空气提升式反应器(ALR)生物沥浸处理制革污泥的中试试验研究.doc

空气提升式反应器（ALR）生物沥浸处理制革污泥的中试试验研究采用微生物的方法从污泥中去除重金属并改善污泥脱水性能的生物沥浸技术由于其低廉的成本和友好的环境效应，已成为了污泥处理领域的新方向。过去的相关研究主要以实验室摇瓶试验和一些短期的规模很小的反应器的中试试验(容积≤10L)为主，但这些试验结果特别是运行参数对工程实践的实际的指导意义较小。为此，本研究通过280L的空气提升式反应器(ALR)较全面地研究了生物沥浸处理技术对制革污泥的较长期的处理效果，为生物沥浸技术全面走向工程实际提供参考。本论文主要分为三大部分：一是280LALR反应器的选择设计和处理制革污泥时的最佳参数摸索；二是按照最佳参数运用ALR反应器长期回流运行处理制革污泥，观察体系的稳定性；三是对试验过程中采集的生物沥浸后污泥(也简称“脱毒污泥”)的重金属含量、有机质及养分含量进行评价。研究结果表明：在280L的ALP反应器中，通过鼓气可以获得很好的充氧和搅拌效果，于1.0m~3／h(合单位体积气液比为0.06vvm)的气量下污泥便能快速充分混匀，权衡能耗和处理效果因素考虑本试验规模下通气量为2.0m~3／h(0.12vvm)较为合适；含固率的上升可导致污泥的的生物沥浸周期变长，若需要在2～3天内完成一个处理周期需要将污泥含固率控制在3％～4％之间；回流比为1：1时生物沥浸较理想的起始pH值为5.5～6左右；达到上述条件时经过72h的处理Cr溶出率可达92.5％，总能耗为30.1kW.h。值得注意的是，在通气量为2.0m~3／h或以上时，体系溶氧值明显随pH值的下降而上升，最终可达到5mg／L。在2.0m~3／L气量下连续34次回流处理制革污泥取得了良好的效果，平均每批处理的Cr溶出率为74.3％，最高可达95％。回流污泥时当进泥浓度大于持留污泥浓度时沥浸过程至少要被延长至80h以上体系pH才可降到2以下，污泥浓度为2％～3％的处理反应72h后平均Cr溶出率达80％以上。pH值的下降抑制了大部分异养菌的活性，以及污泥中还原性物质在生物沥浸过程中大幅度减少导致系统耗氧率减少是DO值上升的主要原因，工程上在生物沥浸后期可以调低通气量以节约成本。当某批处理的Cr溶出率为(d)，脱毒污泥的含水率为(v)，原始污泥干基的含Cr量为(C)，最终沥浸液中Cr浓度为(C_y)时，脱毒泥饼中的残留Cr含量C_g可用式C_g=[(C_y×V)＋(1-V)×(1-d)×C]／(1-V)来表达．对Cr溶出率高于85％的批次进行代表性采样分析。注意到原始污泥中超标的Cr经生物沥浸处理后稳定达到污泥农用标准，Cr的平均残留量为2680mg/L，离达标尚有一段距离，Cr去除率与溶出率(d)密切相关，经过推算正常情况下脱毒泥饼若要达标，需至少将溶出率提高到95％。生物沥浸后脱毒污泥中的全N损失29.7％，全P损失8.7％，期间污泥有机N经生物沥浸处理后下降了32.3％。生物沥浸工艺兼有一定的好氧消化功效，由于体系pH值变化剧烈、处理时间偏短的原因其功效不甚明显。Fe、s在脱毒污泥中的残留量为27.0g／kg、97.3g／kg，特别是高S含量成为和残留Cr并重的威胁因子。经生物沥浸后，酸溶态Cr、有机质和硫化物结合态Cr被大量浸出，生物难以利用的残余形态Cr在脱毒污泥中的分配系数比处理前增加了3.3倍。本研究表明，ALR反应器能够很好地和生物沥浸技术相结合用于制革污泥的处理，并能够长达半年的时间内连续有效运行，这为今后的更大规模试验提供了经验参数。