城鎮(zhèn)污水廠剩余污泥生物減水中幾個(gè)影響因素的分析

岳建雄　 陳大志　 譚艷來等

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摘要 [目的]研究城鎮(zhèn)污水廠剩余污泥的生物減水。[方法]采用肇慶市鼎湖污水處理廠的脫水污泥進(jìn)行生物減水的研究，對(duì)污泥堆肥中影響減水的幾個(gè)因素進(jìn)行了試驗(yàn)分析。[結(jié)果]以可溶性糖含量高的農(nóng)產(chǎn)品廢棄物作為調(diào)理劑，可以加快減水；在堆肥中加入菌劑的作用不大；堆體的高度和體積不宜太大；在通風(fēng)頻率不變的情況下，適當(dāng)增大通風(fēng)強(qiáng)度，有利于污泥的快速減水。[結(jié)論]該研究為污水廠剩余污泥進(jìn)行生物減水提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 剩余污泥；生物減水；堆肥；影響因素；城鎮(zhèn)污水廠

中圖分類號(hào) S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）08-02445-02

Alalysis on Several Affect Factors of Bioreduce Water in Reminder Sludge for Town Sewage Plant

YUE Jianxiong et al （Institute of Engineering technology of Guangdong Province，Key Laboratory of Water Environmental Pollution Control of Guangdong Province，Guangzhou， Guangdong 510440）

Abstract [Objective] The research aimed to study the biological reduction of water in Reminder Sludge for Town Sewage Plant. [Method] Using bioreduce water in Reminder Sludge for Dinghu Sewage Plant in Zhaoqing，several factors that affecting dewater in the sludge compost were analyzed.[Result]To high content of soluble sugar in agricultural waste as a conditioner that can accelerate the reduction of water；the role of adding bacteria gent to the compost is not much； The height and volume of the pile should not be too big.It is advantageous to fast water reducing of sludge that increasing the ventilation under the condition of the ventilation rate unchanged.[Conclusion] The study provides the scientific basis for the biological reduction of water in remainder sludge in sewage plant.

Key words Reminder sludge； Bioreduce Water； Compost； Affect factors；Town sewage plant

通過生物減水的方法使污水廠剩余污泥減量化和資源化，無疑是一種能耗低、對(duì)環(huán)境友好的好辦法。生物減水技術(shù)又叫生物干化技術(shù)[1]，最初是由JEWELL等在1984年報(bào)道牛糞干燥處理提出來的一種生物法減量化新概念，是由堆肥技術(shù)發(fā)展而來，它的主要原理是利用生物質(zhì)廢棄物本身所具有的有機(jī)物進(jìn)行好氧生物降解產(chǎn)生的熱量使廢棄物中的水分汽化，再配合堆體的通風(fēng)和翻堆，使汽化生成的蒸汽進(jìn)入大氣主體而散發(fā)，從而達(dá)到利用廢棄物自身的生物質(zhì)能量實(shí)現(xiàn)減水的目的。由于生物減水技術(shù)是基于堆肥技術(shù)發(fā)展而來，主要區(qū)別在于前者以降低污泥等有機(jī)質(zhì)的含水率為目的，后者則必須使堆體中的有機(jī)物達(dá)到穩(wěn)定與腐熟的要求。在此，筆者采用肇慶市鼎湖污水處理廠的脫水污泥，對(duì)以生物減水為目的污泥堆肥中影響減水的幾個(gè)因素進(jìn)行了試驗(yàn)分析。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 剩余污泥。取自肇慶市鼎湖污水處理廠的脫水污泥，含水率70%～80%（試驗(yàn)的具體操作時(shí)會(huì)精確測(cè)定含水率數(shù)值）。

1.1.2 調(diào)理劑。試驗(yàn)中使用的稻草和木屑2種調(diào)理劑分別購自當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶和當(dāng)?shù)啬静募庸S。稻草為當(dāng)年收獲稻谷后廢棄的干稻草，木屑為木材加工廠廢棄的硬雜木鋸末，二者均經(jīng)過0.5 mm的粉碎機(jī)粉碎后備用。

1.1.3 菌劑。采用來自美國的BZT去污菌。

1.2 設(shè)備和儀器

1.2.1 發(fā)酵箱。采用壁厚2 cm以上的泡沫箱制成，箱子內(nèi)部的長(zhǎng)×寬×深為45 cm×45 cm×28.5 cm，容積57.7 L。在箱子的底部放置一個(gè)自制的布?xì)馄饔糜趯⑼獠繅喝氲目諝饩鶆虻赝ㄈ胂渲械奈锪现小２細(xì)馄魍ㄟ^一根塑膠管與一個(gè)電磁空氣壓縮機(jī)相連。壓縮機(jī)的技術(shù)參數(shù)為功率300 W、壓力70.04 MPa、排氣量250 L/min。

1.2.2 溫度記錄儀。用于定時(shí)自動(dòng)記錄發(fā)酵箱中物料的溫度變化。

1.3 試驗(yàn)方法 在每個(gè)試驗(yàn)處理前先測(cè)定供試污泥、調(diào)理劑以及回料（所謂回料就是已經(jīng)過生物減水處理的物料，其作用就是調(diào)節(jié)物料中的水分含量和接種微生物）的含水率，再根據(jù)含水率以及發(fā)酵箱的容積計(jì)算稱取一定量的污泥、調(diào)理劑和回料以及按照試驗(yàn)處理要加入的其他試劑等。將污泥、調(diào)理劑和回料混合后的最后含水率控制在60%；調(diào)理劑與污泥的比例不能高于10%（重量比）。將稱量好的各成分充分混合均勻后，裝入發(fā)酵箱，由空氣壓縮機(jī)為物料通入空氣。每天通氣4次，每次15 min。插入溫度記錄儀的傳感器，每小時(shí)記錄一次。待發(fā)酵箱中的溫度回落到環(huán)境溫度后，出料，測(cè)定含水率。

2 結(jié)果與分析

物料放入發(fā)酵箱后，從溫度記錄儀可以看到，物料內(nèi)部的溫度很快上升。但由于受到各種因素的影響，不同處理達(dá)到的最高溫度以及達(dá)到最高溫度的時(shí)間、減水的效果各不同。

2.1 不同的調(diào)理劑對(duì)污泥生物減水的影響 從不同調(diào)理劑對(duì)物料升溫和減水量的影響（表1）可以看出，2種不同的調(diào)理劑的作用效果有很大的差異。稻草屑作調(diào)理劑的物料在發(fā)酵期間最高溫度可以升至41.8 ℃，而木屑作為調(diào)理劑的物料的最高溫度不到39.0 ℃，發(fā)酵完

成的含水率因此也有很大的差異，造成這種差異可能是由調(diào)理劑本身的特性決定的。稻草是一種一年生的單子葉作物，收獲后的稻草葉片和莖稈中含有豐富的可溶性、易降解的有機(jī)物特別是碳水化合物，作為調(diào)理劑與污泥混合后，污泥中的微生物得到這些豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)快速、大量的繁殖，從而使物料溫度迅速升高；而木屑則來源于加工木材的木質(zhì)部，多年生長(zhǎng)的大樹多是雙子葉植物，其樹干中的木質(zhì)部在植物生命活動(dòng)中是輸送水分的器官，沒有或很少有可溶性、易降解的碳水化合物的殘留，只有大量的難以降解的纖維素，所以以木屑作為調(diào)理劑的物料升溫不高，減水的效率也不高。

2.2 菌劑對(duì)污泥生物減水的影響 菌劑對(duì)污泥生物減水的影響的試驗(yàn)共有2個(gè)處理1個(gè)對(duì)照（CK）。該試驗(yàn)

用稻草作為調(diào)理劑。稱取一定量的菌劑加入適當(dāng)?shù)乃?，曝?0 min后分2份，一份在121 ℃滅菌15 min作為處理2，另一份為處理1；取同樣體積的清水作為CK。污泥和調(diào)理劑拌勻后分成3份，分別噴上處理1、處理2和CK的溶液，分別攪拌均勻裝入發(fā)酵箱，其他操作相同。由表2可見，處理1和處理2均明顯優(yōu)于CK，最高溫度比CK高5～6 ℃，減水量也比CK高 7～8個(gè)百分點(diǎn)。但從處理之間的比較看來，則二者的差別不是太大，甚至處理2還略好于處理1。這可能是因?yàn)閷?duì)于物料中的微生物來說，增加營(yíng)養(yǎng)的作用遠(yuǎn)大于增加新的菌種菌量的作用。因?yàn)槲勰啾旧砭褪且粋€(gè)各種各樣微生物活動(dòng)的大本營(yíng)，其中生活著無數(shù)個(gè)各種各樣的微生物，新加入的菌種的數(shù)量遠(yuǎn)小于“原住民”的數(shù)量，如果沒有采取某些特殊措施的話，新的菌劑的作用難以顯現(xiàn)；其次，微生物的生命周期很短，更新?lián)Q代的速度，新的菌種如果沒有特別的生存能力，很快就會(huì)堙沒在優(yōu)勝劣汰的微生物生態(tài)環(huán)境中。但這些菌劑死亡留下的尸體卻是污泥中的野生微生物絕佳的養(yǎng)分來源，處理2中滅活的菌劑促進(jìn)了物料的溫度上升正說明了這一點(diǎn)。所以該試驗(yàn)證明加入菌劑后物料的溫度升高和減水效果并不是菌劑中微生物活動(dòng)的結(jié)果，而是菌劑作為對(duì)野生微生物的養(yǎng)分添加產(chǎn)生的作用。

2.3 堆體高度及體積對(duì)污泥生物減水的影響 取3只同樣的泡沫箱作為發(fā)酵箱，一只泡沫箱去底后疊放在另一只的上面，密封兩箱之間的縫隙后作為處理2的發(fā)酵箱，另一只作為處理1。從表3可以看出，處理之間的溫度有很大的差異，處理2在發(fā)酵2 d后上升至最高溫度55.6 ℃，達(dá)到了堆肥要求的溫度標(biāo)準(zhǔn)，而處理1在發(fā)酵1 d后達(dá)到其最高溫度40.4 ℃后就不再上升了。2個(gè)處理僅是堆體高度的不同就產(chǎn)生這樣大的差異，說明堆體的高度與大小對(duì)堆肥中溫度的變化影響很大。堆肥中溫度的升高來自于物料中微生物活動(dòng)產(chǎn)熱的聚集積累，堆體較大，微生物菌群就大，產(chǎn)生的熱量就多，溫度也就升得高了。另一個(gè)原因是堆體增大，比表面積相對(duì)減少，熱量的散失少了，也是溫度升高的原因。此外，堆體形狀的改變也會(huì)改變比表面積，也會(huì)影響溫度的變化。2個(gè)處理在發(fā)酵完成后的含水率相差不大。雖然二者的發(fā)酵產(chǎn)生的熱量有很大的差異，但發(fā)酵完成后堆體的含水率卻相差不大，說明較高或較大的堆體在阻止堆體熱量散失的同時(shí)也阻止了水分的散失。因此，在以污泥減水為目的的堆肥活動(dòng)中，實(shí)在不宜堆體過大、過高，因?yàn)檫^大過高的堆體既減緩了水分的散發(fā)，也增加了工作的強(qiáng)度和成本。

2.4 發(fā)酵過程的通風(fēng)強(qiáng)度對(duì)污泥生物減水的影響 該試驗(yàn)采用2個(gè)相同的發(fā)酵箱，其中處理

2的發(fā)酵箱中配置2臺(tái)空壓機(jī)，處理1配置1臺(tái)空壓機(jī)，空壓機(jī)的功率完全相同。表4顯示，在處理2的風(fēng)力強(qiáng)度增大1倍的情況下，發(fā)酵期堆體產(chǎn)生的最高溫卻降低了11.2 ℃，升到最高溫度所用的時(shí)間也長(zhǎng)了幾乎1倍，說明在有氧發(fā)酵的堆肥過程中，微生物的活動(dòng)需要適當(dāng)?shù)耐L(fēng)。過強(qiáng)的通風(fēng)則帶走了堆體中的熱量，使堆體中的溫度下降，進(jìn)而會(huì)暫時(shí)（這樣說是因?yàn)楫?dāng)微生物適應(yīng)了這種較強(qiáng)通風(fēng)的環(huán)境后是會(huì)快速生長(zhǎng)的，不過需要時(shí)