生物瀝浸法處理剩余污泥的效能研究

1、生物瀝浸法處理剩余污泥的效能研究隨著人們對生活用水的質(zhì)量要求日益提高,污水處理廠數(shù)量的增多和污水處理技術(shù)的提升是大勢所趨?；钚晕勰喾ㄗ鳛橐环N傳統(tǒng)且高效的污水生化處理方法為絕大多數(shù)污水處理廠所應(yīng)用,而使用活性污泥法處理城市污水,大量剩余污泥的產(chǎn)生不可避免。由于剩余污泥中攜帶有重金屬、病原微生物以及有毒有機(jī)物等成分,如不加妥善處理而肆意廢棄勢必會(huì)對周遭的土壤和水體造成二次污染,進(jìn)而嚴(yán)重威脅人類健康。因此,剩余污泥的安全處理處置極為關(guān)鍵。生物瀝浸技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)且環(huán)境友好的污泥生物調(diào)理技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到剩余污泥的處理處置中,該方法不但可以去除污泥中的重金屬及病原微生物,還可以改善污泥的脫水性能,實(shí)現(xiàn)污

2、泥的減量化,為污泥后續(xù)的處理處置提供便利、節(jié)約運(yùn)輸成本。如何提高生物瀝浸反應(yīng)的效率,使其在最佳運(yùn)行條件下最大限度改善剩余污泥的脫水性能是急需解決的問題。本研究從培養(yǎng)生物瀝浸功能菌種入手,著重研究了影響生物瀝浸反應(yīng)的幾大因素對生物瀝浸改善剩余污泥脫水性能反應(yīng)進(jìn)程的影響并研究了生物瀝浸對剩余污泥的處理效能;用響應(yīng)面法對生物瀝浸反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以期獲得生物瀝浸反應(yīng)最佳運(yùn)行條件;對生物瀝浸功能菌液及瀝浸污泥進(jìn)行生物群落結(jié)構(gòu)分析,明確了生物瀝浸作用機(jī)制。本文首先對生物瀝浸功能菌種在特定培養(yǎng)基中進(jìn)行富集培養(yǎng)并探究菌種在富集過程中的生長規(guī)律,繪制了生長曲線。結(jié)果表明,在改進(jìn)型9K培養(yǎng)基中對生物瀝浸功能菌種

3、進(jìn)行富集,在30、180r/min的條件下經(jīng)過72h的恒溫振蕩培養(yǎng)可以獲得高活性高密度的功能菌種發(fā)酵液,菌濃度約為2.5g/L。利用該發(fā)酵液研究生物瀝浸對剩余污泥脫水性能的影響,探究了污泥濃度、營養(yǎng)劑投加量、生物瀝浸功能菌發(fā)酵液添加比例等影響因素對處理效果的影響。結(jié)果表明,對于處理不同濃度的污泥有著相對應(yīng)的營養(yǎng)劑投加量,使得在該條件下污泥的脫水效果最佳。通過相關(guān)性分析得知,污泥濃度與營養(yǎng)劑投加量呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系。按10%的比例添加生物瀝浸功能菌發(fā)酵液且按合適濃度添加營養(yǎng)劑來進(jìn)行生物瀝浸反應(yīng)可以獲得更理想的處理效果且處理成本與不添加營養(yǎng)劑的處理相比更低。通過研究生物瀝浸對剩余污泥的處理效能

4、可知:生物瀝浸處理由于功能菌種具有生物酸化作用,導(dǎo)致剩余污泥中微生物細(xì)胞破裂,隨著生物瀝浸反應(yīng)的不斷進(jìn)行:(1)上清液中氮磷含量宏觀上呈現(xiàn)出上升趨勢;(2)污泥固相中重金屬含量逐漸減少；(3)污泥混合液中EPS含量顯著減少；(4)污泥混合液中異養(yǎng)微生物總數(shù)顯著減少?；谏鲜鰧?shí)驗(yàn)的結(jié)果,運(yùn)用科學(xué)的方法優(yōu)化反應(yīng)參數(shù),以期獲得生物瀝浸反應(yīng)最佳參數(shù)比例。本研究運(yùn)用響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)的Box-Behnken設(shè)計(jì)方法對生物瀝浸反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以污泥濃度、營養(yǎng)劑投加量及反應(yīng)時(shí)間三個(gè)因素為自變量以污泥比阻的下降率為響應(yīng)值,通過建立二階多項(xiàng)式函數(shù)模型并對該模型得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及顯著性檢驗(yàn),最終得到最佳反應(yīng)參

5、數(shù)比例并對該組參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明,響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)得到的二階多項(xiàng)式模型可靠性較高,得出的優(yōu)化參數(shù)為：污泥濃度約為20000mg/L,營養(yǎng)劑投加量約為2g/L,即污泥濃度、營養(yǎng)劑投加量、生物瀝浸功能菌濃度三者之比為80:8:1,反應(yīng)時(shí)間為1d。利用該組參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),所得實(shí)際值與預(yù)測值的相對誤差為2.16%。對生物瀝浸功能菌液及生物瀝浸反應(yīng)不同時(shí)間段的污泥進(jìn)行取樣并對各樣本的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析,共取得六個(gè)樣本。首先對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并優(yōu)化,確保分析數(shù)據(jù)的可靠性。然后對各卞¥本進(jìn)行OTU析、Alpha多樣性分析、稀釋曲線分析、Venn圖分析、群落組成分析,并探究樣本和物種的關(guān)系。生物瀝浸功能菌液物種豐富度較低,主要由Acidithillius嗜酸性硫桿菌屬和Acidiphillum嗜酸性隱性異養(yǎng)菌屬兩種菌屬組成。生物瀝浸功能菌屬在污泥體系內(nèi)的豐富度比例隨著生物瀝浸反應(yīng)的不斷進(jìn)行而顯著增大,供試剩余污泥的群落結(jié)構(gòu)經(jīng)過