CN106430883B - 一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环保与废弃物资源转化利用技术领域，具体的说是一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法。通过在污泥中筛选自养型的嗜酸性硫杆菌，在污泥脱水前进行微生物接种处理，使难溶性的重金属通过微生物作用转变为溶解性的重金属离子，通过污泥脱水达到去除污泥中重金属的目的；脱水后的固相污泥和液相滤液则进一步利用根系发达植物吸收污泥和污水中的金属离子，确保重金属的去除目的，液相滤液中可栽种观赏性经济植物，固相污泥中植物根系用于重金属的回收利用，茎叶用于污泥的堆肥料使用。本发明的综合利用方法，充分考虑了城镇污泥处理的条件，为城镇污泥的处置提供了一种切实可行的新方法。
Description
技术领域
本发明涉及环保与废弃物资源转化利用技术领域，具体的说是一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法。
背景技术
污泥是城镇污水处理厂在处理城镇生活污水与工业废水过程中所产生的废弃物，其主要组成是多种微生物形成的菌胶团所吸附的有机物与无机物，随着我国城镇化进程的日益加快和对污水处理水质要求的不断提高，作为污水处理厂的副产物——污泥其产量不断增加，同时污泥处理处置技术也面临新的挑战。
污泥的处置途径通常有卫生填埋、焚烧处理、土地利用等。近年来，世界各国在污泥处理处置方面的发展趋势是减少卫生填埋、适度发展焚烧处理、大力推进污泥土地利用等。城镇污泥中含有大量的有机质以及丰富的氮、磷等植物性营养元素，是污泥资源化利用的主要因素，但是不同地区污水处理厂的污泥中还可能含有易于富集并对环境危害较大的重金属，这是污泥资源化利用的一个障碍，例如铬是一种具有生物积累性和毒性的化学物质，一旦释放到环境中，即使是很小的量，也可能会对人体健康和环境产生长期的毒性影响。而土壤中的铜、锌含量超过一定限度时，则会对植物根部造成严重损坏，影响植物对水分和养分的吸收，导致植物的不良生长甚至死亡；人体中的铜过多，会导致血红蛋白变性，抑制呼吸作用，对人体的新陈代谢造成影响，而且还有可能引发心血管***疾病。因此，要想通过土地利用来解决城镇污泥的处理处置与资源化问题，如何有效地去除污泥中的重金属是关键。
发明内容
本发明旨在提供一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法，通过生物作用将污泥中的重金属去除，变废为宝，利用其产品产生良好的经济效益。
为解决以上技术问题，本发明的一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法包括以下步骤：
步骤一：取污泥池中的污泥经风干、研磨及过筛后提取其中的微生物，提取到的微生物经分离、筛选及纯化后得到自养型嗜酸性硫杆菌，将得到的自养型嗜酸性硫杆菌接入培养基中进行扩大菌落培养以备用；
步骤二：将富含重金属的污泥抽入污泥调节池中，向污泥调节池中加水调节污泥浓度至2800～3200mg/L，向污泥调节池中按照40～80mg/L加入步骤一种所培养的自养型嗜酸性硫杆菌并搅拌均匀，通过鼓风机向污泥调节池中通氧，使污泥调节池中的氧浓度在1.8～2.2mg/L条件下反应8～12天，将难溶于水的重金属通过生物作用转变为溶解性的重金属离子并溶于水中；
步骤三：将步骤二中反应结束后的污泥抽入脱水设备分离为液相滤液及固相污泥，其中的重金属以离子形态大部分富集于液相滤液中，小部分残留在固相污泥中；
步骤四：将步骤三中分离出的液相滤液通入栽种有根系发达植物的吸收池中并保持18～25天，通过植物根系将液相滤液中的重金属离子吸收，使水质达标排出；
步骤五：将步骤三中分离出的固相污泥制成条垛状，并调节其含水量至55%～70%，在条垛状的固相污泥上栽种根系发达植物以吸收残留的重金属离子，在植物根系布满固相污泥后将植物连根收获，将富集重金属离子的植物根系部分集中处理，将植物茎叶部分连同栽种过植物的固相污泥用做堆肥料。
优选的，所述嗜酸性硫杆菌为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌。
优选的，所述步骤一中的培养基为Waksman液体培养基。
优选的，所述步骤二中污泥调节池中的污泥浓度调节至3000mg/L，并按照60mg/L向污泥调节池中加入步骤一种所培养的自养型嗜酸性硫杆菌，使污泥调节池中的氧浓度在2mg/L的条件下保持10天。
优选的，所述步骤四中的吸收池为多个规格为20m*50cm*50cm的沟道，多个沟道的两端分别通过阀门与步骤三中的脱水设备以及污水厂的排水道联通。
优选的，所述步骤四中栽种于吸收池的植物为观赏性经济植物。
优选的，所述步骤五中的固相污泥制成规格为2m*2m*30cm的条垛状用于栽种根系发达植物。
优选的，向所述步骤五中的堆肥料中加入杂草、树叶、泥炭、垃圾以及人畜粪尿经堆制腐解制成有机肥料。
优选的，所述步骤五中富集重金属离子的植物根系部分经晒干后做焚烧处理。
有益效果
采用本发明的城镇生活污水厂污泥的综合利用方法，通过微生物与污泥中难溶于水的重金属反应，使其转变为溶解性的重金属离子并溶于液相滤液中，具有设备简单，运行成本低，去除效果好，适用范围广，且能有效的去除污泥中的病原菌等有点。分离出的液相滤液利用其氮磷钾等有机质含量丰富的特性，用于栽种观赏经济植物，待植物将液相滤液中的重金属离子吸收后即可将水质达标的液相滤液排出，避免了富集重金属离子的液相滤液二次污染；分离出的固相污泥同样利用栽种根系发达植物将重金属离子吸收后，将植物富集重金属离子的根部集中处理，将植物不含重金属离子的茎叶部分连同栽种过植物的固相污泥混合制作堆肥。实现了环保及废弃物资源再利用，并利用产品变废为宝，栽种的观赏经济作物及制作的堆肥都能够产生良好的经济效益，符合污泥土地利用的发展趋势。
具体实施方式
本发明的一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法的具体实施方式包括以下步骤：
步骤一：取污水厂的污泥池中的污泥经风干、研磨及过筛后提取其中的微生物，提取到的微生物经分离、筛选及纯化后得到自养型嗜酸性硫杆菌，主要包括自养型嗜酸性氧化亚铁硫杆菌，自养型嗜酸性氧化亚铁硫杆菌以污泥中本身存在的亚铁作为菌株的能源物质,不需另加入硫粉等其他能源物质，能够有效地将污泥中重金属去除，大大降低生产成本。将得到的自养型嗜酸性硫杆菌接入Waksman液体培养基中进行扩大菌落培养以备用；
步骤二：将富含重金属的污泥通过污泥泵抽入污泥调节池中，本实施例中污泥的浓度为5100 mg/L，污泥调节池中加水调节污泥浓度至3000mg/L，经检测表明，污泥调节池中的几种重金属含量均超过国家标准，其中铬的含量为2350mg/kg，铜的含量为1763 mg/kg，锌的含量为2260 mg/kg，镉的含量为12.07 mg/kg，按照60mg/L向污泥调节池中加入步骤一种所培养的自养型嗜酸性硫杆菌并搅拌均匀，通过鼓风机向污泥调节池中通氧，使污泥调节池中的氧浓度在2mg/L条件下反应10天，即可将难溶于水的重金属通过生物作用转变为溶解性的重金属离子并溶于水中；
步骤三：将步骤二中反应结束后的污泥通过污泥泵抽入脱水设备分离为液相滤液及固相污泥，其中的重金属以离子形态大部分富集于液相滤液中，小部分残留在固相污泥中；经检测，该液相滤液中的铬的含量为2209mg/kg，铜的含量为1632.6 mg/kg，锌的含量为2131.2 mg/kg，镉的含量为11.5mg/kg，铬、铜、锌以及镉的溶出率分别达到94%、92.6%、94.3%以及95.2%；
步骤四：将步骤三中分离出的液相滤液通入栽种有根系发达的观赏性经济植物的吸收池中并保持18～25天，通过植物根系将液相滤液中的重金属离子吸收，经植物根系吸收后的液相滤液中铬、铜、锌以及镉的含量分别为86 mg/kg、26 mg/kg、23 mg/kg以及0.35mg/kg，远远低于国家标准；本实施例中的吸收池为多个规格为20m*50cm*50cm的沟道，多个沟道的两端分别通过阀门与步骤三中的脱水设备以及污水厂的排水道联通，适用于大规模、分批次栽种观赏性经济植物。
步骤五：将步骤三中分离出的固相污泥制成规格为2m*2m*30cm条垛状，并调节其含水量至55%～70%，在条垛状的固相污泥上栽种根系发达植物以吸收残留的重金属离子，在植物根系布满固相污泥后将植物连根收获，此时固相污泥中铬、铜、锌以及镉的含量分别为43 mg/kg、16 mg/kg、17.5 mg/kg以及0.22 mg/kg，同样远远低于国家标准；将富集重金属离子的植物根系部分集中焚烧处理，将植物茎叶部分连同栽种过植物的固相污泥加入杂草、树叶、泥炭、垃圾以及人畜粪尿经堆制腐解制成有机肥料。
本发明的一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法将污泥中的重金属通过污泥中本身存在的微生物作用溶于水中，并被植物吸收，水质达标排出后观赏性经济作物可出售于花卉市场创造经济价值，固相污泥可用于堆肥料，实现了变废为宝，适用于城镇污水处理厂推广应用。
Claims (9)
1.一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：取污泥池中的污泥经风干、研磨及过筛后提取其中的微生物，提取到的微生物经分离、筛选及纯化后得到自养型嗜酸性硫杆菌，将得到的自养型嗜酸性硫杆菌接入培养基中进行扩大菌落培养以备用；
步骤二：将富含重金属的污泥抽入污泥调节池中，向污泥调节池中加水调节污泥浓度至2800～3200mg/L，向污泥调节池中按照40～80mg/L加入步骤一中所培养的自养型嗜酸性硫杆菌并搅拌均匀，通过鼓风机向污泥调节池中通氧，使污泥调节池中的氧浓度在1.8～2.2mg/L条件下反应8～12天，将难溶于水的重金属通过生物作用转变为溶解性的重金属离子并溶于水中；
步骤三：将步骤二中反应结束后的污泥抽入脱水设备分离为液相滤液及固相污泥，其中的重金属以离子形态大部分富集于液相滤液中，小部分残留在固相污泥中；
步骤四：将步骤三中分离出的液相滤液通入栽种有根系发达植物的吸收池中并保持18～25天，通过植物根系将液相滤液中的重金属离子吸收，使水质达标排出；
步骤五：将步骤三中分离出的固相污泥制成条垛状，并调节其含水量至55%～70%，在条垛状的固相污泥上栽种根系发达植物以吸收残留的重金属离子，在植物根系布满固相污泥后将植物连根收获，将富集重金属离子的植物根系部分集中处理，将植物茎叶部分连同栽种过植物的固相污泥用做堆肥料。
2.根据权利要求1所述的一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法，其特征在于：所述嗜酸性硫杆菌为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌。
3.根据权利要求1所述的一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法，其特征在于：所述步骤一中的培养基为Waksman液体培养基。
4.根据权利要求1所述的一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法，其特征在于：所述步骤二中污泥调节池中的污泥浓度调节至3000mg/L，并按照60mg/L向污泥调节池中加入步骤一种所培养的自养型嗜酸性硫杆菌，使污泥调节池中的氧浓度在2mg/L的条件下保持10天。
5.根据权利要求1所述的一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法，其特征在于：所述步骤四中的吸收池为多个规格为20m*50cm*50cm的沟道，多个沟道的两端分别通过阀门与步骤三中的脱水设备以及污水厂的排水道联通。
6.根据权利要求1所述的一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法，其特征在于：所述步骤四中栽种于吸收池的植物为观赏性经济植物。
7.根据权利要求1所述的一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法，其特征在于：所述步骤五中的固相污泥制成规格为2m*2m*30cm的条垛状用于栽种根系发达植物。
8.根据权利要求1所述的一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法，其特征在于：向所述步骤五中的堆肥料中加入杂草、树叶、泥炭、垃圾以及人畜粪尿经堆制腐解制成有机肥料。
9.根据权利要求1所述的一种城镇生活污水厂污泥的综合利用方法，其特征在于：所述步骤五中富集重金属离子的植物根系部分经晒干后做焚烧处理。
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