印染污泥厌氧消化过程强化及其对重金属稳定性影响研究

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中国的纺织行业在世界上占据重要地位,纺织行业产生大量印染废水,废水处理过程中产生的印染污泥产量高、危害大,从而实现其稳定化、减量化及资源化是印染行业亟待解决的难题之一。目前,对印染污泥的处理处置大都借鉴市政污泥处理处置技术,其中厌氧消化技术因其可产生甲烷清洁能源而备受行业青睐。本文探究了采用游离亚硝酸(FNA,Free nitrous acid)预处理对印染污泥厌氧消化的过程强化,探明了通过添加高品质碳源作为共消化基质对印染污泥厌氧消化的性能影响,揭示了印染污泥厌氧消化过程锌、铜、铬和镍四种重金属的形态转移。得到如下结论:
  (1)FNA预处理可以强化印染污泥厌氧消化性能。用FNA预处理初沉池和二沉池印染污泥,处理后SCOD、蛋白质和多糖等大分子物质浓度提高,且随着FNA浓度的提高,预处理效果愈加明显。对于初沉池污泥和二沉池污泥,当FNA浓度=2.31mg/L时,预处理后的蛋白质分别提高124%和46%,多糖分别提高38%和46%。预处理后的印染污泥再进行厌氧消化对有机物的去除效率和累计甲烷产率均高于未经预处理的相应值:当FNA浓度=2.31mg/L时,初沉池和二沉池对有机物去除率分别为53%和48%;累计甲烷产率分别达到327L CH4/kg VS和377L CH4/kg VS(比未经预处理的产气率分别高1.8倍和1.4倍)。
  (2)印染污泥和豆渣厌氧共消化系统高效稳定,最佳TS混合比例为1∶1。印染污泥与豆渣厌氧共消化系统pH稳定在7.7~7.8,氨氮≤250mg/L;当TS=1∶1时,SCOD去除率可高达64%(单独印染污泥和单独豆渣去除率分别为47%和48%);累积甲烷产率可高达503CH4/kg VS(单独印染污泥和单独的豆渣分别为435L CH4/kgVS和408L CH4/kg VS)。
  (3)厌氧共消化能增强印染污泥内重金属的稳定性。印染污泥中镍的水溶态、可交换态和碳酸态(此三态总称为不稳定态)占52%,铜、铬和锌的不稳定态都占50%不到。可知,镍的稳定性最差,铜、铬和锌较稳定。印染污泥厌氧消化后,镍的不稳定态占48%,稳定态占52%,说明消化后的镍主要以稳定态存在;其余三种重金属依旧保持稳定态,说明厌氧消化能改善重金属镍的稳定性。添加豆渣与印染污泥厌氧共消化(TS=1∶1)后,镍的不稳定态占42%,铜、铬和锌的不稳定态占15%、24%和10%,四种重金属经厌氧共消化后,稳定性显著改善。此外,Ni在厌氧消化过程中的潜在迁移能力最强,评价指标(不稳定态/稳定态)由1.43降至1.08,降幅最高。
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