[发明专利]一种快速表征污泥脱水性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速表征污水处理厂污泥脱水性能的表征方法，具体是通过表征污水处理厂剩余污泥上清液中的可溶性有机物的三维荧光特征，并根据荧光特征与污泥脱水性能指标[比阻(SRF)]的关系，快速鉴定污泥的脱水性能。属污水处理技术领域。

背景技术

污水厂污泥是污水处理产生的主要二次污染物。在典型的生物处理工艺中，污水厂污泥主要由剩余活性污泥组成。近年来，我国的水污染控制事业发展迅速，相应的污水处理量和污泥产生量均将日益增长；据我国环境统计公报提供的数字，我国2006年排放污水约556.7亿m³，比2006年增加3.7％；处理率以60％计，且污水处理的污泥干固体产率为万分之二，则污水处理厂干污泥的产量约为668万吨/年，按含水率96％的浓缩污泥计，污泥产生量可达16700万m³/年；而按国家“十一五”环境保护规划，新增城市污水处理能力4500万m³/d，则“十一五”末我国污水厂浓缩污泥产生量将达2.4亿m³/年。数量如此巨大的污泥如得不到妥善处置将对环境造成严重的二次污染。

可持续的污泥管理应遵循“减量化、资源化、无害化”的原则，脱水不仅可使污泥体积最大限度地减少，而且也是污泥焚烧、堆肥化农用、卫生填埋等无害化处理处置必不可少的前处理环节，是污泥管理过程中应用最为普遍的共性技术。但污泥脱水存在的最大问题是费用昂贵，该费用一般占污水处理厂总运行费用的30％以上。准确地表征污泥脱水性能，是优化污泥调理、停留时间等脱水操作参数的基础，有助于脱水运行的优化和成本节约。目前，通常用于表征污泥脱水性能的指标是比阻。测定比阻的一般步骤如下：首先，加入100mL需实验的污泥于布氏漏斗中，开动真空泵，调节真空压力至实验压力，达到此压力后，开始起动秒表，并记下开动时计量管内的滤液V0；然后，每隔一定时间(开始过滤时间可每隔10秒或15秒，滤速减慢后可隔30秒或60秒)记下计量管内相应的滤液量；最后，关闭阀门取下滤饼可放入称量瓶内称重，重后的滤饼于105℃的烘箱内烘干称重。因此，其测定方法操作复杂、耗时较长(＞12h)。因此，迫切需要发展一种操作简单、快速及灵敏度高的污泥脱水性能表征方法。

研究已表明，污泥上清液中的蛋白质对污泥脱水性能影响很大[Yu Guang-hui，He Pin-jing，Shao Li-ming，He Pei-pei.Stratification structure of sludge flocs with implications to dewaterability.Environmental Science and Technology，2008，42(21)，7944-7949]。而三维荧光光谱可用于表征污泥中的可溶性蛋白质。Chen等[Chen W，Westerhoff P，Leenheer JA，et al.Fluorescence excitation/emission matrix regional integration to quantify spectra for disso lved organic matter.Environmental Science & Technology，2003，37(24)：5701-5710]提出了一种荧光区域综合指数法，用于区分溶解性有机物组分的分布范围。该作者将三维荧光光谱图谱分成5个区域，其中发射波长＜380nm的区域为类蛋白质物质。同时，已有研究表明荧光强度与污泥中可溶性蛋白质在低浓度时成正比[Henderson RK，Baker A，Murphy KR，et al.Fluorescence as a potential monitoring tool for recycled water systems：a review.Water Research 2009，43，863-881]。然而，污泥成分复杂，不同类型的荧光基团相互叠加，从而导致荧光强度与监测指标的相关性降低。采用平行因子分析(PARAFAC)方法，可以将三维荧光光谱谱图中重叠的荧光峰分开。同时，污泥脱水性能与表观的物理参数无关，因此，在大多数情况下，不需要知道污泥脱水性能指标的绝对值。基于此，可用三维荧光光谱测定结合平行因子数据分析，快速地表征污泥脱水性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单且快速表征污水处理厂污泥脱水性能的方法，该方法用于评估污泥脱水性能时，快速、价廉、灵敏度高。