造紙污泥成分特性及處置措施分析

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摘要：造紙企業(yè)廢水處理站會(huì)產(chǎn)生大量污泥，本文通過對(duì)污泥有害成分的監(jiān)測(cè)分析，明確污泥性質(zhì)，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)原料、生產(chǎn)工藝對(duì)造紙廢水處理站污泥的主要特性及最終處置方式進(jìn)行分析、探討，結(jié)果表明，采取焚燒法處置造紙廢水處理站污泥是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益相統(tǒng)一的最佳途徑。

關(guān)鍵詞：造紙污泥；性質(zhì)鑒別；熱解特性；焚燒

河南省某廢紙制漿造紙企業(yè)，年產(chǎn)牛皮箱板紙18萬噸、高強(qiáng)瓦楞紙19萬噸，建有日處理16000噸的污水處理站一座，污泥產(chǎn)生量約為30600噸/年（絕干）。如何有效、低成本地處理污水處理站所產(chǎn)生的大量污泥，一直是困擾企業(yè)發(fā)展的重要問題。本文通過對(duì)污泥有害成分的監(jiān)測(cè)，明確污泥性質(zhì)，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)原料、生產(chǎn)工藝分析污泥的特性，并根據(jù)國(guó)家和地方有關(guān)政策和要求，對(duì)造紙廢水處理站污泥的最終處置方式進(jìn)行探討。

1污泥來源及主要成分

1.1污泥來源

該企業(yè)污水處理工藝為“預(yù)處理+初沉+生化處理+氣浮”。污泥來源主要分為三部分，分別為初沉池產(chǎn)生的生污泥，主要成分由粗纖維、木素、泥沙雜質(zhì)等組成；生化處理產(chǎn)生的剩余污泥，主要成分為微生物、微生物自身氧化殘余物、廢水中未降解的有機(jī)物和無機(jī)物；氣浮池產(chǎn)生的化學(xué)污泥，主要是高分子混凝劑聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺等與水中的污染物反應(yīng)生成的沉淀物。

1.2污泥主要成分及特性

1.2.1污泥組成成分顯微鏡觀察顯示，廢紙制漿造紙污泥顆粒顯棕褐色，呈團(tuán)絮狀結(jié)構(gòu)，包含部分后生生物，例如線蟲、浮游甲殼動(dòng)物等。經(jīng)檢測(cè)化驗(yàn)分析，污泥未干化處理前含水率為64.75%，pH值為6.8，粗纖維含量為23.02%，木素含量為11.96%，污泥顆粒的中位徑為35.4μm左右；105℃烘干干燥后含水率為2.20%，有機(jī)物含量為28.03%，無機(jī)物含量為69.77%。干化后污泥主要化學(xué)成分見表1。［1］

1.2.2污泥的熱解特性污泥的熱解特性直接決定了污泥是否能夠焚燒或者摻煤燃燒。根據(jù)熱解試驗(yàn)結(jié)果，污泥熱解共分為4個(gè)階段：（1）水分析出階段，溫度為30℃～150℃，質(zhì)量損失2.2%，主要來源為干污泥中殘留水分蒸發(fā)。（2）有機(jī)物質(zhì)析出階段，溫度為150℃～600℃，質(zhì)量損失28.03%。溫度超過200℃以后，污泥分解加速，在314℃時(shí)熱分解速率達(dá)到峰值，主要因?yàn)槲勰嘀邪肜w維素、纖維素、木素等有機(jī)物分解為小分子氣體和大分子可冷凝揮發(fā)物造成質(zhì)量損失。（3）礦物質(zhì)分解階段，溫度為600℃～700℃，質(zhì)量損失16.33%，這是由于造紙污泥中礦物填料分解引起質(zhì)量損失。（4）灰分殘留階段，溫度達(dá)到700℃以上，由于這個(gè)階段污泥熱解殘?jiān)馁|(zhì)量基本保持穩(wěn)定，殘余質(zhì)量為53.86%。根據(jù)分析結(jié)果，污泥105℃干燥后含水率為2.2%，低位發(fā)熱值為2295～2650kcal/kg，有機(jī)物含量為28.03%，無機(jī)物含量為69.84%，灰分含量為53.86%。灰分中主要化學(xué)成分見表2。［2］

2污泥性質(zhì)鑒別

首先對(duì)該企業(yè)污水處理站污泥按照《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）［3］要求進(jìn)行采樣、監(jiān)測(cè)，判定是否為危險(xiǎn)廢物。然后按照《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18599-2001）［4］要求對(duì)污泥進(jìn)行采樣、監(jiān)測(cè)，判定屬于“第Ⅰ類”或“第Ⅱ類”工業(yè)固體廢物。

2.1危險(xiǎn)廢物鑒別

2.1.1鑒別監(jiān)測(cè)因子根據(jù)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）［3］進(jìn)行“無機(jī)元素及化合物”“非揮發(fā)性有機(jī)化合物”“揮發(fā)性有機(jī)化合物”三大類的全因子監(jiān)測(cè)，不監(jiān)測(cè)“有機(jī)農(nóng)藥類”。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：無機(jī)元素及化合物（銅、鋅、總鎘等）、非揮發(fā)性有機(jī)化合物（硝基苯、二硝基苯、苯酚等）、揮發(fā)性有機(jī)化合物（苯、甲苯、乙苯等）。

2.1.2鑒別結(jié)果污泥危險(xiǎn)廢物鑒別結(jié)果見表3。對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）［3］，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，該造紙企業(yè)污泥中所有監(jiān)測(cè)指標(biāo)均未超過《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）［3］中的標(biāo)準(zhǔn)限值要求，污泥不屬于危險(xiǎn)廢物。

2.2一般固廢的鑒別

2.2.1鑒別監(jiān)測(cè)因子按照《固體廢物浸出毒性浸出方法翻轉(zhuǎn)法》（GB5086.1-1997）［5］規(guī)定方法進(jìn)行浸出實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：pH、色度、COD、BOD5、SS、總汞、總鎘、總鉻、六價(jià)鉻、總砷、總鉛、總鎳、總銅、總鋅、苯酚、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、總有機(jī)碳（TOC）、糞大腸菌群數(shù)。

2.2.2鑒別結(jié)果一般固廢鑒別結(jié)果見表4。對(duì)照《一般工業(yè)固體廢物儲(chǔ)存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18599-2001）［4］要求，污泥樣品的各項(xiàng)指標(biāo)均低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）［6］最高允許排放濃度的限值要求，因此該污泥屬于Ⅰ類一般固體廢物。

3污泥處置途徑探討

3.1衛(wèi)生填埋

根據(jù)《生活垃圾填埋場(chǎng)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）［7］的規(guī)定，一般工業(yè)固廢經(jīng)過處理后，按照《固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法》（HJ/T300-2007）［8］相關(guān)要求制備的浸出液，如果其危害成分質(zhì)量濃度低于浸出液污染物濃度限值，則可以進(jìn)行填埋處置。浸出液污染物濃度限值具體見表5。由表4、表5對(duì)比可知，該企業(yè)污泥浸出液的浸出毒性各指標(biāo)均遠(yuǎn)低于《生活垃圾填埋場(chǎng)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）［7］規(guī)定的污染物限值，符合生活垃圾填埋場(chǎng)填埋處置入場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)。但是，由于該企業(yè)污泥產(chǎn)生量較大，進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)處置會(huì)占用填埋場(chǎng)大量庫(kù)容，填埋成本會(huì)非常高。

3.2一般工業(yè)廢物處置場(chǎng)堆放

公司污水處理站污泥為I類一般工業(yè)固體廢物，可以按照《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18599-2001）［4］要求將污泥運(yùn)送至一般工業(yè)固廢處置場(chǎng)進(jìn)行堆放，同樣會(huì)受到場(chǎng)地、成本等條件制約。

3.3污泥焚燒處置綜合利用

3.3.1污泥焚燒綜合利用可行性造紙污泥焚燒處置的原理是利用污泥有機(jī)成分較高，有一定熱值的特點(diǎn)，將污泥置于在焚燒爐內(nèi)進(jìn)行高溫燃燒，將污泥中的有毒有害物質(zhì)在高溫下氧化、熱解，對(duì)污泥泥質(zhì)有一定的要求。污泥焚燒泥質(zhì)要求一覽表見表6。該污泥未干化處理前的含水率為64.75%，干化后含水率約為38.1%，pH值為6.8，揮發(fā)分為41.22%，滿足焚燒的條件。

3.3.2污泥綜合利用環(huán)保效益企業(yè)污泥絕干污泥量為30600t/a，該造紙污泥絕干狀態(tài)下的低位發(fā)熱值熱值為2295～2650kcal/kg，目前公司所使用的原煤熱值為5560kcal/kg，則公司30600t造紙污泥所產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于12630.7t燃煤所產(chǎn)生的熱量，計(jì)算方式如下：30600t×2295kcal÷5560千卡≈12630.7t綜合以上分析，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來講，按照《固體廢物處理處置工程技術(shù)導(dǎo)則》（HJ2035-2013）

［9］中“固體廢物處理應(yīng)按照減量化、資源化、無害化”的要求，采取焚燒法處置造紙污泥是能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益相統(tǒng)一的最好方式。

參考文獻(xiàn)：

［1］張茹，韓卿，侯彤梅.OCC制漿造紙污泥基礎(chǔ)特性的研究［J］.中國(guó)造紙，2014（4）：8-13.

［2］張茹.OCC制漿造紙污泥填充聚氯乙烯復(fù)合材料的研究［D］.西安：陜西科技大學(xué)，2014.

［3］GB5085.3-2007.危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別［S］.

［4］GB18599-2001.一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［5］GB5086.1-1997.固體廢物浸出毒性浸出方法翻轉(zhuǎn)法［S］.

［6］GB8978-1996.污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［7］GB16889-2008.生活垃圾填埋場(chǎng)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［8］HJ/T300-2007.固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法［S］.

［9］HJ2035-2013.固體廢物處理處置工程技術(shù)導(dǎo)則［S］.

作者：王冰 洪世杰 陳云臻 周春華 單位：漯河市環(huán)境科學(xué)技術(shù)研究所