印染污泥治理現(xiàn)狀和技術(shù)分析

周何鋌

摘 要：本文分析了印染污泥的現(xiàn)狀，較全面地介紹了當(dāng)前印染污泥的處理處置方法，論述并提出了印染污泥處理處置的治理思路，提出應(yīng)重點研究無害化、減量化和資源化印染污泥的技術(shù)途徑，改變“重水輕泥”的現(xiàn)狀，將印染污泥的治理和印染廢水的治理結(jié)合起來，實現(xiàn)通盤治理的局面。

關(guān)鍵詞：印染污泥；穩(wěn)定化；焚燒；資源化利用

【文章編號】1627-6868（2016）05-0024-02

1.印染污泥產(chǎn)生現(xiàn)狀

印染行業(yè)用水量大、廢水排放量大，是污染排放較大的產(chǎn)業(yè)之一，其污水有機(jī)物濃度高、色度大、組分復(fù)雜，通常采用物理化學(xué)法和生物法相結(jié)合的方法進(jìn)行處理。不論是何種處理方法，在處理過程中都會產(chǎn)生大量的污泥。隨著廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，印染污泥的產(chǎn)泥率也逐步增大。印染污泥有別于一般的城市生活污泥，含有大量的有機(jī)物（如染料、漿料、助劑等）、重金屬（如銅、鉻、鋅、砷等）、氫氧化鈣以及致病菌和病原菌等，具有較大的生物毒性，極易腐敗并產(chǎn)生惡臭，對環(huán)境的污染很強(qiáng)，屬于危險廢物，不加以合理處置，會對環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的矛盾持續(xù)激化，一方面國家和地方環(huán)境管理部門對印染污泥的監(jiān)控力度不斷加大，另一方面印染企業(yè)又難以承受巨大的污泥處理處置費用，印染污泥的處理處置正逐漸成為印染產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。因此，對印染污泥的治理是關(guān)系到印染業(yè)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重大課題。

2.印染廢水污泥的特征

印染污泥分有機(jī)污泥和無機(jī)物理兩類。生物法污泥以有機(jī)物為主，為有機(jī)污泥。其特性是有機(jī)物含量高，容易腐化發(fā)臭。污泥顆粒小而呈絮凝狀，相對密度較小，含水率高，不易脫水，流動性好，便于管道運(yùn)輸。無機(jī)污泥以無機(jī)物為主，主要是物理化學(xué)法產(chǎn)生的污泥。其特性是相對密度大，顆粒較大，易于脫水，含水率較低，不腐化，流動性差，不易用管道運(yùn)輸。[1]

一般生活污水處理后，產(chǎn)生0.3%～0.5%的污泥（含水率97%）。即處理1000噸廢水產(chǎn)生3～5 m3污泥，經(jīng)脫水成約0.6 m3干泥（含水率80%左右）。由于印染廢水有機(jī)物含量大、濃度高。僅物化處理其污泥量就可高達(dá)1%-3%。以生化加物化處理工藝產(chǎn)生1%的污泥計算。每處理1000噸染整廢水將產(chǎn)生10噸濕污泥。脫水后為1.5 m3干污泥。對一個日處理10000噸染整廢水廠，每天就有15 m3干污泥產(chǎn)生。另外印染污泥由于含有染料、漿料、助劑等。成分非常復(fù)雜。其中染料的結(jié)構(gòu)具有硝基和氨基化合物及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素。具有較大的生物毒性。[2]

3.印染廢水污泥處理處置方法

印染污泥中含有大量的纖維和染料等相對穩(wěn)定的有機(jī)物，但是也有大量性質(zhì)不穩(wěn)定的有機(jī)質(zhì)，在進(jìn)行最終的處置之前，必須進(jìn)行穩(wěn)定化處理，然后再進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖罱K處置，其中常見的處理方法主要有厭氧消化和好氧消化，最終處置則主要有干化、填埋、焚燒或其他資源化利用等。

3.1 印染污泥穩(wěn)定化處理方法

3.1.1厭氧消化

厭氧消化主要的目的是降解高分子物質(zhì)為低分子氧化物，同時改善污泥脫水性質(zhì)、減少病原菌和異味物質(zhì)。

厭氧消化常用的有中溫和高溫兩種方法，常用的中溫厭氧消化在消化時間為20 d。有機(jī)物理論降解率為83%，30d的有機(jī)物理論降解率為88%，但受短流、投加方式、有毒物質(zhì)等的影響，實際降解率遠(yuǎn)低于理論降解率，一般僅為理論降解率的60%左右。因此在實際處理過程中認(rèn)為當(dāng)有機(jī)物的降解率達(dá)到40%～50%時，或者消化后污泥中有機(jī)酸含量小于300mg/L時，則可認(rèn)為消化后的污泥達(dá)到穩(wěn)定[3]。

厭氧消化最主要的產(chǎn)物是CO2與CH4等的混合氣體俗稱沼氣或者污泥氣，一般甲烷含量為60%左右，在理論上降解每千克COD產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下甲烷0.35m3，印染廢水污泥中COD甚至高達(dá)上萬mg/L，則經(jīng)過處理印染污泥獲得的CH4可以用于后續(xù)污泥處理工藝所需的能源供應(yīng)，國外利用污泥氣可以解決30%污水處理站30%左右的能源需求。

3.1.2好氧消化

污泥好氧消化分為兩大類，一是濕法，二是固態(tài)法。[4]相比較來說濕式好氧消化耗能較高，而固態(tài)好氧消化，操作工藝較為復(fù)雜。濕式好氧消化，直接將空氣通入污泥。微生物在氧氣充足的條件下對污染物進(jìn)行降解。固態(tài)好氧發(fā)酵俗稱“好氧堆肥”是利用污泥微生物進(jìn)行發(fā)酵的過程。在脫水污泥中加入一定比例的膨松劑和調(diào)理劑如秸桿、稻草、木屑等，微生物群落在潮濕環(huán)境下對多種有機(jī)物進(jìn)行氧化分解并轉(zhuǎn)化為類腐殖質(zhì)。由于印染污泥中的漿料、染料、助劑等都屬于難降解的有機(jī)物質(zhì)，因此好氧消化應(yīng)用于印染污泥需要消耗大量的能量，好氧消化一般不適用于印染污泥的處理。

3.2 印染污泥的最終處置

3.2.1干化

印染污泥的干化可以通過調(diào)理后再行機(jī)械脫水實現(xiàn)。調(diào)理可以通過添加無機(jī)化學(xué)藥劑或有機(jī)化學(xué)藥劑實現(xiàn)，區(qū)別在于無機(jī)化學(xué)藥劑調(diào)理后污泥體積增加，屬于增量措施，會導(dǎo)致污染物的增加，有機(jī)化學(xué)藥劑調(diào)理則較少增加污泥體積，但是價格較高。調(diào)理后的印染污泥較未調(diào)理污泥慮水性增強(qiáng)，較易脫水，常用機(jī)械脫水方法進(jìn)行，如板框壓濾等。脫水之后的印染污泥，由于其中所含有大量的重金屬離子以及其他一些化學(xué)藥劑，所以并不適用于農(nóng)業(yè)及土地利用，雖然含水率較低，但是其熱值也大為降低，已不適用于焚燒。因此該干化過程后的印染污泥一般只能進(jìn)行衛(wèi)生填埋，如果重金屬含量仍然超標(biāo)，屬于危險廢棄物，其處理成本也將較高。

熱干化是利用熱能將污泥烘干。干化后的污泥呈顆?；蚍勰?，體積僅為原來的1/5～1/4，而且由于含水率在10%以下時，微生物活性受到抑制而避免產(chǎn)品發(fā)霉發(fā)臭，利于儲藏和運(yùn)輸。[5]熱干化過程的高溫滅菌作用很徹底，產(chǎn)品可完全達(dá)到衛(wèi)生指標(biāo)并使污泥性能全面改善，產(chǎn)品可作替代能源。但是需要說明的是污泥熱干化僅使污泥中的水分得到縮減，污泥中有機(jī)物含量并沒有減少，故并不是穩(wěn)定化處理。干化處理技術(shù)耗能量過高，應(yīng)用于印染污泥處理成本較高?？梢钥紤]利用厭氧消化中的沼氣或焚燒過程中的煙道余熱來輔助干化污泥，以達(dá)到以廢止廢的目的。

3.2.2印染污泥填埋處理

印染污泥要進(jìn)行填埋處理，污泥必需滿足填埋場對其力學(xué)指標(biāo)的要求：橫向剪切強(qiáng)度>25kPa。單軸壓強(qiáng)>50kPa。[6]要達(dá)到這樣的要求，關(guān)鍵在于污泥脫水前的調(diào)理方式和脫水方式的選擇。目前國內(nèi)常用化學(xué)方法調(diào)理，即在印染污泥中加入化學(xué)化學(xué)混凝劑，使污泥顆粒絮凝，改善其脫水性能?；瘜W(xué)藥劑可分為無機(jī)藥劑和有機(jī)藥劑兩類，無機(jī)化學(xué)藥劑是鐵鹽和鋁鹽，如三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸鋁，有時也使用其他諸如膨潤土等一些無機(jī)藥劑。印染污泥在調(diào)理過程中除使用無機(jī)化學(xué)藥劑外，還常常有必要用石灰來調(diào)節(jié)硬度。這樣無機(jī)藥劑和石灰會在污泥中形成一個能夠承受高壓的骨架改善其結(jié)構(gòu)，從而改善了其力學(xué)性能。有機(jī)化學(xué)藥劑主要是人工合成的高分子化學(xué)藥劑，如聚丙烯酞胺、聚乙烯醇、聚乙烯氧化物。與無機(jī)藥劑所不同的是，有機(jī)高分子化學(xué)藥劑在污泥中不會產(chǎn)生額外的固體物，有利于控制最終處置量，但是藥劑的成本較高。

3.2.3焚燒

污泥焚燒的優(yōu)點是可以最大限度地實現(xiàn)減量化，既為解決污泥的出路創(chuàng)造了條件，又充分消耗了污泥中的能源，且不必考慮病原菌的滅活處理。污泥焚燒的熱能可回收利用，有毒污染物被氧化，灰燼中的重金屬活性大大降低。缺點是焚燒后產(chǎn)生的廢氣、爐渣需要治理，尤其是飛灰仍然含有較多的重金屬，是需要合理處置的危險廢棄物。[7]

印染污泥中含有大量有毒有害物質(zhì)，燃燒過程中產(chǎn)生的有毒有害氣體也比普通污泥要多的多，燃燒過程中的條件不易控制，產(chǎn)生的污染物較難處理，而且熱值不高，需耗費大量輔助燃料。因此，如何盡量減小干化印染污泥的含水率、提升其熱值是一個關(guān)鍵的技術(shù)難點，而廢氣、爐渣和飛灰仍是需要治理的污染物。好在廢氣的治理手段較為成熟，而爐渣和飛灰的治理則比未焚燒的印染污泥要容易得多，因為其性質(zhì)更加穩(wěn)定，較能實現(xiàn)資源化利用，即使進(jìn)行衛(wèi)生填埋，其數(shù)量也已極大地減少。

3.2.4其他資源化利用

印染污泥的資源化利用是近來的一個研究熱點，國內(nèi)外研究人員做了大量的研究工作，如燒制輕質(zhì)節(jié)能磚、制混凝土輕質(zhì)骨料、生產(chǎn)水泥制品、制備水處理中吸附劑和混凝劑等。研究人員將印染污泥與各種膠凝材料混合制備成磚塊，發(fā)現(xiàn)印染污泥可以作為建筑材料使用，有人直接將印染污泥進(jìn)行炭化，成為吸附劑，可用于廢水混凝處理。但是應(yīng)該看到，目前各種資源化利用的研究大多處于實驗階段，其技術(shù)成熟度均較差，適應(yīng)能力不足以克服印染污泥治理所面對的諸多困難，還不足以進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。應(yīng)該規(guī)劃總體的治理思路和技術(shù)路徑，從而抓住重點，在相關(guān)的環(huán)節(jié)進(jìn)行資源化利用研究，實現(xiàn)技術(shù)突破和商業(yè)應(yīng)用。

4.結(jié)論

由于印染污泥產(chǎn)率高、毒性大、資源浪費嚴(yán)重，在治理過程中應(yīng)首先遵循無害化、減量化的原則，使印染污泥的最終處置量得到極大的壓縮，同時對環(huán)境的危害更小，而在處置的最后一關(guān)，則將印染污泥資源化，以實現(xiàn)印染污泥的資源回收利用，實現(xiàn)整體的可循環(huán)發(fā)展。其主要技術(shù)路徑可以遵循如下：

（1）印染污泥在處理階段可以采用厭氧消化等工藝，降解有機(jī)物，減少病原體數(shù)量，可以結(jié)合沼氣技術(shù)等手段實現(xiàn)能源利用。

（2）利用熱干化和機(jī)械脫水等手段實現(xiàn)印染污泥減量化，干化后的污泥具有較高熱值，其熱量部分可以來源于沼氣或焚燒后的煙氣余熱等。

（3）利用獨立或摻煤焚燒進(jìn)一步實現(xiàn)減量化和無害化，其廢氣治理產(chǎn)物、飛灰和爐渣則再進(jìn)一步進(jìn)行資源化利用。

（4）由于印染污泥的特性與印染廢水及其處理工藝有關(guān)，因此印染污泥的治理應(yīng)在印染廢水治理階段即予以統(tǒng)籌考慮，并依據(jù)印染廢水的特異性制定相應(yīng)的污泥處理處置技術(shù)途徑。

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