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    超聲波技術在造紙生化污泥減量化處理中的應用
    中國紙業網造紙廠設備:2020-11-3 23:43:31 造紙機械|衛生紙機|銅版紙|瓦楞紙|造紙污泥處理
      近年來,隨著水處理技術的發展,越來越多的造紙企業采用較為先進的生物法污水處理工藝來降低COD,使得造紙生化污泥量占總污泥量的比例越來越高,初沉污泥比例下降,二沉污泥(生化污泥)比例大幅度提高。生化污泥量的增加造成常規機械脫水設備對最終污泥池的污泥脫水難度提高,超聲波技術在污泥減量化方面的應用將會改善生化污泥處理難度大的問題。

     

    1 生化污泥的性能特點及減量要求

    活性污泥法污水處理技術已被廣泛應用,但也存在一些工藝不足,將會產生大量的生化污泥。造紙生化污泥來自于污水經生化處理后的二沉池,主要以微生物尸體及代謝產物為主,含水質量分數高、易腐敗變質、產生異味,并且含有多種污染物質。沉淀池生化污泥濃度一般為2%左右的較低濃度,經機械脫水后的含水率仍在80%左右。生化污泥含水率高主要原因是自由水分少、結合水分多;細胞內水均為結合水,常規機械脫水難以去除。

    在污泥處理處置領域,污泥含水率是一個關鍵指標,含水率越高處理難度越大?,F有高含水率污泥處理的費用較高,經濟性差。降低污泥含水率,就需要降低生化污泥的總量。減少污泥量,合理有效利用資源,就迫切需要綠色經濟實用的處理技術支持,依靠一套先進的污泥處理系統,將污泥中含的有機物經有效處理后轉變為資源,達到污泥的無害處理和資源利用的雙重目的。污泥在無害處理和資源利用時,也必將進行污泥減量工藝技術處理。因此,開發新的預處理工藝和設備符合市場實際需求。污泥減量處理是通過物理機械、化學調制、生物介入等措施,通過降低微生物的產出率和氧化分解作用,減少生物固體量,實現污泥的減量化處理。

     

    2  超聲污泥破碎實驗

    2.1實驗目的

    (1)驗證超聲波對污泥減量的可行性。(2)超聲波污泥處理效果。(3)數據分析,選擇最佳工藝路線。

    2.2實驗方法

    (1)實驗設備:超聲波污泥減量小型實驗設備(功率5kW,頻率20kHz)。(2)實驗材料:造紙廠二沉池污泥。(3)實驗儀器:分析天平、電烘箱、馬弗爐、COD測試設備。

    2.3實驗結果

    (1)污泥含水率測定結果為98.86%,有機物含量為55%。

    (2)污泥外觀變化如圖1~圖3所示。

    (3)COD、TN、TP化驗結果:污泥經10000r/min離心處理5min,取上清液測定COD、TN、TP值,見表1。


    2.4結果分析

    (1)紙廠二沉池污泥含水率測定樣測定結果為98.86%,相比市政污水廠的二沉池污泥數據偏低。

    (2)污泥經10000r/min離心處理5min,污泥上清液顏色隨超聲時間的增加逐漸加深;經沉淀3h,污泥上清液顏色變化更為明顯。

    (3)電鏡圖顯示超聲0.5min污泥顆粒變小,1mim能在顯微鏡圖中找到微生物殘體。

    (4)COD、TN、TP測試結果表明:隨超聲污泥處理時間的增加,上清液COD、TN、TP濃度增加。未超聲污泥離心上清液碳氮磷比例為37∶4∶1;經超聲處理0.5min后,離心上清液碳氮磷比例為86∶9∶1;經超聲處理1min后,離心上清液碳氮磷比例為89∶8∶1,易于微生物吸收降解。

    綜上分析:紙廠二沉池污泥的微生物含量高,超聲污泥破壁效果好,部分二沉池污泥通過超聲波處理后回流至生化池,能實現較理想的污泥減量效果。

     

    3  超聲波污泥減量化技術在紙廠的應用

    3.1工藝流程設計

    如圖4所示,根據超聲波工作機理,結合造紙廠二沉池回流污泥的工藝特點,采用在污泥回流管道式施加超聲波工藝,這樣對于污泥量較大的大型紙廠,可多條處理生產線并聯運行。紙廠二沉池污泥的一部分回流至生化池維持生化系統的微生物濃度,一部分作為剩余污泥經污泥脫水后排出系統外。在回流管道上施加超聲波,超聲波將剩余污泥的30%~50%破壁處理,作為營養物質回流到生化池,被耗氧菌自身內源呼吸氧化分解,通過逐步增大回流污泥流量,減少外排污泥量,從而徹底減少系統外排污泥總量。


    3.2工藝應用原則及優勢

    超聲波技術應用優勢在于不改變紙廠現有水處理工藝,不額外增加大型設備。

    工藝設計可遵循以下幾個原則:

    (1)對紙廠污水廠的改造,應盡可能不影響日常的工藝運行。(2)污泥減量采用環境友好型的物理方法,不使用污染環境的化學藥劑。(3)僅在污泥回流管道上增加超聲波裝置,可隨時開啟或停用超聲波。(4)根據紙廠污水處理實際運行情況,需考慮在污泥濃縮池后設置超聲波污泥減量及碳源補充系統,處理后的剩余污泥回流到生化處理工藝的生化池,破解的微生物作為補充碳源,增強反硝化脫氮能力,提高總氮去除效果并實現污泥減量。

     


    4 應用前景及經濟社會效益

    我國紙廠每年產生污泥量巨大,如能大幅度減少污泥的產生量,必將減輕當前的環保壓力,減緩填埋場的壓力,符合經濟社會發展走向和企業實現治理污染確保環境安全的長遠目標。超聲波污泥減量化系統占地面積小,系統應用過程中不產生新的污染,改善區域環境質量,可減少污泥處理廠的剩余污泥排放量30%左右。以日處理2萬t污水為例,按每天產10t含水率80%的污泥計算,每天可減少污泥排放量3t;同時,可以節省其相應的污泥處理處置和運輸等費用,經濟效益和社會效益明顯。

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