活性污泥减量及资源化新技术分析

活性污泥减量及资源化新技术分析
摘要：活性污泥是大量细菌按某种方式互相粘集，形成特定形状的细菌团，
富含大量细胞水。

胞外聚合物(EPS)位于活性污泥细菌细胞外，主要由微生物代
谢物(如多糖、蛋白质等)构成，是阻碍活性污泥减容的关键物质。

为了破除污泥
的胞外聚合物（EPS），提高污泥的脱水性能，投加聚丙烯酰胺（PAM）对污泥进
行预处理，然后分别研究氢氧化钙作用、超声波作用和碱-超声波联合作用下的
污泥比阻和脱水性能。

关键词：污泥；碱；超声波；脱水性能；聚丙烯酰胺；污泥比阻
前言
随着经济的不断发展，城镇化率愈见增高。

为满足城市污水处理要求，越来
越多的城镇污水处理厂建设投入使用，目前主流工艺是采用活性污泥法进行处理，由此会产生大量的湿污泥。

根据不完全统计，中国湿污泥（含水率80%）产生量
在2020年达到每年6.0×107～8.0×107 t。

污泥当中含有大量水分和有机物质，
假如能去除污泥中的水分，对污泥进行综合利用，能够大大降低污泥处理成本，
减少污水厂运行成本。

污泥减量化处理过程中受到胞外聚合物（EPS）的影响，
使得污泥中的水分难以去除，有机物质不能有效释放。

目前常用的活性污泥EPS
提取方法包括物理法、化学法及物理化学法。

现如今的提取方法对于EPS研究的
开展都较为有限，而EPS对活性污泥污水处理系统的稳定运行有着重要的作用。

1研究材料和方法
1.1主要试剂
聚丙烯酰胺溶液：准确称取0.075 g的聚丙烯酰胺溶于水配制质量浓度为30 mg/L的溶液，置于250 mL的容量瓶中；氢氧化镁（Mg(OH)
）颗粒100 g；氢氧
2
）颗粒100g。

上述试剂均为国产分析纯试剂。

化钙（Ca(OH)
2
1.2原材料
实验污泥取自桂林电子科技大学花江校区污水处理站中的剩余回流污泥，置于桶中曝气培养，每两周重新取样一次。

1.3实验方法
1.3.1预处理污泥比选
用100 mL量筒量取50 mL污泥，分别滴加2 mL聚丙烯酰胺和8 mL聚乙二醇溶液，静置30 min观察污泥沉降效果，然后使用污泥比阻实验测定装置对处理过的污泥脱水性能进行测定。

1.3.2碱处理污泥比选
用100 mL量筒量取50 mL污泥，按照污泥质量的百分比分别加入0.4655g，
0.5658 g，0.6523g Ca(OH)
2粉末和0.4630g，0.5729g，0.641 g Mg(OH)
2
粉末，
静置30 min观察污泥沉降效果，然后使用污泥比阻实验测定装置对处理过的污
泥脱水性能进行测定。

1.3.3预处理与碱联合处理污泥
用100 mL量筒量取50mL污泥，按照前两次实验比选出的絮凝剂及碱的最佳
投放量加入3mL聚丙烯酰胺、0.6335g Ca(OH)
2
，静置30 min观察污泥沉降效果，然后使用污泥比阻实验测定装置对处理过的污泥脱水性能进行测定。

1.3.4预处理-碱-超声波联合处理污泥
用100 mL量筒量取50 mL污泥，根据前期实验综合比较及所查文献参考数值，采用频率为40 kHz、功率为500 W的超声波仪器处理先经3 mL聚丙烯酰胺
预处理后经0.6312 gCa(OH)
2
碱处理的污泥10 min。

以上实验均已设置对照实验。

2结果与讨论
2.1预处理结果
加入聚丙烯酰胺后污泥比阻值总体呈下降趋势，在加入3 mL左右时污泥比阻值最小，污泥脱水性能得到有效改善（见图1），聚乙二醇对脱水性能的影响如图2所示。

图1聚丙烯酰胺对污泥脱水性能的影响
图2聚乙二醇对脱水性能的影响
2.2碱处理结果
在污泥里加入Ca(OH)
2和Mg(OH)
2
都会显著降低污泥比阻值，污泥脱水的性能
得到显著改善，如图3所示。

图3 Ca(OH)
2
对脱水性能的影响
2.3预处理与碱联合处理结果
先经聚丙烯酰胺预处理，后经Ca(OH)
2
处理，污泥比阻值明显降低，污泥脱水性能得到改善，滤饼含水率在85%左右。

2.4预处理-碱-超声波联合处理结果
污泥先经聚丙烯酰胺预处理，后经Ca(OH)
2
处理，然后采用频率为40 kHz、功率为500 W的超声波仪器处理10 min，污泥比阻值显著降低，污泥脱水性能得到明显改善，滤饼含水率在75%左右。

结论
a)当添加恰当质量浓度、合适剂量的聚丙烯酰胺预处理后，污泥脱水性能得到改善，理论上有利于后续的联合实验研究；
b)Ca(OH)
2和Mg(OH)
2
单独处理污泥均可显著改善脱水性能，但考虑到成本问
题，实际工程应用中可选用投加生石灰提高脱水率；
c)污泥先经聚丙烯酰胺预处理，后经Ca(OH)
2
碱处理，脱水性能相较于聚丙
烯酰胺和Ca(OH)
2
单独处理得到进一步改善；
d)污泥经聚丙烯酰胺-Ca(OH)
2
-超声波联合处理后，脱水性能显著提升，有利于污泥的资源化利用。

参考文献
[1]畅煜东．典型PPCPs土霉素在活性污泥处系统中吸附和降解特研究
[D]．上海：东华大学，20l0．
[2]陈晓璐，方圣琼，潘文斌，等．城市污泥中持久性有机污染物(POPs)的研究进展[J]．能源与环境，2013(02)：9—13。