印染廢水污泥分析及控制

肖 震

（中電環保股份有限公司，南京 211102）

污水廠設計處理水量30000 t/d，作為紡織工業園區的重要配套設施，主要接納園區內近30家紡織染整企業排放的污水（占總設計水量的95%以上），此外還有少量附近居民小區的生活污水。污水廠工藝主要流程為：一級提升泵房→初沉池→二級提升泵房→水解調節池→曝氣池→二沉池→混凝沉淀池。

1 污泥產生的原因分析

從主要工藝流程看，污水廠采用的工藝為水解酸化+好氧生化+深度處理。其中，調節池除了起到調節水質水量的作用外，更重要的是其池內微生物的水解酸化作用，水解酸化調節池水力停留時間8 h；生化曝氣池采用廊道式推流延時曝氣，水力停留時間為26 h。表1為該廠設計進水指標以及從2018年3月至6月份的進水指標平均值。

表1 污水廠主要設計指標及實際進水指標（2018.3-2018.6）

污水廠排放污泥的構筑物分別為初沉池、水解調節池、二沉池及混凝沉淀池。其中，水解調節池和二沉池排放的污泥為生化污泥，其污泥產生的原因為厭氧和好氧微生物的生長。初沉池和混凝沉淀池排放的污泥為物化污泥，混凝沉淀池的污泥產生的原因是廢水中投加藥劑PAC和PAM所產生的絮凝體。從表1實際進水水質指標可以看出，污水廠進水pH遠高于設計進水pH指標，進水呈強堿性，故在實際運行過程中，需在進水集水井加大量的酸調節pH值。考慮到成本等因素，污水廠用于調節pH的廢酸為附近鋼管廠洗鋼管的廢酸，但在實際運行中發現，投加鋼管廠廢酸后，污水中會產生大量的沉淀物（SS），但其上清液的色度較進水有明顯降低，初沉池污泥產生的原因為：一是進水SS帶來的污泥；二是廢水投加廢酸后產生的污泥。

2 污泥組成的量化分析

2.1 初沉池污泥量化分析

該污水廠某日原水瞬時樣水質指標如表1所示。初沉池污泥產生于進水SS和廢酸的投加，而在廢酸投加產生的污泥中：由園區染整企業生產工藝可知，污水中存在大量的染料和漿料，污水經過中和處理后，這些染料和漿料從污水中沉淀下來，產生污泥；該廠投加的是鋼管廠廢酸，廢酸中存在一定量的鐵離子和亞鐵離子，與堿性污水中和后，產生鐵離子和亞鐵離子氫氧化物等沉淀；由于鐵離子和亞鐵離子的某些化合物（如氯化鐵、硫酸鐵、氫氧化鐵等）具有一定的混凝劑功能，因此廢水在加酸中和后，鐵離子對廢水起到一定的混凝沉淀作用，產生絮凝體沉淀。基于以上3點的分析，對該廠2018年某日的原水進行了加酸試驗，試驗結果如表3所示。

從表2、表3的試驗結果可以看出，使用鋼管廠廢酸和稀硫酸對污水進行中和后，均產生了大量的沉淀物，投加鋼管廠廢酸產生的SS較單純投加稀硫酸多出2240-1780=460 mg/L，這部分SS分析認為是廢酸中鐵離子及鐵離子與廢水中的膠體物混凝沉淀產生。雖然鋼管廢酸較稀硫酸多產生460 mg/L的沉淀物，但對原水CODCr和色度的去效果要遠遠好于稀硫酸。由試驗數據推導出的污水廠初沉池污泥組成如表4所示。

表2 污水廠某日原水瞬時樣水質指標

表3 原水加廢酸后的試驗結果

表4 初沉池污泥組成

2.2 水解調節池和二沉池污泥量化分析

2.2.1 水解調節池污泥量化分析

在穩態條件下，水解池內剩余污泥量可由質量平衡求得[1]。換句話說，剩余污泥量（ΔX）=進出水顆粒有機物的減少量（ΔX1）+微生物凈增長量（ΔX2）-水解的有機物量（ΔX3），其中：

故

式中，X為水解池污泥濃度（VSSmg/L）；Sr為溶解態基質濃度（mgBOD/L）；Ks為飽和常數（mg/L）；Sp0為水解前顆粒態有機物濃度（mg/L）；Sp為水解后顆粒態有機物濃度（mg/L）；kh為顆粒物水解速率常數（d-1）；Q為處理水量（m3/d）；μm為水解微生物最大比生長速率（d-1）；Kd為內元代謝系數（d-1）。

根據該廠工藝特點，廢水在經過初沉池的沉淀后進入水解酸化池，故進入水解酸化池的顆粒物濃度較低，而該廠水解酸化池采用填料附著式，故水解酸化池出水顆粒物濃度可以忽略不計，故式（4）中，ΔX1和ΔX3這兩項可以忽略不計。

因此，式（4）可以簡化為：

該廠2018年3月份間斷測定的初沉池出水數BOD5和水解池內污泥濃度如表5所示。通過資料查詢，對于印染廢水，其動力學參數如下[2]：

20℃下的參數為：Kd=0.20 d-1，μm=3.23，Ks=120。

其中，k1=1.094，k2=1.104。

將上述數據代入式（5），結果如表5所示，其中，水解池容積V=10000 m3。

由表5可得，水解調節池日產生干泥（MLVSS）量平均值為2.56。

2.2.2 二沉池污泥量化分析

根據該廠2018年3月份檢測的每日排泥量及排泥濃度，結果如表6所示。

表5 水解池每日產生污泥量的計算結果

表6 二沉池2018年3月份檢測的每日排泥情況

由表6計算可得，平均值（MLSS）為4.14。從上述分析，水解調節池通過計算得知，每日產生干污泥量2.56 t MLVSS，假設其污泥組成中MLVSS與MLSS比值為0.85，則水解調節池每日產生干污泥為3.01 t MLSS；結合二沉池每日排泥量，該印染廢水廠每日生化排泥量為3.01+4.14=7.15 t干泥。

2.3 混凝沉淀池產生污泥量分析

對于該廠混凝沉淀池產生的污泥量，通過小試試驗的方法測定，即根據運行中的實際藥劑（PAC+PAM）的投加量，取一定量的二沉池出水水樣，向水樣中投加PAC和PAM，投加量根據運行投加量折算，反應后取一定量的混合樣品測定其SS，結果如表7所示。

表7 二沉池出水水樣混凝試驗結果

根據上述試驗結果，結合該廠2018年3月份平均日處理水量，按22500 t/日處理水量計算，得到該廠混凝沉淀部分日產生干污泥量22500×188÷106=4.23 t。

表8 印染污泥組成

3 結語

通過上述的量化分析，該印染廢水廠污泥組成情況如表8所示。由此可以看出，對于印染廢水運行中產生的污泥，物化污泥產量遠遠大于生化污泥產量，而物化污泥中的大部分來自廢水中的染料和漿料，這些染料和漿料在堿性條件下呈溶解狀態。廢水經過加酸中和處理后，這些染料漿料就會大量沉淀，其干污泥占該廠干污泥產量的百分比為83.1%×59.82%=49.71%。因此，控制住了廢水中染料漿料的含量，也就能有效降低污泥的產生量。