[发明专利]一种投加微生物絮凝剂改善活性污泥脱水性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种投加微生物絮凝剂改善活性污泥脱水性能的方法，专注于一种产絮菌的分离、纯化和筛选，及其在活性污泥脱水中的应用，属于环境工程和污泥处理技术领域。

背景技术

活性污泥是市政污水处理的副产品，随城市和工业污水处理规模的扩张，剩余污泥产量逐年增加。2010年我国污水厂产泥约2170万t(以含水率80％计)，大量污泥的无害化处置日益成为环保领域的一大难题。剩余污泥含水率高，脱水性能差，含有大量难降解有机物、重金属，以及少量病原微生物和寄生虫卵等，通常达不到后续填埋、焚烧处置的要求，导致污泥运输成本和处置难度过高。

较高的含水率是制约污泥减量化与资源化的主要制约因素，采取物理、化学或生物方法调理污泥以改善脱水效果，是减少污泥体积、降低处置和再利用成本的有效途径。目前已有将电解、酸处理、超声、微波、冷融等物理手段应用于污泥脱水，但物理脱水方法能耗、费用过高，限制了其在水处理领域的大规模推广。化学氧化技术也逐渐应用于提高污泥的脱水效果，例如，由Fe²⁺和H₂O₂组成的强氧化性溶液Fenton试剂，应用于调理污泥可有效降解有机物，溶解和破坏EPS结构，释放细胞内部水。

投加化学调理剂(例如，铝盐、聚丙烯酰胺、表面活性剂等)调理污泥，也能够改变污泥的絮体结构，达到改善污泥的脱水性能的目的。污泥化学调理操作简单、效果稳定，在实际污水处理实践中被广泛使用。其中，阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)是使用最广泛的一种化学型絮凝剂，但是，CPAM产生难降解的中间产物，且具有神经毒性和致癌性，会导致水体的二次污染；无机絮凝剂如聚合氯化铝(PAC)等会造成水中铝浓度升高，诱发老年痴呆症等疾病，生态健康风险上升。

微生物絮凝剂(Microbial flocculants，MBF)指微生物代谢过程中分泌的具有絮凝活性的天然高分子物质，包括酸性多糖、蛋白质、脂肪和核酸等成分。相对传统的有机和无机絮凝剂，微生物絮凝剂由于具有成本低廉、高效安全等优势，成为近年来受到普遍关注的环境友好型水处理剂。诸多研究借助光谱、色谱等分析化学手段，研究微生物絮凝剂的纯化、官能团及组分鉴定，并对其絮凝机理作出推测，或以絮凝剂发酵动力学特征为切入点，探讨微生物絮凝剂生产和活性优化。微生物絮凝剂在重金属废水，厌氧废水，低温废水、印染废水等的应用均达到良好处理效果，但在改善污泥脱水方面的涉及较少，且鲜有克雷伯氏菌产微生物絮凝剂调理污泥的报道。

已有专利CN101367597A公开了一种用于污泥脱水的絮凝剂及污泥脱水方法，涉及的絮凝剂为聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)复合而成，为典型的无机-有机复合絮凝剂，应用于调理污泥脱水时生产成本高，又无法避免传统絮凝剂应用中带来的二次污染和健康风险等问题。微生物絮凝剂与有机高分子絮凝剂CPAM类似，链状结构可有效促进架桥的形成，分子上的活性基团(-OH-，-COO-，-CONH₂-，-NH-等)为悬浮颗粒提供吸附位点，破坏污泥胶体的分散结构，颗粒凝聚并相互结合成较大絮体。另外，微生物絮凝剂通过范德华力和氢键作用，压缩胶体表面双电层，在吸附架桥和压缩双电层的联合作用下，达到改善剩余活性污泥脱水效果的目的。

活性污泥含水率高，盐度高，且微生物群落组成复杂。污泥盐度对微生物生长和胞内脂类含量密切相关，间接影响微生物絮凝剂的活性，对污泥脱水效果的影响显著。已公开专利(CN101225405A)涉及一种微生物絮凝剂的生产和使用方法，以淀粉废水和复合氮源培养微生物，所选菌种为纯化后光密度为1.5～1.8的克雷伯氏菌属种子液，并将产生的微生物絮凝剂用于高浊度废水处理。该专利未涉及克雷伯氏菌产絮凝剂在污泥脱水中的应用，且直接扩大培养纯化后的菌株会受污泥盐度等特性的影响，其絮凝活性收到一定程度的制约。本发明涉及的菌种分离、筛选自污水处理厂浓缩池，并将其发酵产生的微生物絮凝剂用于该污水厂污泥处理，对污泥环境适应性良好，更好地保证改善污泥脱水效果。

发明内容

1.发明目的

本发明专利针对城市和工业污水处理厂剩余污泥脱水性能差、泥饼后续处理处置成本较高的现状，克服传统无机和有机高分子絮凝剂在应用中引发的环境风险，提供一种投加微生物絮凝剂调理污泥的方法，以改善剩余活性污泥的脱水性能，在避免二次污染等问题的同时，达到实现污泥减量化、资源化处置的目的。

2.技术方案

本发明专利提供一种投加微生物絮凝剂改善活性污泥脱水性能的方法，主要的技术方案如下：