印染废水污泥分析及控制

肖 震

（中电环保股份有限公司，南京 211102）

污水厂设计处理水量30000 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。

表1 污水厂主要设计指标及实际进水指标（2018.3-2018.6）

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2240-1780=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。

表2 污水厂某日原水瞬时样水质指标

表3 原水加废酸后的试验结果

表4 初沉池污泥组成

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：

故

式中，X为水解池污泥浓度（VSSmg/L）；Sr为溶解态基质浓度（mgBOD/L）；Ks为饱和常数（mg/L）；Sp0为水解前颗粒态有机物浓度（mg/L）；Sp为水解后颗粒态有机物浓度（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BOD5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]：

20℃下的参数为：Kd=0.20 d-1，μm=3.23，Ks=120。

其中，k1=1.094，k2=1.104。

将上述数据代入式（5），结果如表5所示，其中，水解池容积V=10000 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。

表5 水解池每日产生污泥量的计算结果

表6 二沉池2018年3月份检测的每日排泥情况

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。

表7 二沉池出水水样混凝试验结果

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22500 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22500×188÷106=4.23 t。

表8 印染污泥组成

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。