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印染行业是佛山市重要产业,也是佛山工业废水的主要来源。印染废水色度大、有机物浓度高、碱性强、水质水量变化大,是较难处理的工业废水。印染废水处理产生大量的剩余污泥,含有染料、浆料、助剂等,成分复杂,其中染料的结构具有硝基和氨基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属,具有较大毒性。目前佛山市印染废水处理厂的污泥处理大多只有简单的浓缩、脱水工艺,而后外运处置。污泥经常规脱水处理后含水率在80%左右,容量大、松软、土工强度差,在堆放和运输过程中易腐败、有恶臭。印染污泥污染问题已经成为佛山市的一个重要工业污染问题。 本文以佛山市印染废水污泥为研究对象,研究了印染污泥的污染特性;研究了印染污泥掺煤混烧过程中的污染排放特性与环境影响,并探索性研究了印染污泥固化处理技术与应用。具体的研究内容及主要结果如下: (1)印染污泥的污染特性研究。调研了佛山市印染废水污泥的产生量,对佛山市典型污泥样品进行了采样分析,主要包括含水率、有机质以及重金属的污染情况,并参照国家相应标准(农用、填埋、焚烧)进行了评价。结果表明:印染厂污泥外观大多呈黑色或棕黄色,其含水率和有机质含量均较高。对比农用污泥污染物限值(GB4284-84)和城镇污水处理污泥处置混合填埋用泥质标准(GB/T23485-2009),印染污泥中重金属Cr、Ni、Cu、Zn含量均存在不同程度的超标。污泥浸出毒性试验表明,浸出率最大的三种元素为Zn、Ni、Cd,浸出液中重金属浓度除极个别情况外,大部分重金属浓度都很低,远远低于危险废物浸出毒性限值(GB5085.3-1996)。 (2)印染污泥掺煤混烧过程的环境安全性研究。开展了印染污泥掺煤混烧过程中重金属含量变化研究,以及对于焚烧飞灰和炉渣的重金属浸出毒性的分析测定,测定了烟道气中的二噁英的污染水平,对现有的印染污泥掺煤混烧设施的环境安全性进行了初步的评估。印染废水污泥掺煤焚烧过程中的污染排放特性与环境影响分析研究表明:焚烧可以在很短的时间内大大缩小污泥体积,但是污泥焚烧的同时产生了大量的二次污染物,如炉渣、飞灰、二恶英等。通过对污泥焚烧过程中重金属的含量变化研究,表明,除Hg外,飞灰中的其余7中重金属的浓度均远远高于炉渣中的浓度,其中,重金属Zn和As的浓度更是超过了城镇污水处理厂污泥处置农用泥质(B级污泥)(C J/T309-2009)的浓度限值。污泥焚烧飞灰及炉渣的浸出毒性实验表明,污泥和炉渣的浸出液中大部分重金属浓度都很低,远低于危废浸出毒性的限值,其中Hg未检出,飞灰的浸出液中的重金属浓度较高,其中重金属Zn的浸出浓度高达73.18 mg/L,超出标准GB5085.3-1996,属于危险废物。对印染污泥的焚烧可行性研究显示,实验测得该印染污泥的干基高位热值为6320 KJ/Kg,属于较低水平。通过对现已开展的掺煤焚烧试验烟道气中二恶英类污染物的分析表明,焚烧产生的二恶英浓度范围在0.0125~0.022ngTEQ/m3,远低于我国生活垃圾焚烧炉污染物排放限值和污泥焚烧炉污染物排放限值(1.0 ngTEQ/Nm3),也低于欧盟标准(0.1 ngTEQ/Nm3)。 (3)印染污泥固化处理技术研究。以佛山市印染污泥为试验用泥,分别对石灰、粉煤灰以及污泥焚烧灰这三种无机材料对污泥固化效果进行比较分析,研究了单一及复合不同无机材料的固化效果,通过正交试验,确定最合适的污泥固化配方,进行了污泥固化后土力学性能及环境安全性的测定,包括抗剪强度、抗压强度以及固化块浸出毒性的测定,并且通过分析污泥固化块的化学组成及机构变化,探讨了污泥固化的基本机理。结果表明:采用石灰、粉煤灰和污泥焚烧灰为固化材料处理印染污泥,其中石灰对印染污泥固化效果最为显著。通过正交实验,结合经济性考虑,确定最适掺量为污泥-石灰-粉煤灰-焚烧灰1∶0.08∶0.8∶0.5,其固化块养护7天后抗压强度可达556KPa,粘聚力可达71Kpa,能够充分满足填埋的土工力学强度要求。浸出毒性试验表明,污泥固化块浸出液中的重金属含量较原印染污泥浸出液有所下降,固化剂的掺入对污泥重金属起到良好的固定作用。固化块浸出液中所有重金属元素浓度均满足GB5085.3-2007中的相关标准。SEM、XRD及EDS分析结果显示,与原污泥相比,固化污泥中碳酸钙、水化硅酸钙等物质明显增加,有利于提高固化强度。