摘要:印染污泥是印染废水处理过程中的残留物,它含有一定量的污染物质,如得不到妥善的处置,将会对人体健康和自然环境带来严重的危害。本文通过探讨现今适合印染污泥处理和处置的方法,提出印染污泥处理和处置的发展方向。
关键词:印染污泥处理处置
随着印染行业蓬勃发展,我国对印染废水处理力度在不断加大,印染企业配套的废水处理厂投入运行后,每天产生相应大量污泥,而且印染废水趋向集中处理后,污泥量日益增加,产生的污泥的组成成分日益复杂。所产生的大量污泥通常的处理方法是利用机械压滤装置将污泥的含水率压滤到80%以下后外运,以填埋、堆放、或倾倒的方式作最终处置。这样的处置方法往往会对自然环境造成二次污染,存在比较严重的环境安全隐患。本文在总结印染污泥处理方法基础上,对印染污泥的处置方法进行探讨。
1印染污泥处理及处置方法
印染污泥处置的总目标是确保废物中的有毒有害成分无论现在还是将来均不致对人类环境造成不可接受的危害,污泥处理处置包括厂内处理,污泥出厂运输,污泥减量化、稳定化、无害化等处置,以及资源化利用、销售等一整套运作环节。
印染污泥处理的基本要求及目的是使污泥的体积应尽量小,减轻最终处置的负荷。污泥最终处置的目的是将污泥对自然环境的危害降到最低,使污泥无危害性,在满足环境基本要求的前提下资源利用。
1.1 印染污泥的减量化处理
在处置印染污泥前,对印染污泥进行减量化处理可以从两方面进行:第一,是从源头上减少印染污泥产生的量;第二,是从污泥产生后降低污泥的体积和污泥中的污染物。
1.1.1 源头控制污泥量的产生
源头控制就是从节水、减排、循环再利用着手,提高水的利用效率,减少污水排放,提高污泥处理技术,进而降低污泥产生量。源头减量化主要依靠降低微生物产率,以及利用微生物自身内源呼吸进行氧化分解等,使整个污水处理系统向外排放的生物固体量达到最少,所以源头减量化从根本上实现污泥的减量[3]。
对印染污泥进行减量化处理,主要措施是选择可以减少印染污泥排放的印染废水处理工艺。现主要采取的工艺有:⑴.膜生物反应器(MBR)――长污泥龄运行并不影响出水水质,从而减少了剩余污泥量;⑵.水解酸化工艺――将大分子、难降解的有机物降解为小分子有机物,悬浮和胶体状有机物水解成可溶性物质,从而提高污水中溶解有机物和可生化降解有机物所占的比例,减少剩余污泥的量;⑶.臭氧法――在臭氧化的作用下大部分活性污泥中的微生物被杀灭或被氧化为有机质,这些有机质则在回流后被微生物被降解。据Yasui等人研究研究,当曝气池中的臭氧剂量为10mg/(gMLSS•d)时,剩余污泥产量可减少50%,达至20 mg/(gMLSS•d)时,则无剩余污泥产生[3];⑷.微生物法――大量的微生物在废水处理设施中构成了复杂的微型生态系统,形成细菌→原生动物→后生动物食物链,在食物链的最高端污泥被转化为能量、水和二氧化碳,从而使污泥量减少[4]。王宝贞等人开发的淹没式生物膜污水处理新技术,他们所做的研究表明,其剩余污泥产量仅为常规活性污泥法的1/10~1/5。微生物捕食法能大大减少污泥量,最高可达80%[5]。
2 污泥调理浓缩减量化处理
在印染污泥的末端处理中,利用污泥调理和高脱水率减少污泥的体积,为后续的处置提供基础。
2.1. 污泥调理
印染污泥化学调理是被广泛应用于污泥调理的方法,这种方法是先通过投加化学药剂进行污泥调理,改善印染污泥的性质,然后使用机械将污泥压滤,从而将污泥的含水率降低。
目前,用于印染污泥脱水的药剂主要是有机聚合物、无机调理剂及微生物絮凝剂等,各种药剂均有其适用范围和优缺点。由于污泥浓缩后的滤液需回废水处理系统进行处理,因此污泥调理要必须对废水处理系统不产生负面影响。且污泥经过减量处理后需考虑最终处置,因此调理剂要求不能造成二次环境污染。
有研究显示[6],对于污泥挤压,无机调理优于有机调理,尤其当泥饼越厚,压力越高时,优势越明显。必要时可使用两种药剂联合调理,如阳离子型表面活性剂和聚合物、阳离子型聚合物和非离子型聚合物、无机金属混凝剂和有机两性聚合物等联用[7]。Chang G R 等[8]在研究物化污泥和剩余污泥的联合调理时发现两者混合比例为1:1或1:2时,污泥脱水性能提高,这是由于物化污泥起到无机调理药剂的作用,从而减少其他药剂的投加量。而微生物絮凝剂由于其本身具有无毒、高效、可生化性好等优点,不会对环境造成二次污染,是印染污泥调理药剂的应用新领域。
2.2. 污泥脱水
污泥的脱水是污泥处理的重要部分,选用不同类型的机械压滤机对污泥脱水有不同的效果。下表是主要脱水设备几种的比较:
由于带式压滤机运行费用低,因此被污水处理厂广泛应用,但是经过带式压滤机压滤过的污泥的含水率在80%左右,往往无法使污泥被综合利用,以致只能用填埋、存放的方式对污泥作最好处置。随着对污泥处置的重视,对经过脱水设备压滤的污泥含水率要求就会提高,降低污泥的含水率不仅可以减少污泥的体积,还可以大大降低污泥的恶臭。例如,一次性脱水至60%下,污泥体积就会减少一半,恶臭产生量相应减半,因此,能使出泥含固率高的板框压滤机将是未来用于印染污泥脱水的首选。
2.3 热烘干[10]
机械脱水后污泥的热烘干是污泥处理与利用的一个关键性工艺,印染污泥经过脱水后,含水率一般在80%左右,这样的含水率不利于污泥的处置,因此在脱水和处置的两个阶段之间必须增加一个阶段,将污泥的含水率降低,而热烘干是目前最常用的方法。
印染污泥烘干分为接触式烘干和对流式烘干。接触式烘干的原理是热量通过一固定不变的接触面和导热质(蒸汽或热油)传向污泥,而对流式烘干的原理则是导热介质(热风)直接在污泥小颗粒上流动传热,从而产生热对流
在接触式烘干中,存在一个固定不变的接触面,热量就通过这个面和导热介质(蒸汽或热油)传向污泥。对流式烘干的导热介质(热风)直接在污泥小颗粒上流动传热,从而产生热对流,最终致使污泥干燥。一般烘干过程可以分为两个阶段,第一阶段是半干化,这个阶段最多至粘稠状态,一般大约达到45%干物质,第二阶段是全干化,至少达到90%干物质。但是剩余含水量(或者干物质含量)并不是唯一的评价干燥效果好坏的标准。不同的烘干技术,能耗大大不同。最终的利用,要求也不同。
3 印染污泥的最终处置
目前,对污泥处置的一般方法有:投海、土地利用、卫生填埋和焚烧。而对印染污泥而言,投海方式及土地利用方式是不可取的。土地利用处置方法也是不适合用于印染污泥,以下将对印染污泥处置方法进行介绍。
3.1 卫生填埋
污泥的卫生填埋始于20世纪60年代,现今,污泥的卫生填埋已是一项相对成熟的污泥处置方法,同时由于是一种较为经济的方法,因而成为目前在我国污泥处置中应用得最多的技术。但是污泥填埋还只是将污泥经过简单的脱水后直接运到填埋场,并没有在作填埋前对污泥采取减量化处理,这样造成了填埋场所需库容极大。而且填埋后的污泥依然存在着会对自然环境造成二次污染的巨大潜在风险。如渗滤液是一种有机污染物含量高、氨氮含量高的液体,如果填埋场在设计和运行过程中,未能满足相关要求,极易造成这种液体流入地下水层,造成地下水的污染。况且印染污泥含有一定量的重金属,如果在土壤中造成一定积累,会破坏土壤的生态系统,这些都会对自然的生态系统带来不可恢复的伤害。
3.2 焚烧
一般前处理产生的印染污泥(即栅渣)其脱水性能较好,主要成分为棉纤维或毛纤维等,可燃性及热值较高,该类污泥沥水后既可进行焚烧,且发热量可达上千大卡。由于脱水后印染剩余污泥(生化污泥)中含有大量的有机物和一定量的纺织物等成分,掺入适量的引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加物配制成“合成燃料”,可作工作炉窑或生活锅炉的辅助燃料。这种方法既解决了污泥的最终去向,又可以充分利用污泥中存在的资源。
焚烧在所有的印染污泥处置方法中,既可以回收污泥中的热能,又可以将焚烧灰综合利用,不但产生的剩余物量最少,而且剩余物无菌无臭,对自然环境的污染减轻到最低。而焚烧后的灰具有一定的吸水性和凝固性,可以用作为砖瓦和陶瓷的原料。污泥焚烧在日本和欧美较为普遍,我国开始在提倡用这种方法替代卫生填埋,但焚烧的运行成本最高,是其他方法的2～4倍,这也制约了我国利用该方法处置污泥。
4 结论
从印染污泥处置的现状和研究进展来看,应往以下几个方向发展:
(1)必须降低印染污泥产生量,积极引导印染企业进行清洁生产,尽量在企业内做到资源的减量化和废物再利用;
(2) 在进行印染污泥处置前应该对污泥进行强化处理,开发新的污泥脱水调理药剂(如微生物絮凝剂等对环境无二次污染的药剂)及高效率的脱水设备(如出泥率高的高压型压滤机等),尽量减少已产生的印染污泥的体积,从而减轻污泥处置的负荷;
(3) 着重考虑对环境不造成二次污染的处置方法,在现阶段填埋的处置方法是我国用得最多的方法,由于填埋的方法存在着二次污染的风险,应将这种存在风险降到最低――通过降低印染污泥的含水率、加强填埋场管理等;
(4) 焚烧处置方法是理想的印染污泥方法,这不仅因为这种方法能够将污泥的二次污染降低最低,还因为这种方法将印染污泥资源化,但是高运行费用往往令企业望而却步,发展低运行成本的焚烧设备是未来的一个方向;
(5) 在现有的印染污泥处置方法的基础上,加强印染污泥处置新技术、新工艺、新设备的研究,开发处置效果更好、运行费用低的污泥处置方法。
参考文献
[1] 朱虹,孙杰,李剑超.印染废水处理技术[M].北京:中国纺织出版社, 2004:15-18.
[2] Davis R D. The impact of EU and UK environmental on future of sludge treatment and disposal Water Environ Manage, 1996.10(2):65-69.
[3] Yasui H, ShibataM.An innovative approach to reduce excess sludge production in the activated sludge process[J].WatSciTech, 1994.30(9):11-20.
[4] 卢徐节,孙芮,陈季华.印染废水生物处理中剩余污泥的处理和处置[J].印染,2007,17:45-47
[5] 王琳,王宝贞.污泥减量技术[J] .给水排水, 2000,26(10): 28-31
[6] Novak J T. Conditioning, Filtering, and expressing waste activated sludge. J. Environ. Eng., 1999, 125 (9):816-824.
[7] 袁园,杨海真.污泥化学调理和机械脱水方面的研究进展[J].上海环境化学,2003,(7)22:501
[8] Chang G R, Liu J C, Lee D J. Co-conditioning and dewatering of chemical sludge and waste activated sludge. Wat Res., 2001, 35(3):786~794.
[9]朱剑波.带式压滤机脱水性能优化设计研究[D].机械科学研究院环保所.硕士研究生学位论文,2005:2
[10] 卡尔.贝尔廷.污泥热处理技术[J]:3-5,文章来源: http://newtec-shanghai.cn
[11] 高骏侠译.关于净水污泥剂的有效利用[J].环境保护科学,1990,16(3):74-81
