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第２１卷第３期 江苏环境科技 Ｖｏ１．２１ Ｎｏ．３ ２００８年６月 Ｊｉａｎｇｓｕ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｕｎ．２００８ 藻类对污泥脱水性能的研究 许威．周迟骏 （南京工业大学环境学院， 江苏 南京２１０００９） 摘要： 选取了淡水藻水绵与啤酒厂污泥进行厌氧发酵，设计了测定污泥干燥性能、沉降性能、过滤性能等装置，观 察并记录了其对污泥的絮凝效果。结果表明，水绵在厌氧发酵奈件下能分泌出舍有絮凝性的物质ＥＯＭ（胞内多聚 物），有助于污泥更好的脱水。 关键词： 生物絮凝荆；藻类： 污泥 中图分类号：Ｘ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—８６４２（２００８）０３—００１８—０３ Ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ａｌｇａｅ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｓｌｕｄｇｅ Ｓ Ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ＸＵ Ｗｅｉ． ＺＨ０Ｕ Ｃｈｉ－ｊｕｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｃｈｏｓｅ ｔｈｅ ａｌｇａｅ ｃａｌｌｅｄ Ｓｐｉｒｏｇｙｒａ ｔｏ ｍｉｘ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｌｕｄｇｅ ｇｏｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｂｒｅｗ ｈｏｕｓｅ，ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ｏｆ ｄｒｙｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｔｈｅｎ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ａｎｄ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｔｈｅ ｆｌｏｃｃｕｌｅｎｔ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｍｉｘｔｕｒｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｎ：ｕｎｄｅｒ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ Ａｌｇａｅ ｃａｎ ｍａｋｅ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＥＯＭ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｈｅｌｐ ｓｌｕｄｇｅ ｄｅｗａｔｅｒ ｂｅｔｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｂｉｏ－ｆｌｏｃｃｕｌｅｎｔ； Ａｌｇａｅ； Ｓｌｕｄｇｅ 随着世界科技经济的发展．工业废水与生活污 １材料与方法 水的排放量日益增多．污泥的产出量也迅速增加． 因此污泥的减量化成为当前越来越受关注的焦点 １．１试验材料 问题之一［” 试验水藻取自南京工业大学江浦校区池塘：污 污泥脱水减量处理中．絮凝技术起了非常重要 泥（含水质量分数大于９６％）取自南京金陵啤酒厂： 的作用。其絮凝效果主要取决于絮凝剂种类 微生物 聚丙烯酰胺：质量分数≥８５．Ｏ％．平均相对分子 絮凝剂是一类由微生物产生的代谢产物．主要成分 质量≥３ ０００ ０００．０．化学纯．国药集团化学试剂有 有多糖、糖蛋白、蛋白质、纤维素和ＤＮＡ等。作为一 限公司：高岭土：相对分子质量为２５８．１６．上海国药 种新型的絮凝剂．它不仅避免了无机、有机高分子絮 集团化学试剂有限公司 凝剂的大量使用对环境和人类健康造成的危害．更 １．２试验仪器 具有高效、无毒、无二次污染的特点，有着广泛的应 电子天平（型号ＢＳ２２４Ｓ．北京赛多利斯仪器系 用前景．因此受到各国研究者的重视１２１。 统有限公司）；六联电动搅拌器（型号ＪＪ一４，国华电器 学者Ｊｉｌｌ Ｒｕｈｓｉｎｇ Ｐａｎ．Ｃｈｉｈｐｉｎ Ｈｕａｎｇ等【３ 】有限公司）：玻璃恒温水浴（型号ＳＹＰ—ｌｌＩ．南京桑力 的研究表明．在含藻污泥中．污泥所含藻类的种类和 电子设备厂）：电热鼓风干燥箱（重庆银河试验仪器 数量会影响污泥的特性．从而影响污泥的絮凝脱水 有限公司）；精密ｐＨ计（型号ｐＨＳ一３Ｃ。上海精密科学 效果。现通过普通藻类（水绵）在厌氧发酵条件下分 仪器有限公司）；紫外可见分光光度计（型号７５２Ｓ。 泌的代谢物ＥＯＭ．研究了该物质同生活污泥的絮凝 上海凌光技术有限公司） 脱水效果．并与传统絮凝剂聚丙烯酰胺ＰＡＭ进行了 １．３试验原理及方法 比较 １．３．１试验原理 影响污泥脱水的因素很多．主要有：微粒尺寸分 收稿日期：２００８—０２—２６ 布状态、形状、比表面积、密度、微粒电荷、结合水含 作者简介：许￣（１９８２－），男，江苏无锡人，硕士研究生，主要研究方向为 量、ｐＨ值和有机容量等。不同于无机污泥．含藻污泥 水处理 的污泥特性在储存期会发生明显的改变 Ｐａｖｏｎｉ ］认 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２ｌ卷第３期 许威等 藻类对污泥脱水性能的研究 １９ 为．藻类的生物絮凝与代谢物ＥＯＭ是造成该现象的 最直接的原因 在厌氧发酵的条件下．藻类会分泌出 含有絮凝性的代谢物及ＥＯＭ。根据这一原理。利用 由图１可以看出．在相同条件下．含藻污泥的过 滤性能较其他２种泥差。试验中观察到含藻泥中的 水浮在泥面上难以透过滤纸过滤。原因是含藻污泥 酸碱提取的藻类代谢物【５］．加入污泥中．观测其对污 泥的沉降、过滤、干燥等性能的影响。同时。测定其与 ＰＡＭ协同作用时对污泥的影响。 １．３．２试验方法 中藻和泥形成的块状体堵塞了滤纸的滤孔．从而导 致其过滤性能差。ＰＡＭ调理后的污泥过滤效果优于 原泥．但效果相差不大．最后稳定时过滤出来的水的 体积比加原泥过滤出来的水的体积多 ２．２泥样的沉降性能 ｆ１）过滤性能的测定：取原泥。加ＰＡＭ调理后的 污泥和含藻污泥各２０ ｍＬ．分别均匀的倒入垫有滤 纸的漏斗上．在漏斗下方用５０ ｍＬ量筒等接取滤液 从倒入泥样时开始计时．每隔１０ ｍｉｎ读１次量筒内 滤液的体积 ｆ２）ｔＥ降性能的测定：取上述３种泥样各５０ ｍＬ。 分别倒入１００ ｍＬ量筒中 即刻用秒表开始计时并 记下污泥体积．再每隔５ ｍｉｎ记录污泥体积直至沉 降３０ ｍｉｎ后停止记录 ｆ３１干燥曲线的测定：把称量瓶放在称量纸上并 置于电子天平中．记录质量．加入上述３种待测泥品 后再次记录质量．在离称量瓶底垂直３．５ ｃｍ左右处 悬吊１只１００ Ｗ灯泡．并用数字温度计探头测量待 测样品温度 接通电源．同时计时．每隔１０ ｍｉｎ记录 １次质量和温度 ｆ４）水绵分泌物絮凝活性的测定：将得到的生物 絮凝剂配成质量分数为０．１％的溶液：在１００ ｍＬ量 简中加入０．５ ｇ高岭土．２ ｍＬ配好的絮凝剂．然后加 水至１００ ｍＬ．摇匀后静置３ ｍｉｎ：以不加絮凝剂的高 岭土悬浮液为对照：用紫外可见分光光度计在５５０ ｎｍ处测得其上清液的光密度：通过絮凝率来表示絮 凝活性。进行计算： 絮凝率＝ 一 ／Ａ×１Ｏ０％ 式中：Ａ为不加发酵液时上清液的光密度值：Ｂ为加 发酵液时上清液的光密度值。 ２分析与讨论 ２．１ 泥样的过滤性能 按１．３．２（１）的试验方法测定泥样过滤性能的结 果见图１。 ＋原泥 ＿－＿投加ＰＡＭ—－ 一含藻污泥 图１过滤性能 按１．３．２（２１的试验方法测定泥样的沉降性能的 结果见图２ ｔ／ｍｉｎ ＋含藻污泥—■—投加ＰＡＭ＋原污泥 图２沉降性能 由图２可以看出．原泥的沉降性能最差．含发酵 液的污泥次之．而投加ＰＡＭ絮凝剂的污泥沉降性能 最好 在进行沉降试验时．能看到加有藻类发酵液量 筒中．明显有大的絮体产生．沉降速度较快．３０ ｍｉｎ 后泥样的沉降体积趋于稳定 此外．试验过程中还发 现在污泥稀释倍数（１：４）较高的情况下．发酵液能明 显加速脱水效果。而在稀释倍数较低（１：１）的情况 下．发酵液脱水的速度不是十分明显．说明发酵液在 稀释倍数高时．可在不影响脱水程度的情况下．加快 脱水速度 此外．沉降性能的影响因素很多 试验过程中测 定了不同温度、不同ｐＨ值、不同搅拌强度以及在有 金属离子干扰的条件下的效果。结果表明：随着温度 的升高（４ ｃｌＣ．２２ ｃｌＣ。３５ ｃｌＣ。５０ ｃｌＣ）。起始的污泥沉降 速度明显加快。但温度过高时（５０ ｃＣｌ）。反而会产生 污泥膨胀现象．沉降受到阻碍（３５。ｃ时效果最佳） 搅拌速度过快（３００ ｒ／ｍｉｎ）或者过慢（５０ ｒ／ｍｉｎ）都会 阻碍沉降性能。搅拌时间太长（５０ ｓ１或者过Ｊ０２［（１０ ｓ１也 有类似现象。ｐＨ值的影响是酸性情况下。污泥絮体 悬浮在量筒中。无法沉降。当ｐＨ值低于４以下时． 污泥絮体甚至发生分解．散开充满整个量筒 碱性情 况（ｐＨ值为７。１０。１３时）对沉降性能影响不大．但是 上清液比较浑浊。原因是在酸碱环境下．污泥本身的 性质已经发生了改变．传统的絮凝理论已经不适用 在有金属离子（Ｃａ２＋。Ｍｇ２＋）的情况下．污泥的沉降性 能得到很大的改善 维普资讯 http://www.cqvip.com
２０ 江 苏环２．３泥样的干燥特性 泥样的干燥试验装置如图３所示。 图３干燥曲线测定装置 用图３的试验装置对原泥和含藻污泥进行试 验，其试验结果分别见图４和图５。 １００ ８Ｏ ｇ ６０ ４Ｏ ２Ｏ ０ １０ ２Ｏ ３Ｏ ４ｏ ５Ｏ ６０ ７Ｏ ８Ｏ ９０１００１１０１２ｏ１３Ｏ１４０１５Ｏ１印１７Ｏ１８ｏ１９０２００ ｔ／ｍｉｎ １０ｏ ８Ｏ ６０ ４０ ２Ｏ Ｏ １Ｏ ２Ｏ ３Ｏ ４ｏ ５Ｏ ６０ ７Ｏ ８Ｏ ９０ １００ １１０ １２０ １３０ １４０ １５０ １６０ ｔ／ｍｉｎ 图５含藻污泥的干燥曲线 由图４可以看出．原泥的温度含湿临界点在 １３５ ｍｉｎ．而图５的临界点提前了２５ ｍｉｎ．说明藻类 絮凝剂可加快污泥的脱水 干燥最终达到恒温时．原 泥需要２００ ｍｉｎ的时间．而含藻污泥只需要１６０ ｍｉｎ：并且从图６最终恒温后样品的形貌来看．泥藻 混合物和加ＰＡＭ的污泥颗粒细小分散．而原泥颗粒 较大且密集．从另一个侧面也说明后两者脱水比前 者更为充分。 ■叠■ （ａ）ＰＡＭ污泥 （ｂ） 原泥 （ｃ） 干燥后的样貌 图６含藻污泥 ２．４发酵时间对絮凝活性的影响 发酵时间对絮凝活性的影响见表１。 从表１可知第１～４天的发酵液均表现出一定 的絮凝活性．其中发酵第３天时絮凝效果最佳。原因 是藻类在厌氧发酵条件下．起始时分泌的絮凝物质 较少．随着发酵天数的增加，分泌的絮凝物质也越来 境科技 ２００８年６月 越多，当发酵进行到一定程度后．多聚物由于噬菌体 的吞噬和自身的分解，逐渐减少。这也符合Ｋｏｎｎｏｍ 的研究，他认为藻类的代谢物在生长对数期时分泌 最多。此外数码相机从显微镜拍摄的照片也能说明 这一现象（见图７）。 表１ 藻类发酵液的凝活性 （ａ）第２天 （ｂ）第３天 （ｃ）第４天 图７含藻污泥的絮凝情况（×４００） 从图７可以看出第３天絮凝情况良好．有较大 的絮体产生；而第２天絮体很小尚未形成大的絮体； 第４天则絮体又逐渐分解，变小。 ３结论 （１）从试验可以看出，在过滤性能上，含藻污泥 比原污泥和投加ＰＡＭ的污泥效果要差．原因是泥和 藻结合，形成大的块状体，不利于过滤。 （２）在沉降性能上．尤其是在稀释倍数高的情况 下．含藻污泥的沉降性能远比原泥要好，原因由于藻 类胞外多聚物的相对分子质量较小，吸附点位、携带 电荷不够多．而污泥浓度高时胶体颗粒多．生物絮凝 剂无法吸附这么多的污泥颗粒进行絮凝。 （３）在干燥性能上．含藻污泥脱水时间比原泥 短．且脱水后的污泥颗粒均匀．而原泥脱水后成小的 块状．说明在有藻类分泌的絮凝物质的作用下，污泥 脱水状况得到改善 （４）由于藻类发酵液受到藻类生长代谢规律的 影响，在对污泥调理的过程中，进行生物化学作用， 机理较复杂．受环境影响较大，有些试验现象还处于 理论分析过程 【参考文献］ 【１】金漫彤，楼飞勇．微生物絮凝剂的制备与研究［Ｊ］．中国给水 排水，２００５，２１（１２）：５６—５８． （下转第２３页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２１卷第３期 李芙蓉等 培养温度对好氧法处理棉浆黑液的影响分析 ２３ ２－３ 温度对高浓度黑液好氧处理效果的影响 ｎｌｇ／Ｌ１，在２０℃，３０℃，４０℃及５０℃等４种不同温度 下好氧培养，３０℃时ＣＯＤ 去除效果最好，达到 取Ｐ（ＣＯＤ）＝１３ ７５１ ｍｇ／Ｌ的棉浆黑液进行不同 温度下的好氧处理实验。培养温度分别为：４０℃， ４５℃．５０℃．连续培养３ ｄ。结果表明，培养温度越 高．单位时间内ＣＯＤ的去除量越小．即负荷变小。当 培养时间达到３ ｄ时．４０℃和４５℃培养条件下的总 ４６％：２０℃时去除效果最差，去除率仅为３０％；同 一培养温度下，延长培养时间，ＣＯＤ 去除率略有 （２）温度对棉浆黑液好氧处理的各种ＣＯＤ去 增加。 ＣＯＤ去除率相差较小．但５０℃培养条件下的总 ＣＯＤ去除率显著下降 除效果影响较大．３０℃时，随着培养时间的延长， 各种ＣＯＤ基本持续下降，ＣＯＤ 和ＣＯＤ ｃ０ｌ去除率最 大分别可达５５．７％和１００％。而５０℃时ＣＯＤ 去除 率最高只能达到３５．４％，且由于高温下．水中自由菌 及细胞溶解的产物增多等原因，ＣＯＤ 和ＣＯＤ 波动 ，ｉ 盘 很大。 ０ ｑ （３）对于高浓度棉浆黑液Ｌｏ（ＣＯＤ ）≥１０ ０００ ｍ＃Ｌ１，中温条件更有利于好氧活性污泥发挥生物降 解作用 Ｏ ２ ［参考文献］ 图３不ｌ司温度对鬲浓度黑液好氧处理效果的影响 『１１杨二辉，李大平．高温优势菌生物膜法处理含油污水的中 进一步提高黑液ＣＯＤ 浓度进行的好氧活性 污泥处理实验．结果表明：５０℃培养温度下，当试 验的黑液ＣＯＤ 提高到３５ ０００ Ｉｎｇ／Ｌ时．恒温摇床连 续培养９ ｄ，黑液的ｐＨ值仍大于１０．０．ＣＯＤ 去除率 不到１０％。但在４０℃温度培养下，黑液ｐ（ＣＯＤ ）高达 ４０ ０００ ｍｇ／Ｌ时．通过９ ｄ好氧活性污泥处理后黑液 的ｐＨ值仍可降至９．３，ＣＯＤ 去除率可达近４０％。高 浓度黑液的生物可降解性与废水的温度有关．即与 该温度下能够生存的微生物种类有关 、中温条件更 有利于好氧活性污泥发挥生物降解作用 ４结论 试【Ｊ】．环境工程，２００４，２２（３）：ｌ１—１４． ［２］邹士洋，杨腊梅，王胜智，等．精制棉废水处理工程实线【Ｊ】． 江苏环境科技，２００５，１８ｆ２１：１４～１６． ［３］曹井国，赵树欣．高温菌及其在有机废液处理中的应用【Ｊ】． 工业水处理。２００６．２６（１１：９—１２． ［４］Ｖｏｇｅｌａａｒ Ｊ Ｃ Ｔ，Ｂｏｕｗｈｕｉｓ Ｅ，Ｋｌａｐｗｉｊｋ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ ｐｏｓｔ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｐａｐｅｒ ｍｉｌｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｔｅｒ…．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００２（３６）：１ ８６９— １ ８７９． ［５］Ｓｕｖｉｌａｍｐｉ Ｊ，Ｌｅｈｔｏｍａｋｉ Ａ，Ｒｉｎｔａｌａ Ｊ．Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ—ｓｃａｌｅ ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ ａｎｄ ｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ【Ｊ】．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００５（３９）：７４１—７５０． ［６］国家环保局《水和废水监测分析方法》编委会编．水和废水 监测分析方法ＩＭ１．第３版．北京：中国环境科学出版社，１９９８． ｆ责任编辑朱鼎一） （１）对于低浓度棉浆黑￣［ｐ（ＣＯＤ ）≤１０ ０００ （上接第２０页） ［２】朱 丹，冯贵颍．微生物产生菌的筛选及培养条件的优化 【Ｊ】．水处理技术，２００６，３２（９）：７６—７８． ［３］Ｄｕｌｉｎ Ｂ Ｅ，Ｋｎｏｃｋｅ Ｗ Ｒ．Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ［５］张 晶，王战勇，苏婷婷，等．微生物絮凝剂的研究及应用 前景【Ｊ】．环境保护科学，２００６，３２（４）：１７—１８． ［６］孙立波，张兰英．一株絮凝剂产生菌的分离鉴定及其絮凝 活性研究【Ｊ】．中国给水排水，２００７，２３（９）：１０３—１０５． ［７】Ｋｏｎｎｏ Ｈ．Ｓｅｔｔｌｉｎｇ ａｎｄ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｌｅｎｄｅｒ ｔｙｐｅ ｄｉａｔｏｍｓ …．Ｊ Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈ，１９９３（２７）：２３１． ｈｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｓｌｕｄｇｅｓ［Ｊ］．Ｊ ＡＷＷＡ．１９８９（８１）：７４． ｆ４］Ｐａｖｏｎｉ，Ｊ Ｌ，Ｐａｖｏｎｉ，Ｔｅｎｎｅｙ Ｍ Ｗ，ｅｔ ａ１．Ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｅｘｏｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｏｌｙｍｅｒｓ ａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ【Ｊ】．Ｊ ＷＰＣＦ，１ ９７２（４４）： ４１４—４３１． ｆ责任编辑朱鼎一）
