與市政剩余污泥相比，石油化工企業(yè)產(chǎn)生的生化剩余污泥性質(zhì)復雜，濃縮困難，脫水和處理難度大，成為困擾煉化企業(yè)可持續發(fā)展的環(huán)保難題?；なＳ辔勰喑：形⑸镆种瞥煞?，傳統的污泥消化工藝處理效果不佳?；どＳ辔勰嘀杏袡C污染物的積累和分布并不穩定，有機污染物一直處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的狀態(tài)，因為吸附等作用導致污泥中的有機污染物成分復雜，難以處理。中國石化石油化工科學(xué)研究院（簡(jiǎn)稱(chēng)石科院）通過(guò)十幾年的探索，開(kāi)發(fā)出一種化工生化剩余污泥穩定化技術(shù)，并成功開(kāi)展了工業(yè)側線(xiàn)試驗。該技術(shù)通過(guò)破壞生化剩余污泥的膠體結構，將有機物轉移到液相中，實(shí)現污泥的減量化和穩定化，大幅度提高污泥沉降性能；將污泥中的大分子有機物分解成小分子有機物，提高其可生化性，為污泥的最終處置創(chuàng )造有利條件。筆者以中南某化工廠(chǎng)生化剩余污泥為原料，采用石科院自主研發(fā)的剩余污泥穩定化技術(shù)，開(kāi)展工業(yè)側線(xiàn)試驗。

1、工藝流程及試驗方法

1.1 工藝流程

石科院研發(fā)的化工生化剩余污泥穩定化技術(shù)工藝流程如圖1所示。生化系統濃縮池污泥排口與污泥穩定化裝置污泥進(jìn)口管連接，濃縮污泥經(jīng)螺桿泵進(jìn)入換熱器，與加入的污泥穩定劑一同升溫，然后進(jìn)入反應器進(jìn)行反應，產(chǎn)物進(jìn)入分離器進(jìn)行固液分離，分離出的殘留固相經(jīng)過(guò)脫水，再由螺桿外輸裝車(chē)，上清液則經(jīng)管道輸送至污水處理系統，與污水混合后進(jìn)行生化處理。該裝置為撬裝式，運輸和安裝都十分方便，具有操作簡(jiǎn)單、管理方便的特點(diǎn)，并且裝置運行自動(dòng)化程度高，主要工藝參數全部采用自動(dòng)控制。

1.2 試驗材料

以中南某化工廠(chǎng)生化剩余污泥為原料，該濃縮池污泥pH值為6.8~7.5，MLSS為13109～17103mg/L，MLVSS為8509～11315mg/L，毛細吸水時(shí)間（CST）為272~295s。吳春旭等人選取我國南北方地區各5座典型的污水處理廠(chǎng)，對污泥基本性質(zhì)進(jìn)行分析，結果顯示市政剩余污泥的MLVSS/MLSS為35.44%~60.11%，主要集中在35.44%~50.01%?；どＳ辔勰嗟?/span>MLVSS/MLSS在65%~68%之間，與市政剩余污泥相比有機物含量更高，這是由于化工廠(chǎng)廢水的COD濃度較高，剩余污泥吸附了大量有機物。這導致化工剩余污泥的脫水更加困難，CST較市政剩余污泥更大。

1.3 試驗方法

3月1日―12日：工藝流程優(yōu)化；3月13日―26日：開(kāi)車(chē)試運行；3月27日―6月3日：連續工業(yè)側線(xiàn)試驗。連續工業(yè)側線(xiàn)試驗期間主要考察穩定劑用量、反應溫度、反應時(shí)間對化工生化剩余污泥穩定化率、減量率、泥餅含水率的影響。

1.4 分析項目與方法

MLSS、MLVSS：參照《城市污水處理廠(chǎng)污泥檢驗方法》（CJ/T221―2005）；pH：玻璃電極法；CST：CST測定儀；COD：重鉻酸鹽法；BOD5：稀釋與接種法。剩余污泥穩定化率=(MLVSS反應前-MLVSS反應后)/MLVSS反應前;剩余污泥減量率=(剩余污泥質(zhì)量反應前-剩余污泥質(zhì)量反應后)/剩余污泥質(zhì)量反應前。

2、結果與討論

2.1 化工剩余污泥的基本性質(zhì)

側線(xiàn)試驗期間，每天監測化工生化剩余污泥的基本性質(zhì)，結果如圖2所示?？梢钥闯?，化工剩余污泥濃縮池出泥含水率維持在98.5%左右，MLVSS/MLSS維持在65%左右，且從3月27日起，濃縮池污泥性質(zhì)基本穩定，故從3月27日開(kāi)展連續工業(yè)側線(xiàn)試驗。

2.2 穩定劑用量對化工污泥處理效果的影響

2.2.1 對MLVSS/MLSS的影響

在反應溫度為180℃、反應時(shí)間為2h的條件下，考察不同穩定劑用量對化工污泥MLVSS/MLSS的影響，重點(diǎn)監測濃縮池出口剩余污泥與儲罐中反應后剩余污泥的MLVSS/MLSS，結果如圖3所示?？梢钥闯?，反應前剩余污泥的MLVSS/MLSS穩定在70%左右，而反應后污泥的MLVSS/MLSS大幅下降。當穩定劑用量為0時(shí)，反應后污泥的MLVSS/MLSS在40%左右，這說(shuō)明單純的熱處理可以破壞污泥結構，使污泥中的有機物含量降低，將一部分不溶性的大分子有機物分解成可溶性的小分子有機物，進(jìn)而使得污泥MLVSS降低；當穩定劑用量/MLVSS=0.35時(shí)，反應后污泥的MLVSS/MLSS在30%左右，這說(shuō)明穩定劑和熱處理可協(xié)同降低污泥中的有機物含量；當穩定劑用量/MLVSS繼續提高到0.38~0.63時(shí)，反應后污泥的MLVSS/MLSS可降至25%左右，污泥中的有機物含量被進(jìn)一步降低；當穩定劑用量/MLVSS提高到0.70~0.95時(shí)，反應后污泥的MLVSS/MLSS降至20%左右。以上數據表明，使用穩定劑后，反應后污泥的MLVSS/MLSS可以從40%降至20%，穩定劑在降低污泥中有機物含量上起關(guān)鍵作用。

2.2.2 對化工污泥穩定化率的影響

在反應溫度為180℃、反應時(shí)間為2h的條件下，考察穩定劑用量對污泥穩定化率的影響，結果如圖4所示?？芍?，污泥穩定化率均值隨穩定劑用量的增加而升高，在不加入穩定劑的條件下，污泥穩定化率可以達到41%，這說(shuō)明僅通過(guò)高溫，污泥中有40%左右的有機物可以直接被分解成溶于水的小分子有機物進(jìn)入液相；當穩定劑用量/MLVSS從0提高到0.35時(shí)，污泥穩定化率均值從41%提高到51%，這說(shuō)明投加穩定劑可以提高污泥穩定化率；當穩定劑/MLVSS從0.35提高到0.38時(shí)，污泥穩定化率均值從51%提高到63%；當穩定劑/MLVSS繼續提高到0.63時(shí)，污泥穩定化率變化不大；當穩定劑/MLVSS繼續提高到0.70時(shí)，污泥穩定化率提高到70%以上；當穩定劑/MLVSS從0.70提高到0.95時(shí)，污泥穩定化率變化不大，穩定在70%以上，最高可達到73%。以上說(shuō)明，投加穩定劑后，反應后污泥穩定化率可以從41%提高至73%，穩定劑在提高污泥穩定化率上起關(guān)鍵作用。

2.2.3 對化工污泥減量率的影響

污泥減量率是評價(jià)污泥處理效果的關(guān)鍵指標，影響剩余污泥減量率的因素主要是進(jìn)反應器污泥質(zhì)量和壓濾機出口污泥質(zhì)量，其中進(jìn)反應器污泥質(zhì)量與污泥流量有關(guān)，壓濾機出口污泥質(zhì)量與泥餅含水率有關(guān)。在反應溫度為180℃、反應時(shí)間為2h的條件下，穩定劑用量對污泥減量率的影響如圖5所示?？梢钥闯?，增加穩定劑用量可以降低泥餅含水率，當不使用穩定劑時(shí)，泥餅含水率均值在67%左右，相較于生化剩余污泥直接壓濾后的含水率80%有大幅度降低，這是由于熱水解可以改善污泥的脫水性能；當投加穩定劑后，泥餅含水率可降至60%以下，污泥減量率穩定在98.5%以上，且隨著(zhù)穩定劑用量的增加而升高，這是由于穩定劑可以進(jìn)一步提高反應后生化剩余污泥的脫水性能。穩定劑的作用是促進(jìn)熱水解進(jìn)一步分解污泥中的胞外聚合物，從而釋放出污泥中的毛細水和吸附水，大幅度降低泥餅含水率。

綜上，確定最佳穩定劑用量為穩定劑用量/MLVSS=0.70。

2.3 反應溫度對化工污泥處理效果的影響

2.3.1 對MLVSS/MLSS的影響

在最佳穩定劑用量的條件下，考察反應溫度對化工污泥MLVSS/MLSS的影響，結果如圖6所示?？梢钥闯?，反應前污泥的MLVSS/MLSS均在60%~70%之間，而經(jīng)過(guò)穩定化處理后，污泥的MLVSS/MLSS均在20%~30%之間。當反應溫度從160℃提高到180℃時(shí)，反應后污泥的MLVSS/MLSS略有下降，這說(shuō)明提高溫度對反應后污泥MLVSS/MLSS的降低作用不明顯。該結果與生化剩余污泥直接熱水解的結果一致，隨著(zhù)溫度的提高，反應后污泥的MLVSS/MLSS略有下降。

2.3.2 對化工污泥穩定化率的影響

在最佳穩定劑用量條件下，反應溫度對化工污泥穩定化率的影響見(jiàn)圖7。當反應溫度從160℃升高到170℃時(shí)，污泥穩定化率明顯提高，這說(shuō)明升高溫度有助于提高污泥穩定化率；當反應溫度在170~180℃之間變化時(shí)，污泥穩定化率變化不大。

2.3.3 對化工污泥減量率的影響

在最佳穩定劑用量的條件下，反應溫度對化工污泥減量率的影響如圖8所示?？梢钥闯?，在反應溫度從160℃提高到180℃的過(guò)程中，污泥減量率略有升高，這說(shuō)明提高反應溫度有助于提高污泥減量率。當反應溫度在160~170℃之間時(shí)，泥餅含水率在60%以上，繼續提高反應溫度，泥餅含水率進(jìn)一步降低，當反應溫度達到175℃時(shí)，泥餅含水率降至60%以下。王治軍等人利用熱水解得出相似結果。

綜上，確定最佳反應溫度為175℃。

2.4 反應時(shí)間對化工污泥處理效果的影響

2.4.1 對MLVSS/MLSS的影響

在最佳穩定劑用量和反應溫度條件下，考察不同反應時(shí)間對化工污泥MLVSS/MLSS的影響，結果如圖9所示?？梢钥闯?，隨著(zhù)反應時(shí)間的縮短，反應后污泥的MLVSS/MLSS略有升高，但均在30%以下，這說(shuō)明在反應時(shí)間為1.5h以上時(shí)，該技術(shù)可大幅度降低污泥中的有機物含量。

2.4.2 對化工污泥穩定化率的影響

在確定穩定劑用量和反應溫度的條件下，不同反應時(shí)間對化工污泥穩定化率的影響如圖10所示?？梢钥闯?，隨著(zhù)反應時(shí)間的縮短，污泥穩定化率略有下降，這說(shuō)明延長(cháng)反應時(shí)間可提高污泥穩定化率；但同時(shí)發(fā)現，反應時(shí)間在2~2.5h范圍內變化時(shí)，污泥穩定化率變化不明顯，均在60%以上。

2.4.3 對化工污泥減量率的影響

在確定穩定劑用量和反應溫度的條件下，不同反應時(shí)間對化工污泥減量率的影響如圖11所示?？梢钥闯?，隨著(zhù)反應時(shí)間的縮短，泥餅含水率不斷升高，當反應時(shí)間在2h以上時(shí)，泥餅含水率均值在60%以下；當反應時(shí)間為1.5h時(shí)，泥餅含水率均值大于60%。污泥減量率隨反應時(shí)間的降低變化不大，均保持在98%以上，這是由于污泥含水率在60%左右時(shí)，再繼續小幅度（5%）降低含水率對污泥減量效果影響不大。

綜上，確定最佳反應時(shí)間為2h。

2.5 最佳條件下生化污泥的處理效果

在最佳處理條件下，即在穩定劑/MLVSS=0.70、反應溫度為175℃、反應時(shí)間為2h的條件下，化工生化剩余污泥的穩定化率可達到66%以上，減量率達到98.9%以上，處理后泥餅含水率在60%以下；污泥脫水液pH呈中性，BOD5/COD在0.3以上，屬于易生化處理的污水，且該股水量較少，可以直接送至污水廠(chǎng)進(jìn)行處理。

3、結論

石科院自主研發(fā)的剩余污泥穩定化技術(shù)可有效處理化工生化剩余污泥，污泥穩定化率可達到66%以上，污泥減量率可達到98%以上，處理后泥餅含水率在60%以下。最佳處理條件如下：穩定劑/MLVSS=0.70，反應溫度為175℃，反應時(shí)間為2h。（來(lái)源：中國石化石油化工科學(xué)研究院）