超声波技术在造纸生化污泥减量化处理中的应用

张美芳 王亚静

[摘    要]造纸行业是我国国民经济的重要组成部分，近些年，造纸行业的快速发展导致大量污水产生，相对来讲，其污水COD含量普遍偏高，利用生化处理产生的污泥具有含水量高、微生物含量高的特点，无形中增加了后续处理难度，对此，越来越多的科研人员开始深入研究污泥减量化的对策，通过利用超声波技术，使这一问题得到有效解决，这也是我国造纸行业取得的新突破。基于此，文章主要围绕超声波技术在造纸生化污泥减量化处理中的应用展开讨论，希望给更多专业人士提供帮助，以减少造纸行业对生态环境的污染和破坏，为实现造纸行业可持续发展奠定基础。

[关键词]超声波技术;造纸生化污泥;处理

[中图分类号]X793 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）10–00–03

Application of Ultrasonic Technology in Reduction Treatment of

Papermaking Biochemical Sludge

Zhang Mei-fang，Wang Ya-jing

[Abstract]Papermaking industry is an important part of China's national economy. In recent years， the rapid development of the paper industry has led to a large number of sewage. Relatively speaking， the COD content of the sewage is generally high. The sludge produced by biochemical treatment has the characteristics of high water content and high microbial content， which virtually increases the difficulty of subsequent treatment. Therefore， more and more researchers begin to deepen the research In this paper， the Countermeasures of sludge reduction are studied. By using ultrasonic technology， this problem can be effectively solved， which is also a new breakthrough in China's paper industry. Based on this， this paper mainly discusses the application of ultrasonic technology in papermaking biochemical sludge reduction treatment， hoping to provide more professionals with help， so as to reduce the pollution and damage to the ecological environment of the paper industry， and lay the foundation for the sustainable development of the paper industry.

[Keywords]ultrasonic technology; papermaking biochemical sludge; treatment

在社會经济和科技快速发展的推动下，污水处理技术不断更新换代，目前来看，越来越多的造纸企业开展引入先进的生物法污水处理工艺，主要目的是为了降低污水中的COD含量，从而导致生化污泥总量持续攀升，其处理结果表现为初沉污泥比例显著下降，但是二沉污泥即生化污泥比例大幅度增加，没有达到污水处理的预期目标。随着生化污泥量的增加，造成常规机械脱水设备的最终污泥池脱水难度大，但是随着超声波技术的应用趋于成熟化，在污泥减量化方面的应用效果更加理想，大大降低了生化污泥处理的难度系数，从这一工艺的现状来看，其发展前景非常广阔。

1 生化污泥的性能特点及减量要求

在污水处理领域中，活性污泥法处理技术得到广泛运用，但实际应用过程中仍然存在一些不足，产生大量的生化污泥。对于造纸生化污泥而言，主要来源于污水生化处理后的二沉池，包含大量的微生物、代谢产物及污染物质，并且含水质量分数高，容易出现腐败变质、异味等问题。沉淀池的生化污泥一般为2%的低浓度，经过机械脱水处理后含水率仍然处于80%左右，自由水分少、结合水分多是产生生化污泥含水量高的主要原因，其中结合水是指细胞内的水，常规机械很难对其进行脱水处理。

污泥含水量是衡量污泥处理的重要指标，含水率高则处理难度越大，现阶段，含水率高的污泥处理需要耗费更高的成本，在经济方面不占据优势。如果想降低污泥含水率，首先要减少生化污泥的总量，借助绿色经济适用的处理技术，发挥技术优势，构建与其相匹配的污水处理系统，确保污水处理系统的先进性和完整性，从而将生化污泥中的有机物转化为可利用的资源，实现污泥处理与资源再利用，有效提升污泥处理的经济效益。进行污泥处理及资源资利用过程中，势必要加强污泥减量工艺技术的应用，通过开发新处理工作及系统设备，最大限度的满足市场发展的污泥处理需求，拓展更多污泥减量处理措施，比如物理机械、化学调制、生物介入等方式，以此来降低微生物的产出率，达到氧化分解的目的，有效减少生物固体量，从而达到污泥减量化处理的预期效果。

2 超声污泥破碎实验的实施过程

若想将超声波技术合理运用在造纸生化污泥减量化处理过程中，必须要进行多次实验来验证，确保超声波技术得到充分发挥，下文主要围绕超声污泥破碎实验进行阐述，从实验目的、方法、结果方面分析。

2.1 实验目的

开展这一实验的目的主要有3方面：一是验证超声波对污泥减量化的可行性;二是探索超声波的污泥处理效果;三是通过数据分析，确定最佳的污泥处理工艺流程。

2.2 实验方法

实验方法是验证实验结果的重要途径，实验人员要结合污泥处理需求开展相关实验，并且保证实验方法的合理性，确保实验结果的准确性、真实性。结合本实验的具体情况，需要提前准备超声波污泥减量小型实验设备，其工作功率为5kw、频率20000Hz;实验原材料为造纸厂二沉池污泥;辅助实验器材有电烘箱、马弗炉、分析天平及COD测试设备。采取三种污泥处理方式：未超声波处理、30s超声波处理、60s超声波处理，然后将处理后的污泥放置3h观察实验结果，通过显微镜细致观察污泥形态，得出不同的实验数据。

2.3 实验结果

经过实验数据表明：①污泥原料的含水率为98.86 %，其中有机物含量为55 %，比市政污水处理厂的二沉淀池污泥数据低很多;②通过三种污泥处理方式呈现出完全不同的效果，经过10000r/min离心处理5min的污泥，随着超声波时间的增加上清颜色逐渐加深，若经过3h的沉淀，其上清颜色变化更为明显;③经过超声30s处理的污泥颗粒变小，而经过60s处理的污泥在显微镜下可以找到微生物残体;④超声污泥处理时间越长，上清液中的COD、TN、TP浓度越高，有利于微生物的吸收和降解。经过以上实验数据可以得出，造纸厂二沉池污泥中，如果微生物含量越高，那么超声破壁的效果越理想，通常情况下，二沉池污泥经过超声波技术处理后，流回生化池，能够获得较好的污泥减量化的效果。

3 超声波污泥减量化技术在造纸厂的实际应用情况

3.1 工艺流程设计思路

结合超声波污泥处理工艺流程分析以及造纸厂二沉池回流污泥的独有特点，在污泥回流管道中加入超声波工艺，从应用成效来看是一种行之有效的方法，将其运用在生产量较大的造纸厂中，可以实现多条污泥处理生产线联合运行的模式。利用超声波污泥减量化技术，将二沉淀池的污泥进行有效处理后，通常一部分回流到生化池，为生化池提供一定浓度的微生物，维持生化池良好运行，而另外一部分在经过脱水处理后排出系统之外。将超声波身边安置在回流管道上，对剩余污泥进行破壁处理，其处理含量占据剩余污泥的30%～50 %，并且作为营养物质回流到生化池，最终被氧化分解，通过这种方式，逐渐增加回流污泥的含量，使向外排放的污泥量显著减少，直至完全取消向外排出污泥总量，这一技术的应用，使造纸厂的污泥处理更加绿色、生态，大大减少了对环境的污染，也是促进造纸厂朝向生态化方向发展的重要技术。

3.2 工艺应用优势

超声波技术作为科技时代发展的重要产物，其应用优势不仅弥补了以往造纸污泥处理的弊端，也体现在耗费成本低，不需要额外添加处理设备，这对于造纸厂的良好发展起到推动作用，有助于实现经济效益、环境效益及社会效益最大化。

3.3 工艺应用遵循的原则

为了保证超声波技术在造纸生化污泥减量化处理中合理、高效的运用，在设计工艺过程中，必须要遵循以下原则：首先，进行造纸厂污水处理工艺改造过程中，尽可能保证日常工艺的正常运行，避免对造纸厂的正常运行产生影响;①坚持可持续发展理念，以保护生态环境为核心目标，采取友好型的物理方法，最大限度的避免使用污染环境的化学试剂，从而实现经济与环境和谐发展;②只在污泥回流管道上安装超声波的相关装置，主要目的是为了方便控制超声波的使用，实现随时开启或停用超声波装置，满足污水处理需求;③综合分析造纸厂污水处理现状以及经营发展趋势，考虑是否在污泥浓缩池后设置超声波污泥减量系统以及碳源补充系统，结合实际情况进行安装，并且将处理后的剩余污泥回流至生化池，将破解微生物作为补充碳源，以提升系统反硝化脱氮能力，从而保证总氮去除效果，实践应用中不但优化和提升总氮去除能力，最终实现污泥减量化处理。只有按照以上工艺设计原则，才能将超声波技术的应用价值发挥到最大，否则都会给造纸生化污泥减量化处理效果带来负面影响，不利于污水处理能力的提升，长期下去，还会影响造纸厂的良好发展。

4 超声波技术在造纸生化污泥减量化处理中的应用前景

我国造纸厂随着社会经济发展不断到达新高度，污水产生呈现逐渐攀升的趋势，相应的污泥量也十分巨大，这也是造纸厂发展过程中所面临的新挑战、新难题。传统的污泥处理方式加剧了对生态环境的破坏，长期下去将会威胁着人类正常生存和发展，如果采取有效对策减少污泥的产生量，同时也会减轻对环保工作以及填埋工作压力，更加符合我国社会发展的理念和目标，有助于实现治理污染的预期目标，促进社会经济与自然环境的和谐发展。由此可见，将现代化的科学技术应用在造纸污泥处理过程中，是造纸行业发展的必然趋势，同样也是引领行业朝向现代化、科技化发展的充分条件。超声波技术作为时代的发展的重要产物，在各行各业中的应用范围非常广，并且应用效果显著，目前已经成为社会大众的关注焦点。超声波污泥减量化系统所需的空间小，系统应用过程中不会对环境造成二次污染，能够改善污水处理造成的环境问题，据相关数据显示，通过运用超声波污泥减量化系统，可以将造纸厂的污水处理中的剩余污泥排放量减少近30%左右。举个简单的例子，如果一个造纸厂的日污水处理量为2万t，依照每天10万t的污泥量计算，污泥含水率为80%，那么利用超声波污泥减量化处理系统，每天可以减少近3t的污泥排放量，同时节省了大量的排放污泥处理费用，包括运输等费用，这样看来，超声波污泥减量化系统对提升造纸厂的经济效益具有重大作用，也可以有效控制环境污染问题，对提升企业自身的社会效益有着很大的帮助。不难看出，超声波污泥减量化系统的应用前景非常乐观。

5 结束语

综上所述，造纸厂是我国国民经济持续稳定发展的重要组成部分，也是人们日常生活中不可或缺的构成部分，随着造纸厂的良好发展，其污水产量呈现逐年递增的趋势，不仅对生态环境造成严重的污染和破坏，还会影响造纸厂的良性发展，对此，应该加强对造纸厂污水处理技术的研究，特别是生化污泥减量化处理技术，从造纸厂污水处理现状出发，挖掘超声波技术应用的工艺流程，将剩余污泥排放量控制在理想范围内，并且随着超声波技术的创新和优化，彻底减少系统外排污泥总量，充分发挥超声波技术的优势，为实现造纸生化污泥减量化处理目标夯实基础，推动造纸行业更具生态性、科技性。

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