紹興初沉印染污泥的中溫厭氧快速生物消化試驗研究

陳雨凡 毛思清(浙江省柯橋中學，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研究

陳雨凡 毛思清(浙江省柯橋中學，浙江紹興 312030)

紹興印染污泥處理處置形勢嚴峻，尋求經濟有效的污泥減量方法迫在眉睫。本試驗自行設計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對象，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

紹興的輕紡工業在全國范圍內都是獨占鰲頭，紡織印染行業的產值占到全市國民生產總值30%。以柯橋區為例：截止目前，紹興柯橋區有印染企業139家，日排污水量約50萬噸。對于印染廢水的處理，目前多以生物法為主，其中應用最為普遍的是活性污泥法[1]。但該技術在污水處理的過程中會產生大量的污泥。僅紹興柯橋區的日產污泥量就已經達到約1600噸。如此巨大的污泥產量易造成非法傾倒等社會問題以及嚴重的環境二次污染。再者，污泥的處置是廢水處理過程中費用最昂貴的部分。據國外資料介紹，此項費用已占到整個污水廠費用的50%～70%，國內也占到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濟效益。綜上，尋求經濟可行的印染污泥減量技術已迫在眉睫。

厭氧消化技術既可以使污泥減量化、無害化，同時產生的沼氣可作為燃料，做到資源化。但印染污泥由于其復雜的成分特性，有毒有害物質含量高[3]，處理起來較為困難，厭氧消化處理時，易發生生物中毒。本文針對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進行了試驗研究。

1 試驗材料及工藝流程

1.1 試驗材料

傳統的印染廢水處理流程中，能產生污泥的主要環節為一級物化、生化、二級物化，其中初沉池產生的污泥泥量最大，約占整個系統產泥量的60%。此外，生化污泥及二級物化產生的污泥其被微生物降解的能力極低。考慮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材料（初沉池新鮮污泥：每日取初沉池污泥沉淀2小時后，除去上清液）。

1.2 分析方法

pH：pH計測定；堿度：標準鹽酸滴定法；COD：重鉻酸鉀法；氨氮：納氏試劑比色法；VFA（以乙酸計）：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

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

圖1 中溫厭氧消化反應裝置示意圖

2 試驗部分

2.1 進泥中揮發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具有不穩定性，通常受污水水質變化以及加藥量的影響。有研究表明，進泥的VS/TS越高，污泥的產氣性能越好，減量效果越好[4]，因此，VS/TS的比值直接影響消化的可行性。

監測發現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%雖有波動但基本維持在44%～68%之間，具有一定消化可行性及穩定性。

2.2 溫度

溫度作為影響微生物生命代謝活動的重要因素之一，對污泥的厭氧消化有著極其重大的影響，因為不同的微生物種類對溫度的耐受范圍不同，在最佳溫度范圍內，其生長狀態較好，活力較高，相應的有機物分解也能更加完全。厭氧菌可適應的溫度范圍較廣，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℃。高溫消化系統較少見，因為雖然其有機物分解率高，但是操作費用高，過程穩定性差，對設備的要求嚴苛。中溫消化的運行管理要求也高，需不斷的供給能量，但與常溫消化相比，優點為中溫消化的反應速度快，所需的消化時間比常溫低。目前國內外厭氧處理中大多采用中溫消化。本系統將溫度維持在37℃左右。

2.3 pH值與揮發性有機酸

試驗中進泥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，系統內的pH有一個逐漸下降后又回升最終趨于穩定的過程，這可能是因為，隨著試驗的進行，每天的進泥量增加，負荷增加的同時引入了大量可生化降解的有機物，在厭氧微生物作用下被轉化成揮發性有機酸，造成積累，致使pH下降。后期進泥量穩定，維持在每天200ml左右，則積累的有機酸被甲烷菌轉化為甲烷，有機酸的積累情況得到緩解，繼而pH值升高并接近穩定。

2.4 減量效果

由于本試驗厭氧消化的反應器的容積是固定的，進泥量的改變意味著印染污泥在厭氧消化池內的停留時間的改變。試驗時是將反應器停止曝氣2h后，將上清液排除干凈的同時加入等量新鮮污泥。

可以看出，隨著反應的進行，反應器內微生物活性增強，對印染污泥的消解適應性也逐步增加，故每日的消解能力也所有提高，反應器運行70天左右，到達平穩期，此時每日產水200ml左右。本反應器有效體積大約為1L,每日產水200ml進泥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，與進泥的TS=14.98g/L比，去除率在90%左右。減量成功。

3 結語

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，達到快速減量。系統每日添加生物活性劑，防止了厭氧菌在印染污泥消化時生物中毒，裝置內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。望以上數據能為該裝置推廣至工程化應用提供技術依據。同時產氣量與產氣組成作為厭氧消化的重要指標，未成為本試驗考察重點，后期深入試驗時，有待于進一步研究。

[1]胡瑤瑤.印染廢水處理方法的研究[J].網絡財富.2008,10: 237-238.

[2]陸慕寒，戚才耕.環保“定時炸彈”印染污泥問題嚴重[J].中國紡織報.2005.

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

[4]李美艷，馬文瑾，應啟峰等.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、創新發明。

毛思清（2000-）,女，漢族,籍貫：浙江紹興，學位：高中，研究方向：文化知識、創新發明。