體較小的嗜酸性自養(yǎng)菌相對(duì)異養(yǎng)菌會(huì)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(duì)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(jià)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Mg、Ca、Fe等二價(jià)陽離子中和污泥顆粒表面負(fù)電荷，同時(shí)Fe 2+在微生物作用下氧化生 成具有絮凝作用的Fe3+會(huì)進(jìn)一步水解，同污泥和營養(yǎng)劑中K、N等營養(yǎng)元素共同作用生成羥 基硫酸鐵（如施氏礦物、黃鐵礬等）等次生礦物，降低污泥壓縮系數(shù)而改善污泥脫水效果。
[0034] 從上述機(jī)理可以看出，除了起主要作用的復(fù)合菌種要有較高的密度和活性外，加 快污泥體系PH的下降速度和提高次生礦物的生成量將有利于提高污泥生物瀝浸效率。雖 然有研宄表明，生物瀝浸形成的次生礦物會(huì)對(duì)溶液中重（類）金屬存在吸附和共沉淀的作 用從而降低污泥重金屬浸出率。而市政污泥不同于制革、電鍍等污泥，其重金屬含量一般不 會(huì)超標(biāo)，生物瀝浸主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)污泥深度脫水而有利于后續(xù)資源化利用，因此，次生礦物 的形成對(duì)其只有利而無弊。
[0035] 污泥生物瀝浸所需嗜酸性自養(yǎng)菌的主要功能菌種中包括復(fù)合硫桿菌，因此營養(yǎng)劑 中存在硫代硫酸鈉、改性硫粉等還原性硫作為主要能源物質(zhì)，約占營養(yǎng)劑的40%。嗜酸性硫 桿菌利用還原性硫的最佳pH范圍為2?4,而對(duì)Fe 2+的氧化可以在中性條件下迅速啟動(dòng)， 因此，除了 N、P、K、Ca、Mg等其它營養(yǎng)和微量元素外，營養(yǎng)劑中還需摻入少量精黃鐵礦或硫 酸亞鐵（約占營養(yǎng)劑的10% )，為還原性硫的氧化創(chuàng)造一個(gè)適宜的酸性環(huán)境，加速生物瀝浸 進(jìn)程。該過程主要反應(yīng)式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種市政污泥生物瀝浸的方法，其特征在于，包括： 步驟1、將粒徑為10?40目石英砂先用lmol/L的&304浸泡24h，然后用水洗至中性， 在55°C下烘干并保存于干燥處； 步驟2、預(yù)先單獨(dú)接種馴化數(shù)株嗜酸性自養(yǎng)菌和數(shù)株耐酸性異養(yǎng)菌，然后將馴化后的嗜 酸性自養(yǎng)菌和耐酸性異養(yǎng)菌混合均勻得到復(fù)合微生物，使其密度達(dá)到108cell/mL ; 步驟3、在存有含水率為97?99%市政污泥中，先后分別加入所述石英砂、所述復(fù)合 微生物和市政污泥微生物營養(yǎng)劑，混合均勻后置于28°C、180r/min的振蕩設(shè)備中振蕩培養(yǎng) 24 ?96h ; 其中，加入的石英砂的質(zhì)量為所述市政污泥體積的1?6%，加入的復(fù)合微生物的體積 為所述市政污泥體積的10%，加入的市政污泥微生物營養(yǎng)劑的質(zhì)量為所述市政污泥體積的 1 ?4%〇
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的石英砂粒徑優(yōu)選30?40目，進(jìn)一 步優(yōu)選40目。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述市政污泥含水率為98. 5?99%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的石英砂的質(zhì)量為所述市政污泥體 積的4%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的營養(yǎng)劑的質(zhì)量為所述市政污泥體 積的2%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的振蕩培養(yǎng)時(shí)間為36h。
【文檔編號(hào)】C02F11/02GK104496140SQ201410643930
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】張衛(wèi)華, 宋永偉 申請(qǐng)人:北京中科國通環(huán)保工程技術(shù)有限公司