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(xù)發(fā)展的環(huán)保難題�；なＳ辔勰喑：形⑸镆种瞥煞�，傳統(tǒng)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(wěn)定，有機污染物一直處于一個動態(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研究院（簡稱石科院）通過十幾年的探索，開發(fā)出一種化工生化剩余污泥穩(wěn)定化技術，并成功開展了工業(yè)側線試驗。該技術通過破壞生化剩余污泥的膠體結構，將有機物轉移到液相中，實現(xiàn)污泥的減量化和穩(wěn)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(wěn)定化技術，開展工業(yè)側線試驗。
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(wěn)定化技術工藝流程如圖1所示。生化系統(tǒng)濃縮池污泥排口與污泥穩(wěn)定化裝置污泥進口管連接，濃縮污泥經(jīng)螺桿泵進入換熱器，與加入的污泥穩(wěn)定劑一同升溫，然后進入反應器進行反應，產(chǎn)物進入分離器進行固液分離，分離出的殘留固相經(jīng)過脫水，再由螺桿外輸裝車，上清液則經(jīng)管道輸送至污水處理系統(tǒng)，與污水混合后進行生化處理。該裝置為撬裝式，運輸和安裝都十分方便，具有操作簡單、管理方便的特點，并且裝置運行自動化程度高，主要工藝參數(shù)全部采用自動控制。
1.2 試驗材料
以中南某化工廠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，毛細吸水時間（CST）為272~295s。吳春旭等人選取我國南北方地區(qū)各5座典型的污水處理廠，對污泥基本性質(zhì)進行分析，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�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：開車試運行；3月27日—6月3日：連續(xù)工業(yè)側線試驗。連續(xù)工業(yè)側線試驗期間主要考察穩(wěn)定劑用量、反應溫度、反應時間對化工生化剩余污泥穩(wěn)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(wěn)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)
側線試驗期間，每天監(jiān)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(wěn)定，故從3月27日開展連續(xù)工業(yè)側線試驗。
2.2 穩(wěn)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℃、反應時間為2h的條件下，考察不同穩(wěn)定劑用量對化工污泥MLVSS/MLSS的影響，重點監(jiān)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�？梢钥闯觯磻笆Ｓ辔勰嗟�MLVSS/MLSS穩(wěn)定在70%左右，而反應后污泥的MLVSS/MLSS大幅下降。當穩(wěn)定劑用量為0時，反應后污泥的MLVSS/MLSS在40%左右，這說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，進而使得污泥MLVSS降低；當穩(wěn)定劑用量/MLVSS=0.35時，反應后污泥的MLVSS/MLSS在30%左右，這說明穩(wěn)定劑和熱處理可協(xié)同降低污泥中的有機物含量；當穩(wěn)定劑用量/MLVSS繼續(xù)提高到0.38~0.63時，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一步降低；當穩(wěn)定劑用量/MLVSS提高到0.70~0.95時，反應后污泥的MLVSS/MLSS降至20%左右。以上數(shù)據(jù)表明，使用穩(wěn)定劑后，反應后污泥的MLVSS/MLSS可以從40%降至20%，穩(wěn)定劑在降低污泥中有機物含量上起關鍵作用。
2.2.2 對化工污泥穩(wěn)定化率的影響
在反應溫度為180℃、反應時間為2h的條件下，考察穩(wěn)定劑用量對污泥穩(wěn)定化率的影響，結果如圖4所示�？芍勰喾�(wěn)定化率均值隨穩(wěn)定劑用量的增加而升高，在不加入穩(wěn)定劑的條件下，污泥穩(wěn)定化率可以達到41%，這說明僅通過高溫，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入液相；當穩(wěn)定劑用量/MLVSS從0提高到0.35時，污泥穩(wěn)定化率均值從41%提高到51%，這說明投加穩(wěn)定劑可以提高污泥穩(wěn)定化率；當穩(wěn)定劑/MLVSS從0.35提高到0.38時，污泥穩(wěn)定化率均值從51%提高到63%；當穩(wěn)定劑/MLVSS繼續(xù)提高到0.63時，污泥穩(wěn)定化率變化不大；當穩(wěn)定劑/MLVSS繼續(xù)提高到0.70時，污泥穩(wěn)定化率提高到70%以上；當穩(wěn)定劑/MLVSS從0.70提高到0.95時，污泥穩(wěn)定化率變化不大，穩(wěn)定在70%以上，最高可達到73%。以上說明，投加穩(wěn)定劑后，反應后污泥穩(wěn)定化率可以從41%提高至73%，穩(wěn)定劑在提高污泥穩(wěn)定化率上起關鍵作用。
2.2.3 對化工污泥減量率的影響
污泥減量率是評價污泥處理效果的關鍵指標，影響剩余污泥減量率的因素主要是進反應器污泥質(zhì)量和壓濾機出口污泥質(zhì)量，其中進反應器污泥質(zhì)量與污泥流量有關，壓濾機出口污泥質(zhì)量與泥餅含水率有關。在反應溫度為180℃、反應時間為2h的條件下，穩(wěn)定劑用量對污泥減量率的影響如圖5所示�？梢钥闯觯黾臃�(wěn)定劑用量可以降低泥餅含水率，當不使用穩(wěn)定劑時，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(wěn)定劑后，泥餅含水率可降至60%以下，污泥減量率穩(wěn)定在98.5%以上，且隨著穩(wěn)定劑用量的增加而升高，這是由于穩(wěn)定劑可以進一步提高反應后生化剩余污泥的脫水性能。穩(wěn)定劑的作用是促進熱水解進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(wěn)定劑用量為穩(wěn)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(wěn)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)過穩(wěn)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，反應后污泥的MLVSS/MLSS略有下降，這說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(wěn)定化率的影響
在最佳穩(wěn)定劑用量條件下，反應溫度對化工污泥穩(wěn)定化率的影響見圖7。當反應溫度從160℃升高到170℃時，污泥穩(wěn)定化率明顯提高，這說明升高溫度有助于提高污泥穩(wěn)定化率；當反應溫度在170~180℃之間變化時，污泥穩(wěn)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(wěn)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�？梢钥闯觯诜磻獪囟葟�160℃提高到180℃的過程中，污泥減量率略有升高，這說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，泥餅含水率在60%以上，繼續(xù)提高反應溫度，泥餅含水率進一步降低，當反應溫度達到175℃時，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(wěn)定劑用量和反應溫度條件下，考察不同反應時間對化工污泥MLVSS/MLSS的影響，結果如圖9所示�？梢钥闯觯S著反應時間的縮短，反應后污泥的MLVSS/MLSS略有升高，但均在30%以下，這說明在反應時間為1.5h以上時，該技術可大幅度降低污泥中的有機物含量。
2.4.2 對化工污泥穩(wěn)定化率的影響
在確定穩(wěn)定劑用量和反應溫度的條件下，不同反應時間對化工污泥穩(wěn)定化率的影響如圖10所示�？梢钥闯�，隨著反應時間的縮短，污泥穩(wěn)定化率略有下降，這說明延長反應時間可提高污泥穩(wěn)定化率；但同時發(fā)現(xiàn)，反應時間在2~2.5h范圍內(nèi)變化時，污泥穩(wěn)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(wěn)定劑用量和反應溫度的條件下，不同反應時間對化工污泥減量率的影響如圖11所示�？梢钥闯�，隨著反應時間的縮短，泥餅含水率不斷升高，當反應時間在2h以上時，泥餅含水率均值在60%以下；當反應時間為1.5h時，泥餅含水率均值大于60%。污泥減量率隨反應時間的降低變化不大，均保持在98%以上，這是由于污泥含水率在60%左右時，再繼續(xù)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(wěn)定劑/MLVSS=0.70、反應溫度為175℃、反應時間為2h的條件下，化工生化剩余污泥的穩(wěn)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進行處理。
3、結論
石科院自主研發(fā)的剩余污泥穩(wěn)定化技術可有效處理化工生化剩余污泥，污泥穩(wěn)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(wěn)定劑/MLVSS=0.70，反應溫度為175℃，反應時間為2h。（來源：中國石化石油化工科學研究院）
