制革污泥处理及资源化利用研究进展

李晓星，陈杰，贾继章（中国皮革和制鞋工业研究院，北京100016）

制革污泥处理及资源化利用研究进展

李晓星，陈杰，贾继章
（中国皮革和制鞋工业研究院，北京100016）

摘要：制革污泥的处理及资源化利用已经越来越受到人们的重视，本文系统综述了国内外目前制革污泥的处理技术及资源化利用的研究现状和发展趋势。

关键词：制革污泥；处理；资源化利用

1　前言

制革废水的处理过程会产生大量的制革污泥。目前中国大陆地区制革污泥主要来源于一级处理形成的污泥，大约占总污泥量的85%以上，以及二级处理产生的剩余污泥，占总污泥量的15%[1]。

由于制革污泥成分复杂，并含有重金属铬和硫化物等对环境有害的物质，许多国家和地区对于制革污泥的处置现在都比较谨慎。多年来，由于各种原因，对于制革污泥一直缺乏有效的安全处置手段。如何妥善处置制革污泥目前已成为皮革工业世界性的环保课题。

2　制革污泥处理及资源化利用现状

2.1填埋

将制革污泥进行填埋处理，操作相对简单，但存在污染地下水等环境污染隐患，并需要占用大量土地。一些地方政府已经不允许制革污泥随意填埋处理，甚至不允许将污泥随意运出厂区。

2.2焚烧

将制革污泥进行焚烧，可很大程度上使得制革污泥减量，并可回收利用一定量的能源，但需要对焚烧产生的废气和废渣进行妥善的处理，以免造成环境污染。海宁皮革研究院曾将制革污泥干化造粒、除臭后，按照一定比例与煤混合焚烧，并将热能转化为电能。舒展等[2]研究了将制革污泥和煤按不同比例混合燃烧，从制革污泥与煤混烧的整个过程来看，800℃时，制革污泥含量为6%～30%时的燃尽

率并无明显降低现象，表现出的燃尽特性优于制革污泥或煤单独的燃烧特性。从燃烧温度的角度来看，制革污泥含量为6%～30%时表现出的最高燃烧温度特性优于制革污泥或煤单独的燃烧特性。上述结果都证明将制革污泥与煤混烧是可行的。杨裕泰[3]将制革污泥与烟煤混合后进行燃烧，发现可提高锅炉的热效率，但燃烧后的飞灰中的铬含量高达141 mg/kg（其中六价铬53.6 mg/kg），必须进行进一步的处理。

2.3农用

制革污泥中含有氮磷钾等元素，在对有毒有害物质进行适当处理后，可作为肥料用于农业生产。李桂菊等[4]对制革污泥进行了堆肥研究，得出了最佳工艺条件：有机质含量为20%～80%，水分含量为50%～60%，温度为50～60℃，pH值的变化范围为6～9，C/N控制在20左右。

余陆沐等[5]通过改善制革工艺，使制革污泥中的总铬含量降低到200 mg/kg以下，然后采用高效菌株制成了有机肥。路庆斌等[6]研究利用生物沥浸技术对制革污泥进行脱毒，对比研究发现，脱毒前的制革污泥可明显抑制水稻的生长，对水稻起抑制作用的是污泥中高含量的重金属铬；而脱毒后的制革污泥能促进水稻的生长，产量增加明显。Anju Patel等[7]研究了制革污泥对万寿菊生长的影响，发现万寿菊可以通过根部的吸收在一定程度上减轻制革污泥中重金属对其生长的影响。

2.4制成建材

制革污泥可以制成建材，一般是烧成砖或者是做路基材料。将制革污泥做成建材以后可使污泥中的重金属铬得到固定。但烧制过程中的高温会提高六价铬的含量，需要加以重视。姚丹等[8]研究发现在粘土中混合10%以下的制革污泥后所制得的砖质量可以达到标准GB/T5101-1998的要求，并且铬的溶出率极低。王仲军[9]研究以50%粘土、10%制革污泥、25%钢铁厂碱性熔渣、10%水的比例做成坯料，经过干燥、煅烧，制成具有较佳隔音性能的陶瓷建筑内墙保温材料。M.T.Monta觡佴s等[10]利用水泥对制革污泥进行固化，并研究了对制革污泥中铬浸出性的影响，发现使用30%或40%的不同成分水泥对制革污泥进行固化时，渗滤液的毒性最低，并且固化效果的好坏主要取决于水泥中的熟料，与添加剂无关。Piotr Celary等[11]在制革污泥中添加矿物添加剂烧制成玻璃化制品，可用作建材。

2.5制革污泥脱铬处理

对制革污泥含有的重金属铬进行妥善的去除处理，是实现制革污泥无害化和资源化利用的前提条件和基础。目前去除制革污泥中铬的常用方法是化学浸提、生物沥滤。王世梅等[12]研究发现提高生物沥滤速率的关键因素是耐酸性酵母菌在污泥中的含量，其生长情况在三价铬浓度超过500 mg/L时明显变差。丁绍兰等[13]通过试验发现pH值对制革污泥中铬的沥滤率影响很大，生物沥滤法比化学沥滤法更能有效对铬进行沥滤去除。莫创荣等[14]使用鼠李糖脂对制革污泥所含混合硫杆菌进行驯化培养，发现鼠李糖脂可以促进混合硫杆菌对硫的氧化；并且能使铬的溶出率达到83.98%。曹骏等[15]研究利用次氯酸钠去除制革污泥中的铬，浸出率达到了100%。符成龙等[16]研究用常温H2SO4浸取+热水解联合处理去除制革污泥中的铬，发现pH值是影响制革污泥中铬溶出的主要因素。梁允等[17]利用麦麸和制革污泥混合物饲养驯化黄粉虫，发现黄粉虫可用来富集剩余污泥中的铬，所得黄粉虫体内三价铬的质量浓度是原有含量的7倍多，处理后的制革污泥中铬的质量浓度下降到原有污泥的20%。Eylem Kili觭等[18]研究发现可利用植物皂苷提取制革污泥中的24%铬，远少于利用过氧化氢方法可从制革污泥中提取70%的铬，并由此推断出制革污泥有机物含量可极大影响植物皂苷从制革污泥中提取铬的效率。

2.6利用生物对制革污泥进行减量化处理

利用生物对制革污泥进行减量处理，也有所报道。孙福成等[19]研究利用水蚯蚓对制革污泥进行减量化处理，发现水蚯蚓可将制革污泥COD降低36%，SS降低20%，滤饼的含水率降低至78.5%。

2.7热解制革污泥

近年来通过将污泥进行热解以制取可燃烧利用的燃料油也成为一个研究方向。马宏瑞等[20]研究发现制革污泥的热分解主要发生在200～500℃的阶段。李桂菊等[21]研究发现碳酸钠、硫酸钠、氯化钠3

种钠盐催化剂都能降低污泥发生热解反应所需温度，并确定了钠盐催化剂的最佳投加量为污泥量的2%（以钠离子计），热解后得到油产品与生物柴油的成分类似。

2.8制革污泥的厌氧消化

制革污泥中含有一定量的有机物，可通过厌氧消化将这部分有机物转化为稳定地腐殖质和无机物，并产生可利用的甲烷气体，制革污泥中存在的寄生虫卵、致病菌等在厌氧消化过程还可被灭杀。厌氧消化是实现制革污泥稳定化、减量化、资源化的重要手段，但制革污泥厌氧消化方面的研究报道比较少。纪荣芳等[22]研究利用经制革废水驯化后的制革污泥微生物在30℃的恒温水浴中对制革污泥进行厌氧消化处理，使污泥减量28%，获得平均产量为0.083 m3/kg的可燃气体。Gregor D.Zupan觬i觬等[23]将制革污泥与制革生产中废肉屑、修边废物等混合，用市政污泥做种泥，在55℃进行厌氧消化反应，耗时100天，发现温度对甲烷的产生影响很大，反应器中的温度降低4.4℃时会导致沼气产量下降25%，而铬含量及盐含量对产甲烷未见显著影响。

2.9对制革污泥进行干燥、脱水

制革污泥中水分含量很高，通过对制革污泥进行干燥脱水，可以大幅减少污泥的体积，并方便对制革污泥进行进一步的处理。朱晓琬等[24]研究发现制革污泥在干燥过程中会释放出氨气、挥发性有机酸（甲酸、丙酸）和烷烃（庚烷）等挥发性有机物，干燥后的制革污泥热值有一定程度的提高。邬旭东等[25]研究发现微波技术在制革污泥的干化上有较大的发展空间，可在很短时间内大幅度降低制革污泥的含水量（从73.34%降低至3.31%）。温祖谋[26]研究发现制革污泥干化物可用作路基材料，但成本比较高。罗海健等[27]研究发现微波预处理可提高制革污泥的絮凝脱水性能，可使沉降速率（SV30）、毛细吸水时间（CST）和污泥比阻（SRF）分别降低25.0%、48.9% 和34.7%。A.Biasin等[28]研究了制革污泥的自加热干燥过程，指出加入FeS可加速反应的进行。

2.10从制革污泥中提取微生物

除了从制革污泥中得到甲烷和燃料油，还可从中提取其它可供利用的资源。马宏瑞等[29]从制革含铬污泥中筛选得到一株产脂肪酶的真菌，并优化了最佳发酵条件。

2.11制革污泥的超临界水氧化处理

Daoan Zou等[30]研究了利用超临界水氧化处理对制革污泥进行处理，发现可使制革污泥的化学需氧量（COD）的去除率达96%，还可去除制革污泥中98%以上的铬。

3　结语

由于多种原因，多年来我国皮革行业十分重视制革废水的治理，而对制革污泥的妥善处置重视不足，这一点在各地制革废水处理厂的建设上体现得尤其明显。随着国家环保法规的不断完善，制革污泥带来的污染问题也越来越被人们所重视。污泥的臭味，污泥中含有的重金属、硫化物、细菌、病毒等给人们带来了困扰。制革污泥处理及资源化技术的研发将是皮革行业环境保护重点研究方向之一，能否实现制革污泥无害化、减量化、资源化关系到皮革行业的现在和未来。

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Research Progress in Treatment and Resource Utilization of Tannery Sludge

LI Xiao-xing, CHEN Jie,JIA Ji-zhang
(China Leather and Footwear Industry Research Institute, Beijing 100016, China)

Abstract:The treatment and resource utilization of tannery sludge has attracted more and more attention. In this paper, the present research status and development trends of treatment and resource utilization technology of tannery sludge were summarized.

Key words:tannery sludge; treatment; resource utilization

作者简介：第一李晓星（1979-），男，硕士，高级工程师。

基金项目：国家自然科学基金（51473001）

收稿日期：2015-08-19

中图分类号：X 794

文献标识码：A

文章编号：1671-1602（2015）18-0039-04