酸碱-冻融联合法对剩余污泥脱水性能的研究

高 彬刘 茜

（1陕西省土地工程建设集团有限责任公司 陕西西安 710075 2中国建筑西北设计研究院有限公司 陕西西安 710018）

引言

剩余活性污泥有机物含量高、颗粒细小、高度亲水、并且污泥颗粒主要是由微生物通过胞外聚合物和金属阳离子等架桥而形成的复杂絮体，即菌胶团[1]。因为菌胶团内部存在大量结合水，表面有部分吸附水，造成剩余活性污泥的脱水性能较差。pH和温度作为影响活性污泥微生态系统的主要物理因素[2]，能够影响污水处理过程中活性污泥中微生物的种类、数量、代谢方式、代谢产物类型，以及活性污泥的沉降特性和沉降过程等。

本文的酸碱-冻融联合调理污泥法是还处于探索阶段的污泥处理方法，目前国内外研究较少，具体的机理尚不清楚。考察利用pH对污泥细胞及EPS的破解加上冻融对污泥颗粒粒径的影响是否更加有利于污泥脱水。

1 材料与方法

1.1 供试污泥

本研究以马鞍山市第一污水处理厂二沉池回流活性污泥为研究对象。

1.2 污泥预处理

将污泥进行沉淀浓缩 (使SS达10g/L左右)，得到原污泥(RS)，在800mL塑料瓶中加入pH已分别调至pH2、pH4、pH6、pH8、pH10、pH12。放入-4℃冷冻室冷冻48h。取出，在25℃的水浴中融解。静置12h后，进行测量。

2 结果与讨论

2.1 试验现象

污泥冷冻过程与冰块外形与Martel和Diener观察的现象基本一致，但污泥冰点下降，污泥颗粒粒径发生变化。原污泥在冷冻24h后就已完全冰冻，但联合处理过程中发现，冷冻24h污泥中心尚有未冻结污泥，故本次试验冷冻时间改为48h；由于污泥在冷冻前就已进行酸碱处理，所以污泥颗粒形态及粒径已经发生变化，高pH处理污泥细胞已破解，溶解性物质溶出，COD增高。冻融后，低pH污泥从小的悬浮颗粒变为形状和大小如咖啡般的粒状颗粒，而高pH污泥颗粒只有小范围结团现象，并且上清液褐变颜色未褪去。

2.2 联合法对污泥絮体结构的影响

分析解冻后pH变化，其中pH7.34为原污泥冷冻48h。与酸碱处理污泥相似，EPS中的蛋白质，糖类以及细胞污泥都具有缓冲能了，污泥pH都有中性化的趋势，但与酸碱处理不同的是pH12的缓冲趋势依然很强，甚至高于pH6与pH8处理的污泥。可能是由于污泥在细胞尚未破解完全时，冰冻阻碍了污泥继续破解，使得部分细胞及EPS保留。

SCOD和DDCOD的变化趋势相同。pH=2，4，6，8，10的污泥在经过48h冷冻后，其SCOD含量均低于原污泥的210.67mg/L，pH=12时经过48h冷冻后，污泥SCOD含量快速升高至614.97mg/L。这一结果说明，与原污泥冷冻48h后相比，酸碱处理后再冻融的污泥，其SCOD含量不升反降，只有溶胞效果最好的pH=12的碱处理在冻融处理后，SCOD含量有较大幅度的升高。但对污泥进行pH=12的纯碱处理时，污泥SCOD含量增至1378.65mg/L，这一数值是联合处理后SCOD最高值的两倍，所以联合处理在强碱以外环境中可能对污泥的SCOD释放有阻碍作用。

污泥经过酸碱处理后，其污泥絮体结构和污泥微生物细胞均受到不同程度破坏，释放出大量的溶解性固体。溶解性盐对污泥凝固点的巨大影响。而且溶解性盐的含量对污泥的冷冻时间和融化时间也有着一定影响，溶解性盐对冻融时间的影响将能在很大程度上影响到经过处理后污泥的性质。所以，随着污泥中溶解性盐含量的逐渐增加，污泥的冷冻时间先降低后上升，而溶解时间则是呈下降趋势，据此，造成了污泥冷冻24h未能完全冰冻。

所有污泥样品都有显著的聚集结团现象，颗粒粒径均有不同程度的增大。在冷冻时间相同的条件下，pH=12的污泥破解效果最好，污泥絮体结构基本看不出来。从污泥形态变化上，可以看出冻融和酸碱处理单独作用时对污泥性质的影响，在联合处理中仍能清楚地观察到。

2.3 联合法对污泥泥饼含固率的影响

除原污泥外，污泥含固率随pH增加而逐渐降低。由于污泥中EPS及细胞的部分破解，结合水溶出，污泥总量加少，造成含固率相应减少。而污泥中颗粒物的减少，有助于提高污泥的脱水性能。

结语

（1）除pH12以外，酸碱-冻融联合较之单独酸碱处理不利于污泥EPS和细胞的分解。

（2）酸碱处理使污泥中生成部分溶解性盐，污泥冰点下降，不利于污泥的冷冻。

（3）联合处理后污泥颗粒粒径明显粗大化，有利于污泥的絮凝和脱水。