超聲波技術在造紙生化污泥減量化處理中的應用

張美芳 王亞靜

[摘? ? 要]造紙行業是我國國民經濟的重要組成部分，近些年，造紙行業的快速發展導致大量污水產生，相對來講，其污水COD含量普遍偏高，利用生化處理產生的污泥具有含水量高、微生物含量高的特點，無形中增加了后續處理難度，對此，越來越多的科研人員開始深入研究污泥減量化的對策，通過利用超聲波技術，使這一問題得到有效解決，這也是我國造紙行業取得的新突破。基于此，文章主要圍繞超聲波技術在造紙生化污泥減量化處理中的應用展開討論，希望給更多專業人士提供幫助，以減少造紙行業對生態環境的污染和破壞，為實現造紙行業可持續發展奠定基礎。

[關鍵詞]超聲波技術;造紙生化污泥;處理

[中圖分類號]X793 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）10–00–03

Application of Ultrasonic Technology in Reduction Treatment of

Papermaking Biochemical Sludge

Zhang Mei-fang，Wang Ya-jing

[Abstract]Papermaking industry is an important part of China's national economy. In recent years， the rapid development of the paper industry has led to a large number of sewage. Relatively speaking， the COD content of the sewage is generally high. The sludge produced by biochemical treatment has the characteristics of high water content and high microbial content， which virtually increases the difficulty of subsequent treatment. Therefore， more and more researchers begin to deepen the research In this paper， the Countermeasures of sludge reduction are studied. By using ultrasonic technology， this problem can be effectively solved， which is also a new breakthrough in China's paper industry. Based on this， this paper mainly discusses the application of ultrasonic technology in papermaking biochemical sludge reduction treatment， hoping to provide more professionals with help， so as to reduce the pollution and damage to the ecological environment of the paper industry， and lay the foundation for the sustainable development of the paper industry.

[Keywords]ultrasonic technology; papermaking biochemical sludge; treatment

在社會經濟和科技快速發展的推動下，污水處理技術不斷更新換代，目前來看，越來越多的造紙企業開展引入先進的生物法污水處理工藝，主要目的是為了降低污水中的COD含量，從而導致生化污泥總量持續攀升，其處理結果表現為初沉污泥比例顯著下降，但是二沉污泥即生化污泥比例大幅度增加，沒有達到污水處理的預期目標。隨著生化污泥量的增加，造成常規機械脫水設備的最終污泥池脫水難度大，但是隨著超聲波技術的應用趨于成熟化，在污泥減量化方面的應用效果更加理想，大大降低了生化污泥處理的難度系數，從這一工藝的現狀來看，其發展前景非常廣闊。

1 生化污泥的性能特點及減量要求

在污水處理領域中，活性污泥法處理技術得到廣泛運用，但實際應用過程中仍然存在一些不足，產生大量的生化污泥。對于造紙生化污泥而言，主要來源于污水生化處理后的二沉池，包含大量的微生物、代謝產物及污染物質，并且含水質量分數高，容易出現腐敗變質、異味等問題。沉淀池的生化污泥一般為2%的低濃度，經過機械脫水處理后含水率仍然處于80%左右，自由水分少、結合水分多是產生生化污泥含水量高的主要原因，其中結合水是指細胞內的水，常規機械很難對其進行脫水處理。

污泥含水量是衡量污泥處理的重要指標，含水率高則處理難度越大，現階段，含水率高的污泥處理需要耗費更高的成本，在經濟方面不占據優勢。如果想降低污泥含水率，首先要減少生化污泥的總量，借助綠色經濟適用的處理技術，發揮技術優勢，構建與其相匹配的污水處理系統，確保污水處理系統的先進性和完整性，從而將生化污泥中的有機物轉化為可利用的資源，實現污泥處理與資源再利用，有效提升污泥處理的經濟效益。進行污泥處理及資源資利用過程中，勢必要加強污泥減量工藝技術的應用，通過開發新處理工作及系統設備，最大限度的滿足市場發展的污泥處理需求，拓展更多污泥減量處理措施，比如物理機械、化學調制、生物介入等方式，以此來降低微生物的產出率，達到氧化分解的目的，有效減少生物固體量，從而達到污泥減量化處理的預期效果。

2 超聲污泥破碎實驗的實施過程

若想將超聲波技術合理運用在造紙生化污泥減量化處理過程中，必須要進行多次實驗來驗證，確保超聲波技術得到充分發揮，下文主要圍繞超聲污泥破碎實驗進行闡述，從實驗目的、方法、結果方面分析。

2.1 實驗目的

開展這一實驗的目的主要有3方面：一是驗證超聲波對污泥減量化的可行性;二是探索超聲波的污泥處理效果;三是通過數據分析，確定最佳的污泥處理工藝流程。

2.2 實驗方法

實驗方法是驗證實驗結果的重要途徑，實驗人員要結合污泥處理需求開展相關實驗，并且保證實驗方法的合理性，確保實驗結果的準確性、真實性。結合本實驗的具體情況，需要提前準備超聲波污泥減量小型實驗設備，其工作功率為5kw、頻率20000Hz;實驗原材料為造紙廠二沉池污泥;輔助實驗器材有電烘箱、馬弗爐、分析天平及COD測試設備。采取三種污泥處理方式：未超聲波處理、30s超聲波處理、60s超聲波處理，然后將處理后的污泥放置3h觀察實驗結果，通過顯微鏡細致觀察污泥形態，得出不同的實驗數據。

2.3 實驗結果

經過實驗數據表明：①污泥原料的含水率為98.86 %，其中有機物含量為55 %，比市政污水處理廠的二沉淀池污泥數據低很多;②通過三種污泥處理方式呈現出完全不同的效果，經過10000r/min離心處理5min的污泥，隨著超聲波時間的增加上清顏色逐漸加深，若經過3h的沉淀，其上清顏色變化更為明顯;③經過超聲30s處理的污泥顆粒變小，而經過60s處理的污泥在顯微鏡下可以找到微生物殘體;④超聲污泥處理時間越長，上清液中的COD、TN、TP濃度越高，有利于微生物的吸收和降解。經過以上實驗數據可以得出，造紙廠二沉池污泥中，如果微生物含量越高，那么超聲破壁的效果越理想，通常情況下，二沉池污泥經過超聲波技術處理后，流回生化池，能夠獲得較好的污泥減量化的效果。

3 超聲波污泥減量化技術在造紙廠的實際應用情況

3.1 工藝流程設計思路

結合超聲波污泥處理工藝流程分析以及造紙廠二沉池回流污泥的獨有特點，在污泥回流管道中加入超聲波工藝，從應用成效來看是一種行之有效的方法，將其運用在生產量較大的造紙廠中，可以實現多條污泥處理生產線聯合運行的模式。利用超聲波污泥減量化技術，將二沉淀池的污泥進行有效處理后，通常一部分回流到生化池，為生化池提供一定濃度的微生物，維持生化池良好運行，而另外一部分在經過脫水處理后排出系統之外。將超聲波身邊安置在回流管道上，對剩余污泥進行破壁處理，其處理含量占據剩余污泥的30%～50 %，并且作為營養物質回流到生化池，最終被氧化分解，通過這種方式，逐漸增加回流污泥的含量，使向外排放的污泥量顯著減少，直至完全取消向外排出污泥總量，這一技術的應用，使造紙廠的污泥處理更加綠色、生態，大大減少了對環境的污染，也是促進造紙廠朝向生態化方向發展的重要技術。

3.2 工藝應用優勢

超聲波技術作為科技時代發展的重要產物，其應用優勢不僅彌補了以往造紙污泥處理的弊端，也體現在耗費成本低，不需要額外添加處理設備，這對于造紙廠的良好發展起到推動作用，有助于實現經濟效益、環境效益及社會效益最大化。

3.3 工藝應用遵循的原則

為了保證超聲波技術在造紙生化污泥減量化處理中合理、高效的運用，在設計工藝過程中，必須要遵循以下原則：首先，進行造紙廠污水處理工藝改造過程中，盡可能保證日常工藝的正常運行，避免對造紙廠的正常運行產生影響;①堅持可持續發展理念，以保護生態環境為核心目標，采取友好型的物理方法，最大限度的避免使用污染環境的化學試劑，從而實現經濟與環境和諧發展;②只在污泥回流管道上安裝超聲波的相關裝置，主要目的是為了方便控制超聲波的使用，實現隨時開啟或停用超聲波裝置，滿足污水處理需求;③綜合分析造紙廠污水處理現狀以及經營發展趨勢，考慮是否在污泥濃縮池后設置超聲波污泥減量系統以及碳源補充系統，結合實際情況進行安裝，并且將處理后的剩余污泥回流至生化池，將破解微生物作為補充碳源，以提升系統反硝化脫氮能力，從而保證總氮去除效果，實踐應用中不但優化和提升總氮去除能力，最終實現污泥減量化處理。只有按照以上工藝設計原則，才能將超聲波技術的應用價值發揮到最大，否則都會給造紙生化污泥減量化處理效果帶來負面影響，不利于污水處理能力的提升，長期下去，還會影響造紙廠的良好發展。

4 超聲波技術在造紙生化污泥減量化處理中的應用前景

我國造紙廠隨著社會經濟發展不斷到達新高度，污水產生呈現逐漸攀升的趨勢，相應的污泥量也十分巨大，這也是造紙廠發展過程中所面臨的新挑戰、新難題。傳統的污泥處理方式加劇了對生態環境的破壞，長期下去將會威脅著人類正常生存和發展，如果采取有效對策減少污泥的產生量，同時也會減輕對環保工作以及填埋工作壓力，更加符合我國社會發展的理念和目標，有助于實現治理污染的預期目標，促進社會經濟與自然環境的和諧發展。由此可見，將現代化的科學技術應用在造紙污泥處理過程中，是造紙行業發展的必然趨勢，同樣也是引領行業朝向現代化、科技化發展的充分條件。超聲波技術作為時代的發展的重要產物，在各行各業中的應用范圍非常廣，并且應用效果顯著，目前已經成為社會大眾的關注焦點。超聲波污泥減量化系統所需的空間小，系統應用過程中不會對環境造成二次污染，能夠改善污水處理造成的環境問題，據相關數據顯示，通過運用超聲波污泥減量化系統，可以將造紙廠的污水處理中的剩余污泥排放量減少近30%左右。舉個簡單的例子，如果一個造紙廠的日污水處理量為2萬t，依照每天10萬t的污泥量計算，污泥含水率為80%，那么利用超聲波污泥減量化處理系統，每天可以減少近3t的污泥排放量，同時節省了大量的排放污泥處理費用，包括運輸等費用，這樣看來，超聲波污泥減量化系統對提升造紙廠的經濟效益具有重大作用，也可以有效控制環境污染問題，對提升企業自身的社會效益有著很大的幫助。不難看出，超聲波污泥減量化系統的應用前景非常樂觀。

5 結束語

綜上所述，造紙廠是我國國民經濟持續穩定發展的重要組成部分，也是人們日常生活中不可或缺的構成部分，隨著造紙廠的良好發展，其污水產量呈現逐年遞增的趨勢，不僅對生態環境造成嚴重的污染和破壞，還會影響造紙廠的良性發展，對此，應該加強對造紙廠污水處理技術的研究，特別是生化污泥減量化處理技術，從造紙廠污水處理現狀出發，挖掘超聲波技術應用的工藝流程，將剩余污泥排放量控制在理想范圍內，并且隨著超聲波技術的創新和優化，徹底減少系統外排污泥總量，充分發揮超聲波技術的優勢，為實現造紙生化污泥減量化處理目標夯實基礎，推動造紙行業更具生態性、科技性。

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