活性炭吸附法处理污泥热干化蒸汽的研究

北极星环保网讯:污泥热干化废水的有效处理一直是水处理行业的技术难题之一。通过采用活性炭吸附法处理污泥热干化过程中产生的蒸汽,研究其对冷凝水中COD、氨氮的去除效果同时探索了污泥脱水过程中聚丙烯酰胺的添加对污泥干化冷凝废水中氨氮含量的影响。

结果表明：聚丙烯酰胺对污泥干化冷凝废水中高浓度氨氮的影响不足3%,可以忽略不计经处理后得到的冷凝水中的COD去除效果明显活性炭添加量为30g/L时,处理后得到的冷凝水中的COD小于50mg/L（去除率高达98%）达到《污水排放综合标准》（GB8978-1996）中的一级A排放标准,同时对氨氮也有一定的去除效果,活性炭添加量为45g/L时冷凝水中氨氮的去除率也能达到70%以上。该方法处理效果显著且经济可行,为污泥热干化废水的处理提供了新的技术参考。

目前，城市污水超过90%采用活性污泥法进行处理，产生大量的剩余污泥[1]。污泥成分复杂，通常含有大量有机物，性质不稳定，易腐化发臭，若不妥善处理将对环境和人类以及动物健康造成较大的危害[2]。国内外关于污泥处理处置方法主要分2类，一是应用浓缩、脱水、干燥和焚烧等固液分离技术实现污泥的减量化；另一类是通过消化、堆肥、建材制造等有机物分解和能源资源回收再利用技术实现污泥的安定化及资源化[3-5]。

这些处理方法主要包括污泥焚烧、卫生填埋、污泥堆肥、污泥热干化等[6-8]。污泥燃烧虽然能最大限度地减少污泥体积，但有机物焚烧往往会产生有毒物质[9]。卫生填埋操作简单，适应性强，处理费用较低，但如果防渗技术不够，将会污染土壤和地下水[10]。

污泥堆肥能使污泥质地疏松，容重减小，杀死其中的病原菌和寄生虫卵，被资源化利用，但由于较高的重金属等毒性物质的含量也限制了该方法的广泛应用[11]。由于污泥热干化处理能使污泥体积和质量大幅降低，有效去除细菌和病原体，同时保持了其中的营养成分和热值[12-13]，不仅有效降低了污泥含水率，而且干化后的污泥可直接填埋或焚烧，也可进一步处理作为土壤改良剂、肥料或建材等[14]。

因此，污泥热干化在我国的应用较为普遍。但是由于高温干化过程会使污泥中的微生物裂解，脂肪、蛋白质等大分子物质水解，释放大量挥发性物质，使得冷凝水中含有大量氨氮和有机物[15]，致使干化后的冷凝废水化学需氧量（COD）、氨氮含量较高[16]。

目前，专门针对污泥干化冷凝水的生物处理技术的研究相对较少[15]，且一般的生物处理对高COD、高氨氮的废水效果不佳[17]。而针对污泥热干化蒸汽当作废气进行处理以达到降低冷凝水中COD、氨氮的研究尚未见报道。

废气的处理方法常用的有吸附法、冷凝法和热破坏法。吸附法由于具有去除效率高、能耗低、处理工艺成熟等优点，使用最为普遍[18]。活性炭吸附法是应用活性炭为吸附剂净化有机废气的方法，一方面活性炭具有疏松多孔的结构特征，比表面积大（600~1600m2/g），具有优异的吸附能力[19]；另一方面活性炭的表面有丰富的官能团，这些官能团使活性炭具有独特的化学性能，能与多种物质进行结合[20]。

污泥热干化蒸汽或废气成分大部分是有机化合物，低分子脂肪酸、胺类、醛类等，还有小部分的无机化合物及氨气等[12]，采用活性炭吸附法可能会实现有机物及氨氮的有效脱除。

本研究采用污泥热干化后冷凝废水加热蒸馏模拟污泥热干化产生的蒸汽，通过活性炭吸附试验探索冷凝水中COD、氨氮的去除效果，同时结合实际污泥进行了相关模拟实验，以期为污泥热干化废水的有效处理提供理论基础和技术支撑。

1材料与方法

1.1试验装置

试验装置采用自行设计密闭式热干化系统（图1）。装置主要分为加热、吸附、冷凝3部分。实验过程中，将污泥或冷凝废水加入到烧瓶中，用电热套加热，产生的蒸汽进入添加活性炭的玻璃管中，为防止蒸汽在玻璃管中冷凝成液体，在玻璃管外壁上缠绕一圈伴热带，废水蒸汽经活性炭吸附后进入冷凝管冷凝，经接收管流入烧杯中。该装置及流程见图1。

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