造纸污泥的生物干化试验研究

摘要

近年来,我国的造纸行业发展迅速,造纸工业的发展带来了水体环境污染问题。随着我国制浆造纸工业废水的处理率和处理深度提高,造纸污泥产量急剧增加。造纸污泥是一种成分复杂的废弃物,处理利用难度大,与其它废物的处理一样,减量化、无害化、资源化是造纸污泥处理处置的发展趋势,因此其如何无害化处理已经成为亟待解决的环境问题。
　　 污泥生物干化是指在生物活动产生的较高温度条件下,对机械脱水污泥中的有机物进行生物降解,同时加快污泥中的水分散失,最终生成具有较低含水率的干化污泥。经生物干化处理后的造纸污泥除了农用外,也可以用焚烧、填埋等方式进行处置。生物干化技术的微生物代谢过程与污泥好氧堆肥相似,主要区别在于:其工艺目标主要是降低污泥含水率,而堆肥处理则以有机物稳定与腐熟为主。
　　 从堆肥污泥中分离纯化得到四株嗜热菌:1＃、2#、3#和4#菌,通过比较它们对污泥含水率降低量的影响,以及测定它们的生长曲线和最适宜生长温度,筛选得到2#菌作为造纸污泥生物干化的接种剂。2#菌鉴定结果为:2#菌的16SrDNA序列与Geobacillus thermodenitrificans(热反硝化芽孢杆菌)的同源性达100％,其形态特征及生理生化特性与Geobacillus thermodenitrificans(热反硝化芽孢杆菌)最相似。
　　 本研究采用自主设计的污泥生物干化实验装置,研究了造纸污泥生物干化特性及其影响因素。重点研究了物料配比和评价参数(温度、pH值、含水率、挥发性固体、ATP含量和淀粉分解菌数量等)的变化规律。选定锯末、淀粉、磷酸二氢钾和接种量为影响因子,以污泥的含水率降低量为评价指标。正交实验和极差分析表明,各因素的影响大小排序为:淀粉>锯末>接种量>磷酸二氢钾。造纸污泥生物干化最佳工艺参数为:淀粉(1.0kg／20kg)、锯末(1.6kg／20kg)、接种量(600mL／20kg)和磷酸二氢钾(0.2kg／20kg),通风方式为连续通风,通风率设定为0.056m3／(kg·h),翻堆操作频率为每2天1次。生物干化可以作为造纸污泥进一步脱水及减量处理的有效手段,经过一次生物干化,物料的含水率和挥发性固体分别下降了11.9％和8.9％,减量化效果明显,为后续处理或利用提供了更多选择。造纸污泥生物干化过程中,物料温度、pH值、含水率、挥发性固体、ATP含量和淀粉分解菌数量等指标变化规律性强,效果指示性明显,均可作为污泥干化效果的表征参数。在最优工艺条件下,污泥温度达到47.8℃,经过7d生物反应后,含水率降低到50.3％,挥发性固体降低到49.5％,生物干化效果显著。