CN102897923A - 一种促进水华蓝藻深度脱水的生物沥浸法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种促进水华蓝藻深度脱水的生物沥浸法，属于环境工程技术领域。它将打捞的蓝藻水进行生物沥浸处理，使蓝藻得到改性，比阻大幅度降低，臭味消失，然后采用隔膜厢式压滤机使改性后的蓝藻脱水至含水70％以下。首先利用以硫杆菌为主体的生物沥浸微生物对浓缩蓝藻液进行生物调理，通过生物作用使蓝藻胞内水得到有效释放，然后通压滤机脱水得到含水70％以下的蓝藻泥，且蓝藻泥中的有机质等养分含量没有得到明显减少。本发明的技术性能指标与同类技术相比其脱水效果更为优越，可对大批量的打捞蓝藻进行处理，成本低廉，脱水后的藻泥便于后续的资源化利用。

Description

一种促进水华蓝藻深度脱水的生物沥浸法

一、技术领域

本发明涉及一种促进水华蓝藻深度脱水的生物沥浸法，是一种水华蓝藻减量化和资源化利用的前期预处理技术，属于环境工程技术领域。 

二、背景技术

近年来，我国许多湖泊水体呈富营养化趋势，滇池和太湖最为典型。这些湖泊常有蓝藻爆发现象，影响饮水安全和生态环境。目前国内外对水体中过量蓝藻的治理方法可分为物理法、化学法和生物法等。以打捞为主要措施的物理法是目前国内控制蓝藻的常用手段之一，打捞或过滤出的富藻水为含水量98％～99％的液态物。在蓝藻爆发期间，仅太湖每天都有数千吨的蓝藻被打捞或过滤处理，尽管蓝藻经打捞或过滤后避免了湖泊水体水质的进一步恶化，但其含水率高，没有有效的处置措施，常引发二次污染。如果能将打捞或过滤后的富藻水进行脱水处理，得到含固率较高的固形物则有利于富藻水的后续处置。因此，对打捞出来的富藻水进行脱水处理，提高水华藻泥的干物质含量，是实现水华蓝藻无害化和资源化利用的重要环节。 

迄今，国内外对于水华蓝藻脱水的专利技术较少。主要的专利检索结果如下：专利号ZL02276535.2(滇池蓝藻污染治理装置)公布了一项蓝藻的处理装置，其实质是一种静置脱水装置，该装置虽然脱水经济，但是脱水后的藻泥的含水率仍然在95％以上，不利于后续的资源化利用；专利号200410067260.7(清除水域中蓝藻的方法)报道向蓝藻水域中投加膨润土、聚合氯化铝和阳离子聚丙烯酰胺三种絮凝剂使水体中蓝藻絮凝沉降，然后打捞脱水，该种方法的缺陷是药剂的用量大、成本高且不易控制，不适合湖泊蓝藻爆发后的大规模处理，且脱水后的藻泥的含水率仍很高；专利号200710025551.3(水华蓝藻脱水的方法)论述了在打捞出来的水华蓝藻中添加絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺、三氯化铁及其助凝剂，然后离心机及压滤机进行脱水，缺点是添加絮凝剂的成本较高，同时脱水后的藻泥的含水率仍然较高，不利于后期的资源化利用。且这些方法对于打捞蓝藻水中的臭味和病原物也得不到有效的控制。 

[0004]近年来，研究发现利用生物沥浸技术(Bioleaching)预处理污泥具有促进其脱水、溶出重金属、去除臭味和杀灭病原物的功效。本课题组曾发明了利用微生物主要是嗜酸性硫杆菌的作用将污(淤)泥中重金属去除的生物沥浸技术(Bioleaching，以前也称“生物淋滤”或“生物沥滤”)的若干专利(ZL02137921.1；ZL02112924.X；ZL200410014801.X；ZL200410044843.8；ZL200520072316.8)，结果显示，生物沥浸技术具有溶出污泥中重金属、去除臭味、杀灭污泥中病原物和促进污泥脱水上的功效，并且该技术具有不耗酸、运行成本低、重金属溶出效率高(可高达90％以上)、无二次污染等化学浸提法不可比拟的优点，应用前景广阔。并于2010年8月24日在江苏无锡市建立了国际上第一个城市污泥生物沥浸处理工厂，规模为日处理5万吨污水所产生的污泥。处理后污泥在不加任何絮凝剂的条件下直接通过机械脱水，可使污泥含水率达到55％左右，而且该技术还可使重金属脱出率达到80％以上，恶臭消除，病原物也被杀灭，展现出良好的产业化前景。但是目前还没有采用生物沥浸技术对水华蓝藻进行深度脱水的报道。 

三、发明内容

技术问题 

本发明的目的在于提供一种新型的水华蓝藻深度脱水的工艺。现有的水华蓝藻脱水的方法具有药剂投量大且难以控制、脱水后的藻泥含水量高不利于后期资源化利用、操作过程中的臭味及病原物不能得到有效控制等缺点。本发明采用生物沥浸处理-隔膜厢式压滤机压滤脱水工艺，处理后蓝藻脱水效果好，且无二次污染等特点，推广前景好。 

技术方案 

本发明涉及利用生物沥浸调理—板框压滤脱水工艺流程，如附图所示，主要由以下几部分组成： 

1、嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的加富、驯化及接种物制备 

用于富藻水生物沥浸的菌株为本试验室分离出的嗜酸性硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans LX5和Acidithiobacillus thiooxidans TS6，专利号分别为ZL02112924.X和ZL02137921.1，并配合有多种耐酸性的异养菌。将嗜酸性硫杆菌和其他耐酸性的异养菌接种到100mL各自专有的培养基中，于28℃往复式摇床中180rpm震荡培养。待培养基中菌株数量达到10⁸个/mL后，再从培养基中吸取10mL到100mL新鲜的培养基中，相同条件下培养，直到培养基培养基中菌株数量达到10⁸个/mL，从而获得加富和扩大培养的菌种。吸取15mL加富培养后的菌液于135mL的供试富藻水中，按2.0g/L添加含N，P，Fe，S等营养物质，在28℃下振荡培养，直至pH降到3以下。按以上操作再继续培养一次。当pH降到3以下时停止振荡，所得的酸化富藻水即为经过驯化后的用于生物沥浸试验的接种物。 

2、富藻水生物沥浸试验 

联合堆肥的技术主要步骤如下： 

在有效体积为700L的反应器中，加入630L富藻水，接种物按照体积比为10％的比例接入到富藻水中，温度维持在28℃，用空气压缩机供气，采用空气提升搅拌，当反应体系pH降低到3以后结束本批次处理。然后将生物沥浸处理后的酸化富藻水与原始富藻水按1：1比例混合，继续进行第二批生物沥浸处理，其他条件均保持不变。每12h测定各批次反应过程中富藻水pH，并取样测定其比阻。待反应结束后用0.5m²的试验用隔膜厢式压滤机压滤脱水。研究结果表明采用生物沥浸方法能有效提高富藻水的脱水性能，其比阻可由处理前的153.86×10¹²m/kg降低到7.80×10¹²m/kg，脱水后蓝藻饼含水率为69％，表明生物沥浸处理效果好。 

3、生物沥浸后的富藻水隔膜厢式压滤脱水试验 

将生物沥浸改性后的富藻水在隔膜厢式压滤机下直接压滤，进富藻水时间2h，高压水压榨保压1h，进料压力0.6-0.8MPa，隔膜压榨压力1.4MPa，压滤水无色澄清，蓝藻泥呈土黄色，无臭，含水率70％以下，但蓝藻有机质含量并不被破坏，该蓝藻泥可直接破碎后进行高温发酵处理。 

有益效果 

本发明与现有的技术相比具有，具有如下优点： 

可对大批量的打捞的蓝藻进行深度脱水处理，达到减容的目的。 

经过该发明工艺处理后脱水蓝藻的含水率可降低到70％以下，与传统技术相比具有较大的优势。 

该发明是一种生物处理技术，处理过程中无环境污染问题(无H₂S，NH₃等恶臭气体和废水的排放)，而且成本低廉。 

本发明处理后的脱水蓝藻有机质含量没有任何损失，可直接破碎后进行高温发酵处理，不影响肥效。且由于含水量低，大大降低后续处置的成本。 

四、附图说明

附图是水华蓝藻生物沥浸—隔膜厢式压滤深度脱水工艺流程图 

五、具体实施方式

下面叙述本发明的实施例。 

1、无锡太湖梅梁湾蓝藻打捞站自然放置35天后的浓缩蓝藻 

根据本发明所提及的工艺，按照流程(见附图)对无锡太湖梅梁湾蓝藻打捞站打捞蓝藻进行处理。取约8吨含固率为0.87％的蓝藻水，经过测定蓝藻的比阻为3.37×10¹⁵m/kg，极难脱水，而且具有恶臭。 

生物沥浸阶段：采用以硫杆菌为主体并配合一些耐酸性异养菌的生物沥浸微生物对浓缩蓝藻液进行调理，按照预酸化的接种物和新鲜浓缩蓝藻水的比例为1：9加入到700L的反应器中，在通风曝气的条件下，进行搅拌混匀，使微生物更好地作用于蓝藻水，在温度为28℃下，经过48h-72h生物沥浸处理，蓝藻水体系的pH下降到3左右，经测定此时蓝藻水的比阻降至7.3×10¹²m/kg，此时蓝藻水的沉降性能也得到了大幅度的提高。 

压滤脱水阶段：将上述生物沥浸后改性的蓝藻水在隔膜厢式压滤机下直接压滤，进富藻水时间2h，高压水压榨保压1h，进料压力0.6-0.8MPa，隔膜压榨压力1.4MPa，此时压滤水无色澄清，压榨出的蓝藻泥呈土黄色，无臭，含水率68％，且蓝藻泥中的有机质的含量没有明显降低，便于后续的资源化利用。 

2、安徽巢湖蓝藻打捞站蓝藻 

根据本发明所提及的工艺，按照流程(见附图)安徽巢湖蓝藻打捞站蓝藻进行处理。取约5吨含固率为1.2％的蓝藻水，经过测定蓝藻的比阻为4.10×10¹⁵m/kg，极难脱水，而且具有恶臭。 

生物沥浸阶段：同样采用以硫杆菌为主体的并配合一些耐酸性的异养菌对浓缩蓝藻液进行调理，按照预酸化的接种物和新鲜浓缩蓝藻水的比例为1：9加入到700L的反应器中，在通风曝气的条件下，进行搅拌混匀，使微生物更好地作用于蓝藻水，在温度为28℃下，经过48-72h生物沥浸处理，蓝藻水体系的pH下降到3左右，经测定此时蓝藻水的比阻降至9.2×10¹²m/kg，此时的蓝藻水的沉降性能得到了大幅度的提高，静置沉降24小时后上清所占的比例约为30％。 

压滤脱水阶段：上述生物沥浸后的改性蓝藻水在沉降池中沉降，然后将沉降后的浓缩改性蓝藻水进入隔膜厢式压滤机中直接压滤脱水，进富藻水时间2h，高压水压榨保压1h，进料压力0.6-0.8MPa，隔膜压榨压力1.4MPa，发现压滤出水无色澄清，压榨出的蓝藻泥呈土黄色，无臭味。经过测定发现脱水后的藻泥饼的含水率69％，蓝藻泥中的有机质的含量也无明显变化。 

上述各实例不是对本发明的具体限制。 

Claims (5)

1.一种促进水华蓝藻深度脱水的生物沥浸法，其特征在于它将打捞的蓝藻水进行生物沥浸处理，使蓝藻得到改性，胞内水得到充分释放，蓝藻水比阻大幅度降低，臭味消失，然后采用隔膜厢式压滤机使改性蓝藻脱水至含水70％以下。

2.根据权利1所述的一种促进水华蓝藻深度脱水的生物沥浸法，其特征在于所述的水华蓝藻是指用人工或机械的方法从形成水华的富营养化的湖泊或者其他静止水体中打捞出的蓝藻，含水98％-99％。

3.根据权利1所述的一种促进水华蓝藻深度脱水的生物沥浸法，其特征在于所述的生物沥浸是指采用以硫杆菌为主体的并配合一些耐酸性异养菌的微生物菌群对浓缩蓝藻液进行调理，并在鼓风曝气的条件下，进行搅拌混匀，使微生物更好地作用于蓝藻水，在温度为28℃下，经过48h-72h生物沥浸处理，沥浸结束后浓缩蓝藻的脱水性能得到极大改善。

4.根据权利1所述的一种促进水华蓝藻深度脱水的生物沥浸法，其特征在于将沥浸后的改性浓缩蓝藻通过隔膜厢式压滤机压榨脱水，压滤机进浓缩蓝藻时间为2h，高压水压榨保压1h，进料压力0.6-0.8MPa，隔膜压榨压力1.4MPa。

5.根据权利1和4所述的用于水华蓝藻的深度脱水方法，其特征在于经过生物沥浸-隔膜厢式压滤机压榨脱水后的藻泥的含水降至70％以下，蓝藻泥饼呈土黄色，无臭味，且蓝藻泥中有机质的含量以干物质计并无损失，便于后续资源化利用。

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