印染废水污泥分析及控制

2023-01-18 02:32:32 来源：《中国资源综合利用》

摘要：本文以江苏省某纺织工业园区印染废水集中处理污水厂为背景，阐述了该污水处理厂的污泥组成，分析了污泥产生的原因，并通过小试试验和污水厂相关运行数据，结合印染废水活性污泥动力学参数，定量分析了污泥的组成。结果显示，染料和浆料占印染废水污泥的比重为 49.71%。结合污水厂实际运行情况，笔者提出了控制污泥量的方法，从而达到污泥减量的目的。

(相关资料图)

关键词：印染废水；污泥；控制

污水厂设计处理水量 30 000 t/d，作为纺织工业园区的重要配套设施，主要接纳园区内近 30 家纺织染整企业排放的污水（占总设计水量的 95% 以上），此外还有少量附近居民小区的生活污水。污水厂工艺主要流程为：一级提升泵房→初沉池→二级提升泵房 →水解调节池→曝气池→二沉池→混凝沉淀池。

1 污泥产生的原因分析

从主要工艺流程看，污水厂采用的工艺为水解酸化 + 好氧生化 + 深度处理。其中，调节池除了起到调节水质水量的作用外，更重要的是其池内微生物的水解酸化作用，水解酸化调节池水力停留时间 8 h；生化曝气池采用廊道式推流延时曝气，水力停留时间为 26 h。表 1 为该厂设计进水指标以及从 2018 年 3 月至 6 月份的进水指标平均值。

污水厂排放污泥的构筑物分别为初沉池、水解调节池、二沉池及混凝沉淀池。其中，水解调节池和二沉池排放的污泥为生化污泥，其污泥产生的原因为厌氧和好氧微生物的生长。初沉池和混凝沉淀池排放的污泥为物化污泥，混凝沉淀池的污泥产生的原因是废水中投加药剂 PAC 和 PAM 所产生的絮凝体。从表1 实际进水水质指标可以看出，污水厂进水 pH 远高于设计进水 pH 指标，进水呈强碱性，故在实际运行过程中，需在进水集水井加大量的酸调节 pH 值。考虑到成本等因素，污水厂用于调节 pH 的废酸为附近钢管厂洗钢管的废酸，但在实际运行中发现，投加钢管厂废酸后，污水中会产生大量的沉淀物（SS），但其上清液的色度较进水有明显降低，初沉池污泥产生的原因为：一是进水 SS 带来的污泥；二是废水投加废酸后产生的污泥。

2 污泥组成的量化分析

2.1 初沉池污泥量化分析

该污水厂某日原水瞬时样水质指标如表 1 所示。初沉池污泥产生于进水 SS 和废酸的投加，而在废酸投加产生的污泥中：由园区染整企业生产工艺可知，污水中存在大量的染料和浆料，污水经过中和处理后，这些染料和浆料从污水中沉淀下来，产生污泥；该厂投加的是钢管厂废酸，废酸中存在一定量的铁离子和亚铁离子，与碱性污水中和后，产生铁离子和亚铁离子氢氧化物等沉淀；由于铁离子和亚铁离子的某些化合物（如氯化铁、硫酸铁、氢氧化铁等）具有一定的混凝剂功能，因此废水在加酸中和后，铁离子对废水起到一定的混凝沉淀作用，产生絮凝体沉淀。基于以上 3 点的分析，对该厂 2018 年某日的原水进行了加酸试验，试验结果如表 3 所示。从表 2、表 3 的试验结果可以看出，使用钢管厂废酸和稀硫酸对污水进行中和后，均产生了大量的沉淀物，投加钢管厂废酸产生的 SS 较单纯投加稀硫酸多出 2 240-1 780=460 mg/L，这部分 SS 分析认为是废酸中铁离子及铁离子与废水中的胶体物混凝沉淀产生。虽然钢管废酸较稀硫酸多产生 460 mg/L 的沉淀物，但对原水 CODCr 和色度的去效果要远远好于稀硫酸。由试验数据推导出的污水厂初沉池污泥组成如表4所示。

2.2 水解调节池和二沉池污泥量化分析

2.2.1 水解调节池污泥量化分析

在稳态条件下，水解池内剩余污泥量可由质量平衡求得 [1]。换句话说，剩余污泥量（ΔX）= 进出水颗粒有机物的减少量（ΔX1）+ 微生物净增长量（ΔX2）- 水解的有机物量（ΔX3），其中：

颗粒态有机物浓度（mg/L）；kh 为颗粒物水解速率常数（d-1）；Q 为处理水量（m3 /d）；μm 为水解微生物最大比生长速率（d-1）；Kd 为内元代谢系数（d-1）。根据该厂工艺特点，废水在经过初沉池的沉淀后进入水解酸化池，故进入水解酸化池的颗粒物浓度较低，而该厂水解酸化池采用填料附着式，故水解酸化池出水颗粒物浓度可以忽略不计，故式（4）中， ΔX1 和 ΔX3 这两项可以忽略不计。因此，式（4）可以简化为：

该厂 2018 年 3 月份间断测定的初沉池出水数和水解池内污泥浓度如表 5 所示。通过资料查询，对于印染废水，其动力学参数如下 [2]：

将上述数据代入式（5），结果如表 5 所示，其中，水解池容积 V=10 000 m3。

由表 5 可得，水解调节池日产生干泥（MLVSS）量平均值为 2.56。

2.2.2 二沉池污泥量化分析

根据该厂 2018 年 3 月份检测的每日排泥量及排泥浓度，结果如表 6 所示。

由表 6 计算可得，平均值（MLSS）为 4.14。从上述分析，水解调节池通过计算得知，每日产生干污泥量 2.56 t MLVSS，假设其污泥组成中 MLVSS 与 MLSS 比值为 0.85，则水解调节池每日产生干污泥为 3.01 t MLSS；结合二沉池每日排泥量，该印染废水厂每日生化排泥量为 3.01+4.14=7.15 t 干泥。

2.3 混凝沉淀池产生污泥量分析

对于该厂混凝沉淀池产生的污泥量，通过小试试验的方法测定，即根据运行中的实际药剂（PAC+PAM）的投加量，取一定量的二沉池出水水样，向水样中投加 PAC 和 PAM，投加量根据运行投加量折算，反应后取一定量的混合样品测定其 SS，结果如表 7 所示。

根据上述试验结果，结合该厂 2018 年 3 月份平均日处理水量，按 22 500 t/ 日处理水量计算，得到该厂混凝沉淀部分日产生干污泥量 22 500×188÷106=4.23 t。

3 结语

通过上述的量化分析，该印染废水厂污泥组成情况如表 8 所示。由此可以看出，对于印染废水运行中产生的污泥，物化污泥产量远远大于生化污泥产量，而物化污泥中的大部分来自废水中的染料和浆料，这些染料和浆料在碱性条件下呈溶解状态。废水经过加酸中和处理后，这些染料浆料就会大量沉淀，其干污泥占该厂干污泥产量的百分比为 83.1%×59.82%=49.71%。因此，控制住了废水中染料浆料的含量，也就能有效降低污泥的产生量。

参考文献

1 张希衡 . 废水厌氧生物处理工程 [M]. 北京：中国环境科学出版社，1996. 2 于静洁 . 印染废水处理工艺及其数学模型研究 [D]. 上海：同济大学，2005.