紹興初沉印染污泥的中溫厭氧快速生物消化試驗(yàn)研究

陳雨凡 毛思清(浙江省柯橋中學(xué)，浙江紹興 312030)

紹興初沉印染污泥的中溫厭氧快速生物消化試驗(yàn)研究

陳雨凡 毛思清(浙江省柯橋中學(xué)，浙江紹興 312030)

紹興印染污泥處理處置形勢(shì)嚴(yán)峻，尋求經(jīng)濟(jì)有效的污泥減量方法迫在眉睫。本試驗(yàn)自行設(shè)計(jì)制作了一套中溫厭氧消化小試裝置，將紹興某印染廠初沉池污泥作為試驗(yàn)對(duì)象，投加特制生物活性劑，成功將印染污泥的消化周期縮短至5天。

初沉印染污泥減量；污泥快速減量；污泥厭氧消化中毒防止

紹興的輕紡工業(yè)在全國范圍內(nèi)都是獨(dú)占鰲頭，紡織印染行業(yè)的產(chǎn)值占到全市國民生產(chǎn)總值30%。以柯橋區(qū)為例：截止目前，紹興柯橋區(qū)有印染企業(yè)139家，日排污水量約50萬噸。對(duì)于印染廢水的處理，目前多以生物法為主，其中應(yīng)用最為普遍的是活性污泥法[1]。但該技術(shù)在污水處理的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的污泥。僅紹興柯橋區(qū)的日產(chǎn)污泥量就已經(jīng)達(dá)到約1600噸。如此巨大的污泥產(chǎn)量易造成非法傾倒等社會(huì)問題以及嚴(yán)重的環(huán)境二次污染。再者，污泥的處置是廢水處理過程中費(fèi)用最昂貴的部分。據(jù)國外資料介紹，此項(xiàng)費(fèi)用已占到整個(gè)污水廠費(fèi)用的50%～70%，國內(nèi)也占到40%左右[2]。因此，妥善的處理印染污泥還將帶來非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益。綜上，尋求經(jīng)濟(jì)可行的印染污泥減量技術(shù)已迫在眉睫。

厭氧消化技術(shù)既可以使污泥減量化、無害化，同時(shí)產(chǎn)生的沼氣可作為燃料，做到資源化。但印染污泥由于其復(fù)雜的成分特性，有毒有害物質(zhì)含量高[3]，處理起來較為困難，厭氧消化處理時(shí)，易發(fā)生生物中毒。本文針對(duì)添加特制生物活性劑之后的初沉印染污泥的中溫厭氧消化小試系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)材料及工藝流程

1.1 試驗(yàn)材料

傳統(tǒng)的印染廢水處理流程中，能產(chǎn)生污泥的主要環(huán)節(jié)為一級(jí)物化、生化、二級(jí)物化，其中初沉池產(chǎn)生的污泥泥量最大，約占整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)泥量的60%。此外，生化污泥及二級(jí)物化產(chǎn)生的污泥其被微生物降解的能力極低?？紤]到污泥泥量及降解的難易程度，本次研究將紹興某印染廠初沉池的新鮮污泥作為試驗(yàn)材料（初沉池新鮮污泥：每日取初沉池污泥沉淀2小時(shí)后，除去上清液）。

1.2 分析方法

pH：pH計(jì)測(cè)定；堿度：標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定法；COD：重鉻酸鉀法；氨氮：納氏試劑比色法；VFA（以乙酸計(jì)）：蒸餾滴定法；VS、TS:重量法；TP：鉬酸銨分光光度法。

1.3 消化裝置試驗(yàn)

試驗(yàn)裝置如圖1所示。主體反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成，高80cm，有效容積1L,上部最寬處直徑12cm，下部長(zhǎng)60cm，直徑5cm。為了更好地保持厭氧環(huán)境，同時(shí)降低整個(gè)反應(yīng)器的能耗，反應(yīng)器內(nèi)采用氣體循環(huán)攪拌，其余氣體外排。反應(yīng)器外壁纏繞保溫帶，采用溫控自動(dòng)控制溫度為37℃左右。反應(yīng)器采用間歇性進(jìn)泥的方式，每天一次，底部進(jìn)泥同時(shí)，上部清液排出反應(yīng)器主體。因印染污泥具有生物毒性，為保持反應(yīng)器內(nèi)微生物的活性，須添加生物活性劑。該藥劑混在進(jìn)泥中與污泥一同進(jìn)入反應(yīng)器。

圖1 中溫厭氧消化反應(yīng)裝置示意圖

2 試驗(yàn)部分

2.1 進(jìn)泥中揮發(fā)性固體含量占總固體含量的比例

印染廠初沉池污泥的性質(zhì)具有不穩(wěn)定性，通常受污水水質(zhì)變化以及加藥量的影響。有研究表明，進(jìn)泥的VS/TS越高，污泥的產(chǎn)氣性能越好，減量效果越好[4]，因此，VS/TS的比值直接影響消化的可行性。

監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)該印染廠初沉池污泥的平均TS為14.98 g/L,平均VS為8.27g/L,VS/TS%雖有波動(dòng)但基本維持在44%～68%之間，具有一定消化可行性及穩(wěn)定性。

2.2 溫度

溫度作為影響微生物生命代謝活動(dòng)的重要因素之一，對(duì)污泥的厭氧消化有著極其重大的影響，因?yàn)椴煌奈⑸锓N類對(duì)溫度的耐受范圍不同，在最佳溫度范圍內(nèi)，其生長(zhǎng)狀態(tài)較好，活力較高，相應(yīng)的有機(jī)物分解也能更加完全。厭氧菌可適應(yīng)的溫度范圍較廣，按溫度范圍不同可將厭氧消化分為三種類型[5]：常溫消化15～20℃；中溫消化30～35℃；高溫消化50～56℃。高溫消化系統(tǒng)較少見，因?yàn)殡m然其有機(jī)物分解率高，但是操作費(fèi)用高，過程穩(wěn)定性差，對(duì)設(shè)備的要求嚴(yán)苛。中溫消化的運(yùn)行管理要求也高，需不斷的供給能量，但與常溫消化相比，優(yōu)點(diǎn)為中溫消化的反應(yīng)速度快，所需的消化時(shí)間比常溫低。目前國內(nèi)外厭氧處理中大多采用中溫消化。本系統(tǒng)將溫度維持在37℃左右。

2.3 pH值與揮發(fā)性有機(jī)酸

試驗(yàn)中進(jìn)泥pH值保持在7.6～8.7之間，上清液pH保持在6.8～7.8之間，VFA保持在350～700之……

可以看出，系統(tǒng)內(nèi)的pH有一個(gè)逐漸下降后又回升最終趨于穩(wěn)定的過程，這可能是因?yàn)?，隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，每天的進(jìn)泥量增加，負(fù)荷增加的同時(shí)引入了大量可生化降解的有機(jī)物，在厭氧微生物作用下被轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性有機(jī)酸，造成積累，致使pH下降。后期進(jìn)泥量穩(wěn)定，維持在每天200ml左右，則積累的有機(jī)酸被甲烷菌轉(zhuǎn)化為甲烷，有機(jī)酸的積累情況得到緩解，繼而pH值升高并接近穩(wěn)定。

2.4 減量效果

由于本試驗(yàn)厭氧消化的反應(yīng)器的容積是固定的，進(jìn)泥量的改變意味著印染污泥在厭氧消化池內(nèi)的停留時(shí)間的改變。試驗(yàn)時(shí)是將反應(yīng)器停止曝氣2h后，將上清液排除干凈的同時(shí)加入等量新鮮污泥。

可以看出，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)器內(nèi)微生物活性增強(qiáng)，對(duì)印染污泥的消解適應(yīng)性也逐步增加，故每日的消解能力也所有提高，反應(yīng)器運(yùn)行70天左右，到達(dá)平穩(wěn)期，此時(shí)每日產(chǎn)水200ml左右。本反應(yīng)器有效體積大約為1L,每日產(chǎn)水200ml進(jìn)泥200ml，意味著本裝置污泥厭氧消化周期為5天。上清液的平均SS=1.43 g/L，與進(jìn)泥的TS=14.98g/L比，去除率在90%左右。減量成功。

3 結(jié)語

本中溫厭氧消化小試裝置，成功將印染污泥的消化周期縮短至5天，達(dá)到快速減量。系統(tǒng)每日添加生物活性劑，防止了厭氧菌在印染污泥消化時(shí)生物中毒，裝置內(nèi)pH保持在6.8～7.8之間，上清液SS為1.43g/L左右，減量90%左右。上清液出水COD為660mg/L左右，氨氮為239.5mg/L左右，總磷在1.32mg/L左右，堿度維持在1011mg/L左右。望以上數(shù)據(jù)能為該裝置推廣至工程化應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)。同時(shí)產(chǎn)氣量與產(chǎn)氣組成作為厭氧消化的重要指標(biāo)，未成為本試驗(yàn)考察重點(diǎn)，后期深入試驗(yàn)時(shí)，有待于進(jìn)一步研究。

[1]胡瑤瑤.印染廢水處理方法的研究[J].網(wǎng)絡(luò)財(cái)富.2008,10: 237-238.

[2]陸慕寒，戚才耕.環(huán)?！岸〞r(shí)炸彈”印染污泥問題嚴(yán)重[J].中國紡織報(bào).2005.

[3]李曉閣，潘靜，奚旦立等.印染污泥中重金屬形態(tài)分析及生物有效性[J].巖礦測(cè)試.2009:10-14.

[4]李美艷，馬文瑾，應(yīng)啟峰等.初沉池污泥厭氧消化效能及主要影響因素分析[J].給水排水.2015,41(2):40-43.

[5]賀延齡.廢水的生物處理[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1998.

陳雨凡，（2000-）,女，漢族,浙江紹興，高中，研究方向：文化知識(shí)、創(chuàng)新發(fā)明。

毛思清（2000-）,女，漢族,籍貫：浙江紹興，學(xué)位：高中，研究方向：文化知識(shí)、創(chuàng)新發(fā)明。