研究了不同沸石粉投加比例对污泥脱水、沉降、干化时间、污泥生态床中植物根部干重的影响,最终选定沸石粉投加比例为6%。在此投加比例下,对污泥生态床中的氮磷含量进行了测定,结果表明,黄花鸢尾床与芦苇床,总磷含量下降分别为13.2%和12.2%;总氮含量下降分别为48.3%和49.2%;硝氮含量下降分别为67.2%和70.2%。

一、背景概述

生活污水和工业废水处理量日益增多,由此产生的污泥也不断增加。污泥体积一般约占处理污水体积的0.5%~1%,污泥的处理、运行费用约占污水厂总运行费用的20%~50%,甚至70%。污泥处理已成为污水处理厂和城市环境卫生的重点。污泥生态床作为一种新的污泥处理技术备受关注,污泥生态床是利用植物、微生物以及人工基质的协同作用对污泥进行减量化、稳定化、无害化和资源化处理。污泥生态床中污泥的干化时间及沉降性能是影响污泥处理的重要因素。小粒径沸石具有独特的吸附性、催化性、离子交换性,离子的选择性等,但是小粒径沸石在环境领域的研究非常少。

二、实验设备、材料及方法

泥沉降性能测定:在100mL的量筒中加入原泥及不同投加比例的沸石粉,沸石粉投加比例分别为0%、2%、4%、6%、8%和10%(质量百分比),观察泥层厚度及污泥沉降过程中的絮体大小以及分层时间。其中沸石粉的投加比例为沸石粉与干污泥的质量百分比;原泥总体积为50mL。实验所用污泥的理化性质如表2所示。

原污泥为中性,粪大肠菌群数及蛔虫卵数超标,总氮、总磷及有机物含量非常高。原污泥的氮磷及有机物含量很高,容易引起地表水污染,为提高污泥农用率,在污泥处理过程中将考虑对污泥中氮磷的降解脱除。沸石粉比表面积大且多孔、具有一定的活性基团,吸附性强。平均几何粒径40.5μm。沸石粉投加量依靠污泥比阻、沉降性、干化时间及受试植物生长状况共同确定。

随着沸石粉加入量的增加,污泥比阻、含水率逐渐降低。这是由于原泥粘性比较大、可压缩性差的缘故。而加入沸石粉后,污泥的空隙度增大、污泥浓度增大、亲水性降低,从而污泥颗粒间的碰撞频率加大,污泥颗粒体积明显增大,增强了污泥絮体的强度,并维持了滤液通道,从而污泥比阻降低,脱水性能增强,因此污泥含水率逐渐降低。而当沸石粉的投入量持续增加时,污泥比阻、含水率虽然仍在下降,但是下降趋势变缓。

另外,加入沸石后黄花鸢尾和芦苇的根部干重明显增大,这是由于土壤中的养分增加、土壤透气性增大,从而改善了土壤的理化性质的缘故,另一个主要原因是沸石粉中含有大量植物生长所必须的微量元素。沸石粉投加比例为6%和8%时,黄花鸢尾和芦苇的干重均最大。

随着沸石粉加入量的增加,污泥比阻、含水率逐渐降低。而当沸石粉的投入量持续增加时,污泥比阻、含水率虽然仍在下降,但是下降趋势变缓。随着沸石粉投加比例的增加,污泥所产生絮体增大,沸石粉的絮凝沉淀作用加强,沉降速度加快,污泥干化时间缩短,泥层可压缩性增大。当投加比例为10%时,泥层厚度增大到21mm。根据污泥脱水、沉降、干化实验以及通过植物根部干重测定,选定沸石粉投加比例为6%。