臥螺離心機(jī)污泥脫水絮凝劑的選擇

來彥彬

（達(dá)力（銀川）污水處理有限公司，寧夏銀川 750021）

臥螺離心機(jī)污泥脫水絮凝劑的選擇

來彥彬

（達(dá)力（銀川）污水處理有限公司，寧夏銀川 750021）

針對污水處理廠絮凝劑招標(biāo)，通過實(shí)驗(yàn)室大量小試按照一定的評分標(biāo)準(zhǔn)綜合評價(jià)，篩選出一部分溶解性能好，絮凝效果甚佳的藥劑進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)，并在小試中確定離心機(jī)最佳配藥濃度為2.0‰。從出泥量、出泥含水率、濾液中的懸浮物等多個(gè)方面進(jìn)行比較，為最終的藥劑比價(jià)招標(biāo)提供數(shù)據(jù)參考。

臥螺離心機(jī)；絮凝劑；燒杯實(shí)驗(yàn)；上機(jī)

城市污水處理廠在生化處理過程中會產(chǎn)生大量的剩余污泥，這些污泥是含水豐富帶負(fù)電荷，并能形成較穩(wěn)定的膠體混合液。通過多年來的研究和實(shí)踐證明應(yīng)用有機(jī)高分子絮凝劑對污泥進(jìn)行脫水調(diào)質(zhì)處理能夠有效的減少污泥數(shù)量，改進(jìn)污泥脫水性質(zhì)，便于污泥運(yùn)輸和進(jìn)一步的處置。有機(jī)高分子絮凝劑的作用原理為膠體顆粒和懸浮物顆粒與高分子化合物的極性基團(tuán)或帶電荷基團(tuán)作用，顆粒與高分子化合物結(jié)合，形成體積龐大的絮狀沉淀物。因?yàn)楦叻肿踊衔锏臉O性或帶電荷的基團(tuán)很多，能夠在短時(shí)間內(nèi)同許多個(gè)顆粒結(jié)合，使體積增大的速度快，因此，形成絮凝體的速度快，絮凝作用明顯?？梢哉J(rèn)為凝聚作用是顆粒由小到大的量變過程，而絮凝作用是量變過程達(dá)到一定程度時(shí)的質(zhì)變過程[1]。有機(jī)高分子絮凝劑相對分子質(zhì)量大，架橋吸附能力強(qiáng)，網(wǎng)捕性能較好且具有用量少效率高，受pH、共存鹽類及溫度影響較小的優(yōu)點(diǎn)。一般在污水處理廠多選用陽離子聚丙烯酰胺（PAM）作為絮凝劑脫水。但是陽離子聚丙烯酰胺有很多型號，這就需要根據(jù)污水處理廠的具體情況選擇合適的型號。（達(dá)力）銀川第四污水處理廠設(shè)計(jì)為氧化溝工藝技術(shù)，日處理污水能力為10萬噸，但隨著城市的擴(kuò)增，目前日處理能力達(dá)到12萬噸以上。污泥脫水處理是污水廠正常運(yùn)行的關(guān)鍵步驟，每天有500多噸含水率為98.81%的濕泥需要處理為含水率低于80%的泥外排。這些濕泥有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)62%左右，處理前沒有重力濃縮池。為污泥脫水增加了難度。該廠采用的是臥螺離心機(jī)處理污泥，由于泥的特殊性，在絮凝劑藥物的選擇上需要考慮的因素就要多一些。為了更好的與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，且能降低生產(chǎn)成本。公司會對絮凝劑進(jìn)行招標(biāo)。招標(biāo)前就需要經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)室小試選擇出絮凝效果良好的藥劑型號，然后再上機(jī)實(shí)驗(yàn)。對實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合評價(jià)。為招標(biāo)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)裝置

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

選用陽離子聚丙烯酰胺（PAM）。分別由國內(nèi)和國外的不同廠家提供適合離心機(jī)使用的不同型號的樣品。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

85-2型恒溫磁力攪拌器、HACH2100濁度儀、Sartorius含水率測定天平、Sartorius天平。NOXON臥螺離心機(jī)兩臺、NOXON Dry絮凝劑制備系統(tǒng)一套，Seepex污泥泵兩臺。

1.3 實(shí)驗(yàn)用泥

采集新鮮的未經(jīng)重力濃縮池的污泥備用。第四污水處理廠日常接納的污水以生活污水為主，COD約為419 mg/L，懸浮物約為287 mg/L，總氮約為48.25 mg/L。氧化溝中污泥濃度約為5.2 g/L，有機(jī)質(zhì)含量約為62%。

2 實(shí)驗(yàn)步驟

2.1 實(shí)驗(yàn)室小試

所有樣品有專人編號，實(shí)驗(yàn)者盲試。統(tǒng)一在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行小試，初篩藥品。一共有18個(gè)小樣，選擇燒杯對倒實(shí)驗(yàn)方法統(tǒng)一測試。

2.1.1 配制藥劑 量取400 mL自來水放到磁力攪拌器上，調(diào)整攪拌器的轉(zhuǎn)速為100 r/min左右。稱取0.4 g藥劑加入水中，攪拌約45 min。此溶液濃度為2.0‰。以相同的方法分別再配制1.5‰、2.5‰不同濃度的溶液。在配制過程中觀察絮凝劑溶解狀態(tài)。

2.1.2 燒杯實(shí)驗(yàn) 采四廠新鮮進(jìn)泥250 mL，加入10 mL配制好的藥品溶液，將兩個(gè)燒杯進(jìn)行對倒。觀察絮凝劑絮凝速度、絮凝抱團(tuán)情況并測定濾液體積和濁度（上層清液的透明度）等項(xiàng)目做綜合評分。最終發(fā)現(xiàn)2.0‰的濃度最合適。

2.2 上機(jī)中試

取小試前8名進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。所有藥品重新編號。實(shí)驗(yàn)者還是盲試。稱取一定量的絮凝劑配制，藥物在配藥館中攪拌45 min，調(diào)整離心機(jī)轉(zhuǎn)速和速差，在實(shí)驗(yàn)期間保持平穩(wěn)。通過SP3000模擬屏控制泥流量、藥流量等參數(shù)，以達(dá)到良好的出泥效果。中試時(shí)以出滿一車泥為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算單耗。

2.3 綜合判定選型

根據(jù)前面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合藥劑生產(chǎn)廠家的報(bào)價(jià)綜合評價(jià)。選擇出性價(jià)比高的藥劑用于生產(chǎn)。

3 結(jié)果和討論

3.1 PAM燒杯實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

去掉5個(gè)不絮凝的樣品，剩余的樣品按照下面的評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合評定。

評分標(biāo)準(zhǔn)：上清液≥190 mL得0分，180 mL～189 mL得1分，170 mL～179 mL得2分，160 mL～169 mL得3分，＜160 mL得4分。

濁度：＜10 NTU 得 0分，10 NTU～15.0 NTU 得 1分，15.1 NTU～20.0 NTU 得 2 分，20.1 NTU～25.0 NTU得3分，＞25.1 NTU得4分。

抱團(tuán)次數(shù)：≤4次得0分，5～6次得1分，7～8次得2分，＞8次得3分。

抱團(tuán)與破碎次數(shù)差：＞6次得0分，0～5次得1分，＜0次得3分。

泥水分離程度：分離好0分，不好1分。

抱團(tuán)程度：緊密0分，一般1分，松散2分。

溶解性：完全0分，少量不溶或形成小絮團(tuán)1分，大量不溶2分。按分?jǐn)?shù)由低到高排序，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表1）。

3.1.1 藥物濃度的初選 配制不同濃度的藥劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)1.5‰濃度下的藥劑要達(dá)到理想的絮凝效果需要加入的藥量就會增加很多，可是實(shí)際生產(chǎn)中的配藥系統(tǒng)不能配制出所需的藥劑量，在生產(chǎn)上會造成藥劑不能滿足供應(yīng)的情況出現(xiàn)。而2.5‰的濃度藥劑溶解情況欠佳，有大的絮團(tuán)生成。燒杯對倒實(shí)驗(yàn)時(shí)絮凝體表面有藥劑。且藥劑消耗量大。所以選擇2.0‰的濃度。雖然實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)際的生產(chǎn)條件有著很大的差距。但實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對生產(chǎn)還是具有一定的指導(dǎo)作用。尤其在配制濃度的選擇中更具有優(yōu)勢。小試所用時(shí)間較短，配制快，也不會造成浪費(fèi)，更不會影響生產(chǎn)。如果配藥濃度過低，污泥絮凝效果很差，污泥在離心機(jī)的剪切力作用下不會成團(tuán)，以泥漿的形式流出，不能很好的將污泥脫水。配藥濃度過高又會增加藥耗，成本增加；還會堵塞輸藥管道和藥泵，延誤生產(chǎn)。

3.1.2 溶解性的觀察 在污水處理廠，絮凝劑一般是以水溶液的形式與污泥混合，反應(yīng)達(dá)到絮凝效果。因此絮凝劑溶解狀態(tài)就是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。燒杯實(shí)驗(yàn)觀察，如果無肉眼可見的顆粒物或者凝膠團(tuán)，基本上就可以判斷溶解性能的優(yōu)劣。由表1可知：不同型號的藥劑溶解性差距較大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示2.0‰的濃度用于污泥脫水效果最合適。

3.1.3 絮凝效果的比較 通過表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)每個(gè)藥物與污泥反應(yīng)后形成絮凝體的速度，上清液的體積和濁度、絮凝體的團(tuán)塊大小都一樣，因此可以依據(jù)這些判斷絮凝效果的好壞。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后根據(jù)上表的結(jié)果選出排名靠前的8種藥劑進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)。

3.2 上機(jī)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和分析

上機(jī)實(shí)驗(yàn)主要考察各種型號的陽離子聚丙烯酰胺對污泥的脫水性能，單噸藥耗等。脫水性能主要包括脫水后泥餅的含水率以及濾液中的懸浮物（SS）等。通過這些參數(shù)確定脫水效果佳且經(jīng)濟(jì)合理的藥劑型號。在上機(jī)過程中有兩種型號的藥劑出泥效果不佳停止上機(jī)實(shí)驗(yàn)。有六種藥劑完成實(shí)驗(yàn)過程，結(jié)果（見表2）。

由表2可知，在同一濃度下不同的藥劑脫水性能迥異。針對表中的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析。

3.2.1 離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和速差 離心機(jī)在脫水過程中當(dāng)進(jìn)泥濃度變化時(shí)，轉(zhuǎn)鼓和螺旋的轉(zhuǎn)差和扭矩會自動跟蹤調(diào)整，所以不設(shè)專人操作。離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速加快，作用在污泥上的離心力也會相應(yīng)增加，提高離心沉降速度，污泥含水率也會相應(yīng)降低[2]。但是轉(zhuǎn)速也不是無限制增大，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速在2 080 r/min～2 200 r/min運(yùn)行效果最佳。速差是指離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和螺旋轉(zhuǎn)速之差。速差決定著污泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間，直接影響污泥的含水率。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)該離心機(jī)速差維持在2.67～4.46污泥含水率很好。

表2 不同絮凝劑上機(jī)實(shí)驗(yàn)污泥處理量和藥劑單耗比較

3.2.2 聚丙烯酰胺的陽離子度和相對分子質(zhì)量的影響陽離子度是指陽離子聚丙烯酰胺的陽離子電荷密度，離子度決定了絮團(tuán)的緊密度，含水率。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)離心機(jī)對藥劑的相對分子質(zhì)量有一定要求，小相對分子質(zhì)量的絮凝劑在離心機(jī)剪切力的作用下會破碎。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后根據(jù)廠家提供的藥劑檢驗(yàn)報(bào)告，發(fā)現(xiàn)離心機(jī)適合相對分子質(zhì)量相對較大的，1 000萬～1 200萬的藥劑效果佳，陽離子度不需要很高的藥劑，45%～50%的均可。錢青等[3]通過模擬離心機(jī)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，控制攪拌速度達(dá)到所需要的線速度，模擬出高剪切力環(huán)境進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)相對分子質(zhì)量為1 200萬的陽離子藥劑比相對分子質(zhì)量為800萬的耐剪切，而且用量少。

3.2.3 其他因素 考慮到實(shí)驗(yàn)時(shí)四廠氧化溝的污泥濃度比較高，每個(gè)運(yùn)行員工對離心機(jī)的掌控度不一致，在不影響生產(chǎn)的前提下，在實(shí)驗(yàn)過程中對離心機(jī)本身的參數(shù)調(diào)節(jié)不多。但選用一定半徑的出水堰板對絮凝劑耗用量和污泥處理量至關(guān)重要。出水堰板直徑越小，則干污泥的絮凝劑耗用量越少，絮凝劑的污泥處理量越多[4]。

運(yùn)行員工的工作態(tài)度也是一個(gè)重要的影響因素，四廠的配藥系統(tǒng)從配藥過程到出泥有很多環(huán)節(jié)需要操作人員細(xì)致觀察，不同藥劑的密度不一，一定時(shí)間內(nèi)出粉量不同，配藥濃度和最終的藥劑消耗存在差異。進(jìn)泥流量對結(jié)果也有影響，進(jìn)泥含水率高流量就大，出泥中還要據(jù)此調(diào)整進(jìn)泥的流量。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

臥螺離心機(jī)應(yīng)用于污泥脫水中需要多因素的匹配，絮凝劑的型號、配藥濃度、離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和速差、進(jìn)泥含水率、進(jìn)泥流量等多種參數(shù)優(yōu)化組合才能達(dá)到理想的效果。通過小試確定出最佳配藥濃度為2.0‰。上機(jī)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)相對分子質(zhì)量1 000萬～1 200萬，且陽離子度45%～50%的藥劑出泥效果較好。以這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，可以選擇藥耗低和出泥效果好，含水率低且價(jià)格適宜的藥劑用于生產(chǎn)。既節(jié)約成本又提高生產(chǎn)效益。當(dāng)然，在實(shí)際生產(chǎn)過程中還要調(diào)整好工藝參數(shù)，因污泥厭氧的情況下絮凝效果很差而且和藥劑無明顯關(guān)系。提高員工的素質(zhì)也是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。北方地區(qū)一年四季溫度變化明顯，還要實(shí)時(shí)根據(jù)氣候狀況合理調(diào)節(jié)。使脫水狀況達(dá)到最佳。

［1］ 張光華.水處理化學(xué)品制備與應(yīng)用指南［M］.北京：中國石化出版社，2003.

［2］ 張偉華.臥式螺旋離心機(jī)在污泥脫水中的運(yùn)行控制［J］.環(huán)境與發(fā)展，2011，23（11）：42-43.

［3］ 錢青，盧彥俊，陳一琳.有機(jī)高分子絮凝劑動態(tài)絮凝的模擬研究［J］.綠色科技，2011，（11）：175-176.

［4］ 陳劍，劉露瑩.污泥脫水用離心機(jī)的絮凝劑耗用量調(diào)試研究［J］.中國給水排水，2012，28（9）：97-100.

我國“人造太陽”裝置創(chuàng)世界新紀(jì)錄

國家大科學(xué)裝置-全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置東方超環(huán)（EAST）近日實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。這一重要突破標(biāo)志著，我國磁約束聚變研究在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的物理和工程方面將繼續(xù)引領(lǐng)國際前沿。

記者5日從中國科學(xué)院獲悉，東方超環(huán)是世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式運(yùn)行持續(xù)時(shí)間達(dá)到百秒量級的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，對國際熱核聚變試驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃具有重大科學(xué)意義。由于核聚變的反應(yīng)原理與太陽類似，因此，東方超環(huán)也被稱做“人造太陽”。

作為當(dāng)前世界上規(guī)模最大的國際科技合作項(xiàng)目，ITER計(jì)劃是人類探尋未來高效清潔能源的重要途徑。ITER計(jì)劃將建造、運(yùn)行一個(gè)可持續(xù)燃燒的托卡馬克型聚變實(shí)驗(yàn)堆，以驗(yàn)證聚變反應(yīng)堆的工程技術(shù)可行性。

中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院EAST團(tuán)隊(duì)介紹，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運(yùn)行是未來聚變堆亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。EAST具有類似ITER的先進(jìn)技術(shù)，未來五年內(nèi)將是國際上唯一有能力開展超過百秒時(shí)間尺度的長脈沖高約束聚變等離子體物理和工程技術(shù)研究的實(shí)驗(yàn)平臺。

（摘自寧夏日報(bào)第21201期）

Selection of dehydration flocculant for slurry centrifuge

LAI Yanbin
（Taliworks（Yinchuan）Wastewater Treatment Co.，Ltd.，Yinchuan Ningxia 750021，China）

Aiming at the bidding of flocculant in sewage treatment plant,a large number of small experiments in the laboratory were evaluated according to certain scoring criteria,and some of the agents with good dissolving performance and good flocculation effect were screened and the centrifuge was determined in the small test.The optimum concentration of dispensing was 2.0‰.From the mud volume,mud moisture content,suspended solids in the filtrate and other aspects of comparison,for the final drug bidding to provide data reference.

decanter centrifuge；flocculant；beaker test machine；on board

TE992.2

A

1673-5285（2017）07-0144-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.034

2017－05-27

來彥彬，女，工程師，生物化學(xué)與分子生物學(xué)碩士研究生，主要從事污水監(jiān)測工作，擔(dān)任達(dá)力（銀川）污水處理有限公司質(zhì)檢部第二化驗(yàn)室主任，郵箱：truelaiyb@163.com。