引言

紡織工業(yè)是我國(guó)的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)，印染是紡織產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是，印染產(chǎn)生的廢水具有水量大、污染物濃度高、色度深、堿性大、可生化性差的特點(diǎn)，不管是采用化學(xué)處理法還是生物處理法，都會(huì)產(chǎn)生大量污泥，印染污泥的無(wú)害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化處理利用，是整個(gè)行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。污泥處理處置的基本流程為:濃縮、穩(wěn)定、調(diào)理、脫水、干化、減量。其中，污泥壓濾機(jī)脫水是污泥處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，焚燒是實(shí)現(xiàn)最終污泥減量的有效途徑。目前，印染污泥的主要處理處置方式有土地利用、填埋、焚燒等，以及其他新的資源化處理利用技術(shù)。污泥焚燒是指將污泥置入焚燒爐內(nèi)進(jìn)行高溫焚燒，使有機(jī)物 完 全 碳 化污泥焚燒具有減少污泥體積、殺死病原菌、完全分解有毒有害有機(jī)物、加強(qiáng)重金屬穩(wěn)定性，且 處 理 速 度 快，不需要長(zhǎng)期貯存等優(yōu)勢(shì)。印染污泥因含有較多的有機(jī)組分和纖維物質(zhì)，而具有較 高 的 熱 值，干燥后直接與原煤混合燃燒，可節(jié)約燃煤資源。污泥大多用鏈條爐、循環(huán)流化床和煤粉爐等進(jìn)行焚燒。其 中，煤粉爐對(duì)污泥含水率要求控制在30%～40%，在實(shí)際處理時(shí)要盡量減少污泥含水率，否則會(huì)導(dǎo) 致 低 位 熱 值 降 低，造成排煙熱損增加和排煙含水量過(guò)大。因此，本研究通過(guò)優(yōu)化污泥的脫水效果，來(lái)減少泥餅含水率，使干化污泥更易于燃燒，故對(duì)原采用單一陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的污泥調(diào)理工藝進(jìn)行了改進(jìn)，優(yōu)化選用聚合硫酸鋁鐵、陰離子聚丙烯酰胺和電廠石灰殘?jiān)鼘?duì)污泥進(jìn)行脫水處理技術(shù)，研究其脫水效果、透泥量、自然干燥時(shí)間、濾餅燃燒性等，并分析干化污泥與原煤摻燒的焚燒效果等。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要材料與儀器本文采用印染廢水處理廠濃縮池污泥(污泥濃度98%～99%，含物化污泥和生化污泥)、聚合硫酸鋁鐵(液態(tài)，pH約為2，含氧化鋁10%，全鐵11%)、燃煤電廠雙堿法脫硫的廢石膏(pH約為12，含氧化鈣與碳酸鈣的總和10%)、陰離子聚丙烯酰胺(水解度20%～25%，分子量1400萬(wàn)～1600萬(wàn))為主要材料。主要儀器有電熱恒溫干燥箱(上 海 啟 勝，202-00A型) ，馬弗爐(北京科偉永興，SX-2.5-10) ，干燥器，第一混 合 罐(50m3體 積) ，第 二 混 合 罐(30m3體積) ，第三混合罐(10m3體積) ，程控隔膜板框壓濾機(jī)(XZMG400/1500-U型) ，CT2100C型煤炭發(fā)熱量測(cè)定儀.

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1實(shí)驗(yàn)室藥劑調(diào)理實(shí)驗(yàn)取1200mL某印染廠污泥濃縮池的混合污泥(并測(cè)量室溫為20°C) ，分別向6個(gè)250mL燒杯中各倒入100mL，再按0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40mL的投加量分別向各燒杯中加入聚合硫酸鋁鐵溶液，并用玻璃棒手動(dòng)攪拌，攪 拌2min后 靜 置3min，觀察泥水分離情況，測(cè) 量 溶 液pH，確 定 聚 合硫酸鋁鐵的最優(yōu)投加量。取剩余600mL濃縮污泥，分別取100mL置于6個(gè)250mL燒杯中，按上述實(shí)驗(yàn)優(yōu)選的投加量將聚合硫酸鋁鐵加入每個(gè)燒杯后攪拌10min，然后向燒杯中分別加入自備電廠廢石膏，調(diào)pH至9，攪 拌10min，并確定石膏投加量，再分別按質(zhì)量比0.5‰、1.0‰、1.5‰、2.0‰、2.5‰、3.0‰的 比 例 向 燒 杯 中加入質(zhì)量濃度為1‰的陰離子聚丙 烯 酰 胺 溶 液，攪拌2min后靜置3min，觀察泥水分離情況，以確定最佳陰離子酰胺的投加比例。

1.2.2現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)按實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)確定的聚合硫酸鋁鐵、廢石膏和陰離子酰胺的投加比例，在400m2的隔膜式板框壓濾機(jī)上進(jìn)行實(shí)際操作，結(jié)合泥餅的脫水時(shí)間、含水率及濾布的透水量，判斷藥劑攪拌時(shí)間和投藥量及壓濾機(jī)壓濾壓力，并對(duì)脫水污泥的自然干化時(shí)間和無(wú)害化焚燒情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究。將污泥注入到第一混合罐中，加入3.5L/m3聚合硫酸鋁鐵脫水劑，室溫20°C、pH5.5條件下混合22min;將初次混合產(chǎn)物導(dǎo)入第二混合罐，加 入35kg/m3石灰，調(diào)pH為9，室溫下混合12min;二次混合產(chǎn)物再導(dǎo)入第 三 混 合 罐，加 入2.5‰的 質(zhì) 量 濃 度為1‰的陰離子聚丙烯酰胺，室溫下混合26s，最終泵入隔膜式壓濾機(jī)，以7kg/cm2壓力壓濾35min，得到污 泥 濾 餅，濾餅經(jīng)自然干化后進(jìn)行焚燒處理(圖1)。

1.3分析方法

(1)污泥含水率測(cè)試稱(chēng)取適量污泥放入烘干恒重的坩堝中，在烘箱里105°C下烘燥2h，放在干燥器內(nèi)30min冷卻至室溫再稱(chēng)，記下數(shù)據(jù)，繼續(xù)烘燥2h再稱(chēng)，直至恒重(或者兩次稱(chēng)量的重量差≤0.4mg)。W(%)=［(W2－W3)/(W2－W1) ］×100%(1)其中，W1為恒重后坩堝的質(zhì)量，W2為 未 烘 燥污泥與坩堝總質(zhì) 量，W3為烘干恒重后污泥與坩堝總質(zhì)量。

(2)濾餅有機(jī)污泥含量測(cè)試取適量干燥濾餅，將其放置到馬弗爐內(nèi)，在550°C條件下灼燒3h，稱(chēng)量濾餅灼燒前后質(zhì)量，做2～3組平行試驗(yàn)。通過(guò)下式計(jì)算污泥有機(jī)物含量。有機(jī)污泥含量(%)=［(m1－m0)/m0］×100%(2)其中，m0和m1分別為高溫灼燒前后污泥質(zhì)量，g。

(3)濾布透泥量濾布的透泥量即濾布透水速率，在一定壓力條件下，將脫水污泥使用壓濾機(jī)壓濾，記錄時(shí)間及通過(guò)的水體積，按式(3)計(jì)算透泥量Q。Q=V/(t×A)(3)其中，V為壓濾透過(guò)的泥水體積，L;t為壓濾時(shí)間，s;A為濾布透水面積，m2。

(4)自然干燥過(guò)程將污泥脫水濃縮處理后得到的濾餅置于平坦、通風(fēng)、陽(yáng)光處進(jìn)行晾曬，記錄每日天氣情況，上下午各檢測(cè)濾餅含水率一次。

(5)污泥熱值測(cè)定稱(chēng)取一定量的研磨試樣，用已知質(zhì)量和單位熱值的擦鏡紙包緊放入石英坩堝里。試驗(yàn)中不用添加額外的添加助燃劑，自動(dòng)測(cè)定，試驗(yàn)結(jié)束后，讀取測(cè)試樣品的彈筒熱值，參照煤的發(fā)熱量測(cè)定方法，計(jì)算試樣的高位發(fā)熱量。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1污泥脫水改性調(diào)理效果

根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，投加0.35mL聚合硫酸鋁鐵的5#燒杯泥水分離效果最好，絮 體 最 大，加 廢 石膏調(diào)pH為9，確定投加量為3.5g，陰離子酰胺(質(zhì)量濃度為1‰)按2.5‰投加比例的5#燒杯 中 絮 體最大，效果最好。按此比例調(diào)理后的污泥經(jīng)1.2.2現(xiàn)場(chǎng)壓濾實(shí)驗(yàn)后測(cè)得的泥餅平均含水率為40%，較原單一陽(yáng)離子聚丙烯酰胺調(diào)理后壓濾污泥含水率80%左 右，下 降 了 近50%，說(shuō)明采用聚合硫酸鋁鐵、廢石膏及陰離子酰胺對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理后的污泥脫水效果顯著。經(jīng)檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)中污泥的主要特征有:有機(jī)物含量高，性 質(zhì) 不 穩(wěn) 定，易 腐 化 發(fā) 臭;顆 粒 較 細(xì)，比 重 接 近1;含水率高，呈膠狀結(jié)構(gòu)，不易脫水。針對(duì)此特點(diǎn)，選用聚合硫酸鋁鐵(PAFS)作為無(wú)機(jī)混凝劑，再用有機(jī)的陰離子聚丙烯酰胺輔以石灰調(diào)理，可達(dá)到很好的脫水效果。使用硫酸鋁鐵對(duì)污泥脫水改性后，一方面，破壞污泥結(jié)構(gòu)，釋放結(jié)合水和胞內(nèi)水;另一方面，構(gòu)建微型骨架體增加污泥絮粒強(qiáng)度，提高了脫水性能。石灰-陰離子聚丙烯酰胺聯(lián)用，利用帶有正電荷的Ca(OH)2絮體物將帶負(fù)電的絮凝劑和污泥顆粒吸附在一起，可形成一種復(fù)合的凝聚體系。石灰的加入能夠加劇污泥的松散結(jié)構(gòu)，形成堅(jiān)硬的網(wǎng)絡(luò)骨架，并緩解親水現(xiàn)象，以達(dá)到改善污泥脫水性能的效果［8］。使用燃煤電廠雙堿法脫硫的廢石膏，代替石灰，可以廢治廢，廢石膏中氧化鈣和碳酸鈣的總和在10%左右，pH為12，在中和無(wú)機(jī)調(diào)理后污泥酸性的同時(shí)，更有利于聚丙烯酰胺充分發(fā)揮作用，提高了泥水分離速度。

2.2濾布透泥量

根據(jù)1.2.2現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，板框壓濾機(jī)的壓濾周期為4h，相較單一陽(yáng)離子聚丙烯酰胺調(diào)理污泥時(shí)的壓濾時(shí)間6h縮短了2h。本實(shí)驗(yàn)濾布連續(xù)使用5周的透泥 量 見(jiàn) 圖2，每周透泥量分別為150、142、135、132、128L/(m2·s) ，濾布透泥量經(jīng)5周連續(xù)使用降低 了14.6%。一 般 情 況 下，為 保 證 出 泥 效 率，板框壓濾機(jī)濾布的透泥量降低20%以上需沖洗 濾布才可繼續(xù)使用，考慮到要保證工作效率及泥污處理量，每月清洗一次濾布。相比原采用單一陽(yáng)離子聚丙烯酰胺調(diào)理污泥時(shí)濾布清洗周期僅1周，大大延長(zhǎng)了濾布清洗周期，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。由上述結(jié)果可見(jiàn)，采用1.2.1的污泥調(diào)理方法，顯著增強(qiáng)了水泥分離的效果，大大縮短了污泥壓濾的時(shí)間，改善了污泥糊堵塞濾布的情況，使濾布透泥量的下降幅度大大減緩。

2.3污泥自然干燥時(shí)間為掌握不同季節(jié)濾餅的自然干燥時(shí)間，對(duì)自然干燥的泥餅進(jìn)行了含水率監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)濾餅的攤置厚度為10～12cm，每 天 上 午10:00—11:00、下 午14:00—15:00點(diǎn)對(duì)泥餅進(jìn)行機(jī)械翻攪，按照晾曬的時(shí)間堆垛之后多點(diǎn)取樣測(cè)試濾餅的含水率。初始含水率在40%的濾餅春季經(jīng)3d自然晾曬，含水率降到了19%;夏季經(jīng)晾曬2d，含水率降到了16.15%;秋季經(jīng)晾曬2.5d，含水率降到了17%;冬季經(jīng)晾置3d，含水率降到了19.22%。原采用單一陽(yáng)離子酰胺處理后的污泥一般晾曬一周到一個(gè)月才可干燥，本實(shí)驗(yàn)組合污泥調(diào)理劑的使用，大大減少了泥餅晾曬時(shí)間，無(wú)論何種季節(jié)，泥餅在室外晾置2～3d，其含水率即可降至20%以下，均達(dá)到了燃煤電廠摻燒泥餅含水率小于30%的要求。脫水過(guò)程廢石膏的加入，是對(duì)污泥的堿性物理穩(wěn)定處理，不僅提高了脫水泥餅的pH，還可以釋放出熱量殺滅 病 原 菌、降低惡臭和鈍化重金屬，阻止或充分抑制微生物反應(yīng)而產(chǎn)生的臭氣和生物傳播介質(zhì)，保證了污泥在發(fā)生腐敗和惡臭之前能夠儲(chǔ)存3d以上，進(jìn)而保證泥餅可以室外晾置。

2.4污泥燃燒性本實(shí)驗(yàn)污泥壓濾后泥餅的4次成分測(cè)試結(jié)果如圖4所示，污泥的有機(jī)成分平均占比高達(dá)75.75%，無(wú)機(jī)成分平 均 占 比24.25%，濾餅中氧化鈣和碳酸鈣的平均總含量為11%，含水率平均在40%。由圖5可知，用于摻燒的煤炭熱值較高為32000kJ/kg，起燃溫度 也 較 高 為410°C，干化污泥濾餅熱值為700～800kJ/kg，起燃溫度288°C，相比較而言，本實(shí)驗(yàn)污泥更易燃燒。這是由于調(diào)理后污泥成分中含有部分氧化鈣，在燃燒過(guò)程中氧化鈣可以分解部分難燃有機(jī)物，使低溫區(qū)有機(jī)物增多，加快氧氣的擴(kuò)散，使揮發(fā)分析出速率加快，污泥著火的穩(wěn)定性提高，有助于污泥燃燒的進(jìn)行。一般焚燒污泥的含水率降到30%以下，按5%～10%的摻入量與鍋爐原煤混合燃燒。本實(shí)驗(yàn)脫水調(diào)理后的壓濾污泥經(jīng)自然風(fēng)干后的含水率可降到20%左右，更有利于污泥摻燒。本研究采用XG-75/3.82-M型 煤 粉 爐 進(jìn) 行 焚 燒 實(shí) 驗(yàn)，風(fēng) 干 后 污 泥 以5%～8%的比例 與 原 煤 摻 燒，經(jīng)實(shí)踐對(duì)鍋爐運(yùn)行工況無(wú)明顯影響。

2.5工藝效果對(duì)比與原采用單一陽(yáng)離子聚丙烯酰胺調(diào)理的工藝相比，使用本工藝流程進(jìn)行濃縮脫水處理效果如表2所示。聚合硫酸鋁鐵、脫硫廢石膏和陰離子聚丙烯酰胺的使用，提高了泥水分離速度，減少了污泥堵塞濾布的情況，使壓濾周期縮短了2h，濾布清洗周期延長(zhǎng)了3周，污泥日均處理量提高了160m3;廢石膏的加入，大大提高了污泥的干燥速度，干燥時(shí)間由1周縮 短 至3d左 右，處 理 成 本 從2.57元/m3降 到1.75元/m3，節(jié)約36.4%。

3結(jié)論本文通過(guò)對(duì)印染工業(yè)污泥進(jìn)行濃縮脫水焚燒處理，實(shí)現(xiàn)了廢物無(wú)害化利用:(1)選用聚合 硫 酸 鋁 鐵、廢石膏和陰離子聚丙烯酰胺進(jìn)行污泥脫水調(diào)理，成本較低，脫水后污泥平均含水率可達(dá)到40%。(2)前述污泥調(diào)理劑的使用，減少了污泥在濾布的板結(jié)情況，濾布換洗周期由1周延長(zhǎng)至1個(gè)月，壓濾時(shí)間縮短了2h，污泥日處理量提高160m3。(3)前述污泥調(diào)理劑的使用，使泥餅自然干燥時(shí)間縮短了3～4d，干化泥餅含水率達(dá)到20%左右。(4)前述干化后的泥餅采用XG-75/3.82-M型煤粉爐，以5%～8%的比例與原煤進(jìn)行摻燒，對(duì)鍋爐運(yùn)行工況無(wú)明顯影響。

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