城市生活污泥化學混凝脫水的研究

林紅藝

（茂名市第一污水處理廠，廣東 茂名 525000）

城市生活污泥化學混凝脫水的研究

林紅藝

（茂名市第一污水處理廠，廣東 茂名 525000）

對某城市污水廠污泥采用PAFC與PAM復(fù)合絮凝劑進行脫水調(diào)理試驗，污泥含水率可從91.8%降至86.8%，污泥體積則由原先的45%降至28%。復(fù)合藥劑無機與有機的最佳配比（質(zhì)量比）為100∶1；而且在相同的處理條件下，采用復(fù)合絮凝劑不但較大幅度提高處理效果，而且藥劑成本比單一采用無機藥劑有所降低。

生活污泥；化學混凝；脫水；工藝條件

城市污水廠污泥是污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物。隨著城鎮(zhèn)化過程的加快，隨之而來的污水處理廠產(chǎn)生的污泥越來越多。污水廠污泥是含水率高、含大量有機物和有毒有害物質(zhì)(包括微生物、重金屬和有毒有機物)的半干性固體廢物，它容量大、易腐敗、不穩(wěn)定、有惡臭，如何妥善處置污泥是一個重要問題，如果處置不當將會給環(huán)境帶來二次污染。

目前，傳統(tǒng)的污泥處置方法是填埋、焚燒、投海及土地利用。填埋，簡單易行，成本低，但是需要大面積的場地，并且存在滲濾液問題，容易污染地表水和地下水。焚燒能大大減小污泥的體積，處理比較徹底，但是焚燒的設(shè)備復(fù)雜，資金投入大，污泥焚燒后的灰分重金屬含量高難處置，焚燒過程中還會產(chǎn)生二氧化硫、二噁英等煙氣污染空氣[1～3]。

因此，探討并實施城市污泥處理處置和資源化新途徑，對解決污泥污染問題具有重要意義。本文在對生活污泥性質(zhì)和組成測試的基礎(chǔ)上，主要對生活污泥的脫水減容進行了研究。

1 污水廠生化污泥主要性質(zhì)

某城市污水處理廠日處理污水10萬t，采用UCT工藝，生化過程產(chǎn)生的剩余污泥通過二沉池由污泥泵抽至污泥濃縮池，濃縮池污泥的特性見表1。

表1 某城市污水廠生化污泥主要性質(zhì)

2 污泥混凝脫水試驗

試驗分為兩個階段，第一階段進行PAFC投藥試驗，第二階段則進行PAFC與PAM復(fù)合投藥試驗。表2是第一階段和第二階段試驗結(jié)果與未加藥劑自然沉淀的結(jié)果對比。

表2 污泥含水率和體積變化

從表2可以看到，投加PAFC單一無機絮凝劑及在其中添加 PAM 有機高分子絮凝劑，對污泥脫水均有明顯效果，污泥體積減小量提高較多；同時可以看到，在投加PAFC中添加PAM，污泥脫水效果進一步提高。

3 混凝工藝條件控制

3.1 篩選混凝劑的復(fù)合配比

選擇適合生活污泥脫水的混凝藥劑，并篩選出最佳配比，是污泥脫水最關(guān)鍵的一步。污水廠采用的是PAFC鋁基無機混凝劑，PAFC雖然具有投藥量少、貨源充足等優(yōu)點，但鋁基絮凝劑所形成的絮體結(jié)構(gòu)松散、含水率高、沉降性和脫水性差，給污泥的濃縮和脫水造成較大困難。研究人員利用無機絮凝劑與PAM有機高分子聚合物作為復(fù)合混凝劑，經(jīng)過上百次的試驗再通過工業(yè)生產(chǎn)試運行證明收到良好的效果。

3.2 優(yōu)化混凝劑的投藥

混凝劑的投加量是根據(jù)污泥特性、反應(yīng)條件等決定的。根據(jù)多次試驗積累的經(jīng)驗，優(yōu)化混凝劑的最佳投藥量試驗結(jié)果列于表3。

表3 污泥最佳投藥量試驗

表3中的編號4結(jié)果表明使用復(fù)合絮凝劑有利于提高污泥的沉降性，同時沉降后的上清液更加清澈；在相同的處理條件下，采用復(fù)合絮凝劑不但較大幅度提高處理效率，而且藥劑成本還有所降低。

3.3 控制工藝條件

水溫：控制 20～30℃為宜，溫度過低混凝劑的水解速度慢，混凝效果明顯降低，生成的絮體小而松散，不易沉降，這種情況對PAFC尤為顯著；溫度過高(＞35℃)又會破壞絮體結(jié)構(gòu)，使絮體變?yōu)樗閴K漂浮。

pH值：目前大多數(shù)的PAFC都是屬于鋁、鐵基偏酸性的無機絮凝劑；而 PAM 則偏堿性，兩者對pH值都有一定的要求。這可從復(fù)合絮凝劑的作用機理得到證實。鋁、鐵基絮凝劑在水中形上有上百種單核和多核絡(luò)離子。所形成的絡(luò)離子聚凝成結(jié)構(gòu)松散的絮體，要將這些分散的絮體聚集成大塊絮體，起主導作用的是有機高分子。由于其側(cè)鏈帶有強極性基團團，可以把水中帶不同電性的 SS分散系顆粒吸附到其分子鏈上而起交聯(lián)、網(wǎng)捕、架橋作用的主要是有機高分子的水解產(chǎn)物，而這種水解產(chǎn)物偏堿性，所以若污水的pH值在8.5以上時就會影響有機高分子的水解作用，也影響其絮凝效果;而從鋁基的水解反應(yīng)可知，每一個水解過程都與H+有關(guān)，所以氣浮絮凝效果與pH值有密切關(guān)系，試驗表明污泥混凝脫水最佳pH=6.5～8.0。這也進一步說明無機組分需與 PAM 有機高分子組成復(fù)合混凝劑才能起到混凝的最佳效果。

水力條件：混凝過程需要經(jīng)混合和反應(yīng)兩個階段，在混合階段并不要求形成大的絮體，但要求快速和劇烈攪抖使藥劑迅速而均勻地擴散到水中，一般要求在幾秒種至 1min內(nèi)完成。在反應(yīng)階段則要求水力紊動強度逐漸減弱，停留時間延長到15～30min，以創(chuàng)造足夠的使絮體之間產(chǎn)生更多的碰撞機會和良好的吸附條件，使微小的初級絮體繼續(xù)凝聚成為大絮體而沉降。因此水力條件對混凝過程非常重要。

工藝要求：復(fù)合絮凝劑是由無機物與有機高分子聚合物組成的聚電解質(zhì)固體物質(zhì)，易溶于水、易水解產(chǎn)生多種經(jīng)基絡(luò)離子，對污泥中的有機物所構(gòu)成的分散系具有破壞其雙電層結(jié)構(gòu)和分電位的高效絮凝作用。但當有機高聚物過早地與無機混凝劑混合時會使有機高聚物凝固而喪失其絮凝作用，因此兩種混凝劑不能同時在同一點加入，而必須讓兩者間隔幾十秒鐘分批加入才能充分發(fā)揮無機與有機兩種混凝劑各自的作用。

4 結(jié)論

采用PAFC與PAM復(fù)合絮凝劑對城市生活污泥進行脫水調(diào)理，有利于提高污泥的沉降性，同時沉降后的上清液更加清澈；在相同的處理條件下，采用復(fù)合絮凝劑不但較大幅度提高處理效率，而且藥劑成本還有所降低。

[1] 楊子江.城市污泥的綜合利用研究[J].再生資源研究,2004,(1):32-36.

[2] 易浩勇,郭宏偉,虞維平.城市污泥處理與資源化利用[J].能源研究與利用,2005,(6):49-52.

[3] 陳萍麗,趙秀蘭.城市污泥特征及其資源化利用[J].微量元素與健康研究,2006,26(1):54-56.

Study of Coagulation-dehydration of Domestic Sludge

LIN Hong-yi
(Maoming Sewage Treatment Plant, Maoming 525000,China)

The dehydration test was applied to treat the municipal sewage sludge with PAFC and PAM, and the moisture content of sludge could reduce from 91.8% to 86.8%, sludge volume could reduce by the original 45% to 28%.The best ratio of compound coagulant was 100, and under the same processing conditions, using compound coagulant, not only greatly improved treatment effect,and coagulant cost was reduced than single.

domestic sludge; chemical coagulation; dehydration; process conditions

X 799.3

A

1671-9905(2010)-08-0059-02

2010-05-19