2023年《安全环境环保技术》之印染废水污泥处理技术分析.docx

印染废水污泥处理技术分析 1.印染废水污泥产生状况综述     目前，在国内印染废水的处理方法主要是生物法为主，有时候也将生物法与化学法联合起来进行使用。主要的化学处理方法有混凝法、氧化法、电解法等（1）；生物处理方法主要以好氧生物处理方法为主，据统计现有的印染工厂中，好氧生物处理差不多占印染废水生物处理的80%以上。而不管是化学处理方法的混凝，还是好氧生物处理，在处理过程中会产生大量的污泥，关于印染废水污泥的处理虽然也提出过很多处理方法，但这些方法往往是城市生活废水污泥处理技术的照搬，因而在其适用性以及经济性上有着很多的不利因素，没有得到有效的使用。由于处理不当，给当地的环境带来很不利的影响。本文主要从印染废水污泥的特点出发，介绍经济有效的处理方法。     2.印染废水污泥的特征     印染废水污泥按含有的主要成分来进行分类， 分为有机污泥和无机污泥两大类。生物法污泥为有 机污泥，是以有机物为主要成分，典型的有机污泥 是剩余生物污泥，此外还有油泥及废水中固体有机 物沉淀形成的污泥等。有机污泥的特性是有机物含 量高，容易腐化发臭，污泥颗粒细小，往往呈絮凝体状态，相对密度小，含水率高，持水性强，不易下沉、 压密、脱水，流动性好，便于管道输送（2）。无机污泥是 以无机物为主要成分，亦称泥渣，为化学处理方法 产生的污泥，如混凝沉淀和化学沉淀物，无机污泥的特性是相对密度大，团体颗粒大，易于沉淀、压密、脱水，颗粒持水性差，含水率低，污泥稳定性好， 不腐化，流动性差，不易用管道输送（2）。     一般生活污水处理后，产生0.3%～0.5%的污泥 （含水率97%），即处理1000吨废水产生3～5 m3污泥， 经脱水成约0.6 m3干泥（含水率80%左右）。由于印 染废水有机物含量大、浓度高，仅物化处理其污泥 量就可高达1%～3%。以生化加物化处理工艺产生 1%的污泥计算，每处理1000吨染整废水将产生10 吨湿污泥，脱水后为1.5 m3干污泥。对一个日处理 10000吨染整废水厂，每天就有15 m3干污泥产生。另 外印染污泥由于含有染料、浆料、助剂等，成分非常 复杂，其中染料的结构具有硝基和氨基化合物及铜、 铬、锌、砷等重金属元素，具有较大的生物毒性，对环境的污染很强，属危险废物（3）。     3.印染废水污泥适用的处理方法     从印染废水的处理技术上说，污泥由于产生的工序不同，性质也就完全不同，处置方法的难易不同，相应处置本钱也不同。目前适合应用于印染废水污泥处理的方法主要有：     3.1印染污泥稳定化方法     印染污泥含有大量纤维，染料浆料等相对稳定的有机物，因此在处理之前先要调整污泥的性质， 以便与污泥处理的后序工艺的实施。可以使用的方 法有厌氧消化或者是好氧消化等工艺（4）。     3.1.1厌氧消化     污泥厌氧消化在印染污泥处理上应用的主要目的是，也就是通过降解使高分子物质转变为低分子氧化物。在实现这一主要目的的同时，还可以改善污泥脱水性质、减少病原菌和产生异味物质的含量。厌氧消化常用的有中温和高温两种方法，常用的中温厌氧消化在消化时间为20 d，有机物理论降解率为83%，30 d的有机物理论降解率为88%。但受短流、投加方式、有毒物质等的影响，实际降解率远 低于理论降解率，一般仅为理论降解率的60%左右。因此在实际处理过程中认为当有机物的降解率到达40%~50%时，或者消化后污泥中有机酸含量小于300 mg/L时，那么可认为消化后的污泥到达稳定（5）。 理论上说，厌氧消化最主要的产物是CO 2 与CH 4 等的混合气体俗称沼气或者污泥气，一般甲烷含量 为60%左右，在理论上降解每千克COD产生标准状 况下甲烷0.35 m3，印染废水污泥中COD，甚至高达上 万mg/L（6），那么经过处理印染污泥获得的CH 4可以用于解决污水处理厂局部能源需求，国外利用污泥气可 以解决30%污水处理站30%左右的能源需求（7）。     3.1.2好氧消化     污泥好氧消化分为两大类，一是湿法，二是固 态法（8）。相比较来说湿式好氧消化耗能较高，而固态 好氧消化，操作工艺较为复杂。     湿式好氧消化，直接将空气通入污泥。微生物在 氧气充足的条件下对污染物进行降解。固态好氧发 酵俗称“好氧堆肥〞是利用污泥微生物进行发酵的过 程。在脱水污泥中参加一定比例的膨松剂和调理剂 如秸杆、稻草、木屑等，微生物群落在潮湿环境下对 多种有机物进行氧化分解并转化为类腐殖质（9）。由于 印染污泥中的浆料、染料、助剂等都属于难降解的有 机物质，因此好氧消化应用于印染污泥需要消耗大 量的能量，好氧消化一般不适用于印染污泥的处理。     3.2印染污泥的无害化方法     污泥无害化是一个非常广泛的概念，实际上现 在还做不到对污泥无害化处理，如现代技术还无法 将污泥中的重金属完全去除。但是从狭义上讲，污 泥无害化处理可以理解为减量、去除、分解或者固 定污泥中的有害物质及消毒灭菌，以减轻处理后的污泥在污泥最终处置中对环境造成的危害。狭义上 的污泥无害化处理过程，往往包括在稳定处理之 中。如厌氧和好氧消化除了降解有机物外，还可以 大大减少病原体的数量。脱水前的石灰调理、热工 调理、巴氏灭菌或者长期储存可使污泥消毒，在污 泥固态好氧发酵中，通过腐质酸等可以与污泥中离 子态重金属发生反响，从而钝化重金属的危害（10）。     3.3印染污泥的最终处置     3.3.1印染污泥干化和燃烧      热干化是利用热能将污泥烘干。干化后的污泥呈颗粒或粉末状，体积仅为原来的1/5~1/4，而且由 于含水率在10%以下时，微生物活性受到抑制而防止产品发霉发臭，利于储藏和运输（11）。热干化过程的高温灭菌作用很彻底，产品可完全到达卫生指标并使污泥性能全面改善，产品可作替代能源。但是需要说明的是污泥热干化仅使污泥中的水分得到缩减，污泥中有机物含量并没有减少，故其并不是稳定化处理。     干化处理技术耗能量过高，应用于印染污泥处理本钱较高。如果稳定化工艺中厌氧消化产生的沼气能够充分利用，可以考虑使用消化过程中产生的 沼气来辅助干化污泥。到达以废治废的目的。     污泥燃烧的优点是可以迅速和最大限度地实现减量化。它既为解决污泥的出路创造了条件，又充分消耗了污泥中的能源，且不必考虑病原菌的灭活处理。污泥燃烧的热能可回收利用，有毒污染物被氧化，灰烬中的重金属活性大大降低。缺点是高本钱和可能产生污染废气、噪声、震动、热和辐射（12）。随着将 二氧化硫等作为大气污染控制物，将对污泥的燃烧提出更加严格的要求。     印染污泥中含有大量有毒有害物质，燃烧过程中产生的有毒有害气体也比普通污泥要多的多，燃烧过程中的条件不易控制，产生的污染物较难处理，而且 热值不高，需消耗大量辅助燃料，一般不适宜单独对印染污泥进行燃烧处理，有条件的可以用当地的城市固体废物燃烧厂来混合燃烧处理印染污泥。     3.3.2印染污泥填埋处理     印染污泥要进行填埋处理，污泥必需满足填埋场对其力学指标的要求：横向剪切强度>25 kPa，单轴压强>50 kPa（13）。要到达这样的要求，关键在于污 泥脱水前的调理方式和脱水机的选择。     目前国内常用的印染污泥调理方式主要是化学方法调理，其使用方法是在需要脱水的印染污泥中参加化学药剂，主要是化学混凝剂，使污泥颗粒絮凝，改善其脱水性能。投加的化学药剂可分为无机药剂和有机药剂两类。无机化学药剂是铁盐和铝盐，如三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸铝，有时也使用其他诸如膨润土等一些无机药剂（14）。印染污泥在调理过程中除使用无机化学药剂外，还常常有必要用石灰来调节硬度。这样无机药剂和石灰会在污泥中形成一个能够承受高压的骨架改善其结构，从而改善了其力学性能。     有机化学药剂主要是人工合成的高分子化学药剂如聚丙烯酞胺、聚乙烯醇、聚乙烯氧化物，与无机药剂所不同的是，有机高分子化学药剂在污泥中不会产生额外的固体物（14）。     无机化学药剂使用价格较为低廉，但在使用过程中需要另外添加一些固体物质辅助来进行调理，调理后污泥的体积会增加。有机化学药剂使用效果好，而且不额外增加污泥的体积。但价格较高。一般可以根据污水处理站的规模以及印染污泥的体积来进行选择适宜的调理方法。规模较大时，可选用无机化学药剂进行调理。     调理之后的污泥一般要再进行脱水处理，目的是使固体物质富集，减小污泥的体积。常用的脱水方法有自然干化脱水和机械脱水，自然干化处理需占据较大的地理面积，一般很难采用。目前常用的是机械脱水，主要分为两类：一类是过滤式的脱水 机械，又分为负压过滤机械，如真空过滤机；正压过滤机械带式压滤机、板框压滤机，污泥过滤脱水是依靠过滤介质，多孔性物质，两面的压力差作为推动力，使水分强制通过过滤介质，把固体颗粒截留在介质上，到达脱水的目的；第二类是产生人工力场的脱水机械离心式脱水机，在人工力场的作用 下，借助固体和液体的密度差，使固液别离（10）。     脱水之后的印染污泥，由于其中所含有大量的重金属离子以及其他一些化学药剂，所以并不适用于农业及土地利用，一般来说，只能进行卫生填埋处理（15），而卫生填埋一般要求较高。所以对印染污 泥来说，处理方法是一般与当地的城市生活垃圾进 行混合卫生填埋是较好的选择。     4.结论     通过分析污泥的处理处置技术，对于印染污泥来说，较为适宜的处理工艺。可以得到如下结论：印染污泥产生后，首先在消化处理阶段适合应用厌氧 消化工艺。在调理阶段污泥量较大时，可以考虑使用本钱较低的化学药剂（Fe盐和Al盐）加石灰的调理方法。规模小时，一般可以采用有机药剂（聚丙烯 酰胺等）进行调理。调理后的污泥使用机械脱水工艺进行脱水，脱水后的污泥一般不适用于干化、燃烧等处置方法。适宜于与城市固体废物混合进行卫生填埋的处理方法来进行最终处置。