印染廢水處理廠的剩余活性污泥處理方法

程唐淵(寧波申洲針織有限公司，浙江 寧波 315800)

0 引言

印染廢水中含有非常多的漿料、燃料、活性劑、有機物等物質(zhì)，堿性強、且色度大，是處理難度大的工業(yè)廢水之一?，F(xiàn)階段，對印染廢水進行處理的方法主要是生物法和物化法相結合的技術?；钚晕勰喾ㄊ乾F(xiàn)階段普遍使用的處理方法。該方法具有簡單操作、處理量大等優(yōu)勢，在印染廢水處理中廣泛應用，但是該方法卻會剩余大量活性污泥，污泥量占據(jù)了廢水量的0.5%左右。與傳統(tǒng)的廢水處理方法相比，剩余污泥處理過程中的資金消耗要大的多，在廢水處理成本中占比達到15%～28%左右，運行成本占總體運行成本的20%～45%左右，給污水處理產(chǎn)生嚴重的負擔?，F(xiàn)階段，基本上會使用海洋傾倒、堆肥、土地利用、衛(wèi)生填埋、焚燒的方法進行處理。而以上方法會對環(huán)境造成嚴重威脅。為此針對當前我國印染廢水處理過程中產(chǎn)生的活性污泥提出更先進無害的處理技術非常關鍵。

1 剩余活性泥的處置方法

1.1 印染污泥干化以及焚燒

烘干剩余污泥就是熱干化。經(jīng)過熱干化處理的污泥變形粉末狀或者顆粒狀，體積會變成原來的4/1或者5/1，同時微生物在含水量極低的污泥粉末中無法生存，這樣的特點為長時間運輸和儲存提供了良好的條件。熱干化中實現(xiàn)了對剩余活性污泥的滅菌，提高了污泥的衛(wèi)生指標，全面改善了污泥性能，這樣產(chǎn)生的產(chǎn)品也可以直接替代能源。但是值得注意的一點是，污泥在處理過程中會減少水分，但是污泥還是含有很多的有機質(zhì)，所有這樣的處理方法并不是一種穩(wěn)定化處理。

干化過程中需要消耗非常多的能源，導致污泥處理過程中的成本增加，但是若是能夠?qū)C合利用的厭氧技術，就可以實現(xiàn)對污泥消化過程中產(chǎn)生沼氣的充分利用，從而實現(xiàn)以廢治廢。污泥焚燒額度特點主要是能在較短時間內(nèi)實現(xiàn)對污泥的減量化處理。在創(chuàng)造了新的污泥處理方法的同時，也實現(xiàn)了污泥中能量的消耗，病原體能夠得到有效處理。還可以回收利用剩余污泥焚燒過程中產(chǎn)生的熱量，產(chǎn)物中的重金屬含量非常低對環(huán)境也不會造成危害。但是這種方法的缺點是，運行成本高，也會產(chǎn)生大量污染氣體、噪聲以及熱輻射，同時釋放二氧化硫，可能會對大氣造成危害，為此需要提高剩余活性污泥的焚燒技術，避免其惡劣影響。

印染污泥中存在大量的有害物質(zhì)，為此焚燒過程中也可能會出現(xiàn)有害氣體，提高了對燃燒環(huán)境及技術的要求，產(chǎn)生的污染物的處理難度較大，需要較高的熱值才能實現(xiàn)其物質(zhì)的處理。

1.2 印染污泥填埋處理

填埋處理是剩余活性污泥處理的方法之一，但是在此過程中必須要保證污泥的力學性能達到要求，具體為單軸壓強不小于45kPa，橫向剪切壓強不小于23kPa，為此就需要在污泥脫水過程中找到最佳的脫水方式。當前，我國對于污泥的脫水方法主要以化學法為主。混合的化學制劑主要分為有機藥劑和無機藥劑兩種。無機藥劑主要包括硫酸鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵，有時候也會使用膨潤劑等無機藥劑。在對印染污泥進行調(diào)理過程中，要重視利用石灰石進行硬度的調(diào)節(jié)。為此可以將無機藥劑及石灰石共同形成穩(wěn)定且能夠承受高壓的結構，實現(xiàn)對污泥結構性能的改善。而有機化學藥劑則是使用人工合成的高分子化學藥劑，包括聚乙烯、聚丙烯等，有機化學藥劑的處理過程中不會產(chǎn)生其他固體物質(zhì)。

無機化學藥劑雖然成本低，但是在使用過程中還需要輔助使用固態(tài)物質(zhì)，為此處理之后的污泥體積有所增加，與之相比，有機化學藥劑的處理效果更好，不會增加污泥的體積總量，但是使用成本過高，會直接增加成本。所以，在選擇污水處理方法的時候，要根據(jù)污水處理廠的規(guī)模以及印染污泥的體積進行合理的選擇。印染污泥的體積規(guī)模比較大的時候，可以利用無機化學藥劑進行處理。處理之后的污泥需要進行脫水處理，實現(xiàn)對固體物質(zhì)的是富集化，減少污泥的體積。常見的脫水方法一般是機械脫水以及自然干化脫水，自然干化脫水的占地面積一般很大，所以很少使用這種方法?，F(xiàn)階段利用的機械脫水，主要是分為兩種，一種是負壓式過濾機械，一種是過濾式脫水機械。正壓式過濾機械、板框壓濾機以及帶式壓濾機，主要是利用介質(zhì)對污水進行過濾，將固體顆粒截留在介質(zhì)上，實現(xiàn)脫水的目標。一種是產(chǎn)生人工力場的脫水機械，在人工力場的條件下，利用固體與液體的密度差異達到分離效果。但是脫水之后會形成高濃度的化學成分，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中造成嚴重威脅。為此處理之后的污泥只能是進行衛(wèi)生填埋，而該過程提出的要求也相對較高。為此一般十將生活垃圾與剩余活性污泥相混合之后進行填埋。

2 剩余活性污泥的再利用

2.1 用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

印染廢水處理廠的剩余活性污泥中含有60%以上的有機物，包括微生物細胞群體及其分解產(chǎn)生的物質(zhì)，污泥中含有豐富的核酸、蛋白質(zhì)及氨基酸，同時也含有植物生長所需要的氮、磷、鉀等微量元素，與農(nóng)家肥相比，剩余活性污泥的肥效更強，為此剩余活性污泥可以作為土地種植肥料。但是還需要注意剩余污泥中航油寄生蟲卵、病原菌、二惡英以及放射性核素等有害物質(zhì)，為此判斷剩余活性污泥能否為土地所利用，還需要對以上有害物質(zhì)的含量進行檢測，若是含量超標則可采取微生物淋濾法或者化學浸提法降低有害元素含量，之后加以利用。

2.2 用于制作SO2吸附劑

物理活化法是將剩余活性污泥制作成為SO2吸附劑最為常用的方法，該方法流程如下：將剩余活性污泥通過烘箱降低含水率，一般要求含水率低于10%。之后在不銹鋼加熱管中加入30g左右的干污泥，將其進行高溫管式電阻爐中進行熱分解，該過程中以氮氣創(chuàng)造隔絕空氣的環(huán)境，一般對干污泥的加熱速率要控制在5℃/min，溫度要達到550℃，一般加熱時間為一小時。加熱完成之后的干污泥進行碾磨，將粒徑在0.6～0.8mm之間的產(chǎn)物回收，形成SO2吸附劑。或者還可以將烘干之后的干污泥在550℃的高溫環(huán)境下進行2小時的碳化，之后在550℃溫度環(huán)境下進行兩小時的水蒸氣活化，再經(jīng)過烘干得到SO2吸附劑。脫硫過程中，由于SO2的濃度、氧氣濃度、溫度、氣流速度、吸附劑濃度等對脫硫效果都會產(chǎn)生不同影響，為此在脫硫過程中要根據(jù)實際情況調(diào)整各項指標。

2.3 用于制作活性炭

制作活性炭是剩余活性污泥重復利用的一種主要方式，在剩余活性污泥中含有大量的碳元素，為此可充分利用該特點。制作活性炭的主要流程如下：首先，將印染廢水處理廠的剩余活性污泥進行烘干，降低污泥含水量，一般控制在10%以內(nèi)；之后使用氧化鋅作為活性劑，將干污泥與氧化酶活性劑以1:1比例進行混合浸泡，一般需維持24小時以上，然后對混合劑在105℃環(huán)境下進行干燥一小時左右；隨后向干燥后的混合劑中摻入30%左右的增碳劑，一般選用果殼、鋸末等物質(zhì)；之后將混合物放置于500～800℃的高溫下進行碳化活化，時間為一小時左右；最后對碳化物進行冷卻、洗滌與干燥之后就形成了活性炭。

2.4 用于制作泡沫滅火器

剩余活性污泥中含有60%左右的蛋白質(zhì)，可用于制作蛋白質(zhì)泡沫滅火器。在剩余活性污泥中摻入酸堿物質(zhì)調(diào)整pH值，經(jīng)過水解與濃縮之后添加防腐劑與穩(wěn)定劑就可成為蛋白質(zhì)泡沫滅火器。利用剩余活性污泥中的蛋白質(zhì)生產(chǎn)的滅火器實際上植物蛋白滅火器是具有同等效果的。

3 剩余活性污泥處理技術

3.1 減量技術

所謂減量技術就是在處理廢水過程中，將污泥消化于廢水處理系統(tǒng)中，減少活性污泥的產(chǎn)生。減量技術的工作原理是在剩余活性污泥中加入堿性物質(zhì)，從而溶解菌類多糖物，之后再通過臭氧打破細胞壁，釋放細胞中的原生質(zhì)，以此作為微生物的營養(yǎng)源，從而在廢水處理過程中實現(xiàn)同時降解。還可以通過酸化技術實現(xiàn)水解，在無氧或者微氧的環(huán)境下，生成大量水解產(chǎn)酸細菌，從而分解污泥細菌的多糖質(zhì)粘質(zhì)層，打破細胞壁，實現(xiàn)將細胞內(nèi)的大分子物質(zhì)的水解為小分子物質(zhì)，最后利用好氧菌將剩余活性污泥分解為二氧化碳、水分子等無機物，降低污泥的產(chǎn)生體積。

3.2 高速生物反應器技術

高速生物反應器技術是根據(jù)土壤處理污泥而發(fā)展產(chǎn)生的，該技術實際就是在室內(nèi)封閉循環(huán)系統(tǒng)中實現(xiàn)了對污泥的烘干、消化與干化一系列操作。這一系列的反應需要在進料塔、生物反應器及其他循環(huán)裝置中完成。生物反應器是該設備系統(tǒng)中最為關鍵的環(huán)節(jié)，生物反應器包括兩個部分，一部分是將污泥與土壤進行混合，從而平衡污泥負荷，在該部分能夠?qū)⑽勰嘀械挠袡C物部分進行降解；另外一部分是分離氣體與液體的區(qū)域，從而使得污泥土壤混合物中沒有液體，提高氧氣傳遞率。通過生物反應器裝置的處理，活化污泥中的大部分有機物實現(xiàn)了降解，并且去除了50%左右的懸浮固體。該裝置與其他生物反應裝置相比，所需能量較少，運行的連續(xù)性與穩(wěn)定性好，能夠?qū)囟缺３衷谧罴训慕到鉁囟确秶鷥?nèi)，對于濕度大的剩余活性污泥處理效果較好。高速生物反應器的體積較小，運行費用低，具有更好的系統(tǒng)抗沖刷能力，能更好的處理各種濃度范圍的剩余污泥，不需要進行預處理，工作效率與質(zhì)量都非常高。

3.3 濕式氧化法

濕式氧化法簡單來說就是將剩余污泥中的有機物分解成無機物，一般是在加壓、加溫的環(huán)境下通過氧氣將有機物氧化分解。通過濕式氧化法對剩余活性污泥處理過程中，需要對溫度及時間進行嚴格控制，一般至少要控制在300℃以上，處理時間控制在三十分鐘以上，從而將污泥中80%的有機物分解。經(jīng)過濕式氧化法處理過程中有機物會形成時固體、液體及氣體三種類型，其中主要包括氧氣、氮氣、二氧化碳及二氧化硫，氧氣及氮氣占比86%。二氧化硫占比0.07%，可見分解之后的生成物對外界環(huán)境是沒有危害的，可以直接排放到空氣中。

4 結語

經(jīng)濟與能源可持續(xù)發(fā)展的要求下，加強對印染廢水處理廠活性污泥的處理與再利用研究非常關鍵，在盡可能減少污泥產(chǎn)生量的基礎上，做好污泥的處置，避免對外界環(huán)境造成危害。同時對污泥通過高速反應器、濕式氧化法等技術加工之后實現(xiàn)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)中的再利用。不僅保護了環(huán)境，還最大限度的實現(xiàn)能源的循環(huán)利用。