絮凝劑在市政污泥脫水中的應(yīng)用探討

摘 要：本文簡要介紹了城鎮(zhèn)污水處理廠剩余污泥的含水特性及水分存在形式，對(duì)市售常見絮凝劑的現(xiàn)有研究情況和發(fā)展趨勢(shì)作了綜述。比較了無機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑用于污泥絮凝脫水的優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)有機(jī)絮凝劑中的天然有機(jī)高分子絮凝劑在剩余污泥處置中的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)做了分析和展望。

關(guān)鍵詞：絮凝劑；市政污泥；應(yīng)用探討

0 引言

活性污泥法是我國城鎮(zhèn)污水處理廠采用最為廣泛的污水處理工藝，其本質(zhì)為污水生物處理方法，具有投資成本及運(yùn)行費(fèi)用低、出水穩(wěn)定的特點(diǎn)，但該方法產(chǎn)生的大量剩余污泥已成為我國城鎮(zhèn)污水處理廠需要面臨的較大問題。剩余污泥，主要為有機(jī)活性污泥，其主要成分為有機(jī)物，含有大量的微生物，具有易腐化，含水率高、顆粒小、比重小，不易下沉、壓實(shí)，穩(wěn)定性差等特點(diǎn)，并呈絮凝狀態(tài)[1]。因此，剩余污泥在排放到環(huán)境之前必須對(duì)其進(jìn)行處理，以達(dá)到減量化、防止其腐化發(fā)臭的目的，并使其中的有毒有害物質(zhì)得到妥善處理和綜合利用，減少對(duì)環(huán)境的危害[2]。絮凝脫水做為城鎮(zhèn)污水處理廠剩余污泥處置的主要方式，各類型絮凝劑在脫水工作中發(fā)揮著重要的作用，本文就常用污泥脫水絮凝劑進(jìn)行了探討。

1.污泥含水特性

我國城鎮(zhèn)污水處理廠所產(chǎn)生未脫水剰余污泥的含水率高達(dá)99%～99.5%，相對(duì)密度接近于1，呈泥水混合狀態(tài)，因而不易脫水，化學(xué)穩(wěn)定性差，體積龐大，給運(yùn)輸、貯存、最終處置帶來巨大不便，剩余污泥主要為有機(jī)物，如果不妥善處置會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，并會(huì)對(duì)環(huán)境造成直接或潛在的危害。因此，對(duì)污泥脫水減容減量技術(shù)的研究迫在眉睫。

污泥中水分的存在形式，理論層面主要以間隙水、毛細(xì)管結(jié)合水、表面吸附水、內(nèi)部結(jié)合水為主[3]。在市政污泥脫水中使用絮凝劑，屬于對(duì)污泥的化學(xué)調(diào)理，利用絮凝劑的混凝作用，通過壓縮雙電層、吸附架橋和網(wǎng)捕，破壞污泥原有的穩(wěn)定狀態(tài)，已達(dá)到污泥脫水的目的。

2.無機(jī)絮凝劑

2.1無機(jī)低分子絮凝劑

無機(jī)低分子絮凝劑包括鐵鹽系列、鋁鹽系列以及部分鐵鹽、鋁鹽水解聚合物，主要有硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵等。此類絮凝劑最早應(yīng)用于聚集懸浮污泥顆粒，由于其分子量低、用于污泥沉降脫水過程中投加量巨大，并且形成的絮體松散，污泥脫水效率較低，同時(shí)無形當(dāng)中還增加了剩余污泥量，因此，無機(jī)低分子絮凝劑已經(jīng)很少應(yīng)用于污泥絮凝脫水處理。

2.2無機(jī)高分子絮凝劑

無機(jī)高分子絮凝劑是在傳統(tǒng)的鋁鹽、鐵鹽絮凝劑的基礎(chǔ)上通過絡(luò)合反應(yīng)生成的包含多羥基絡(luò)離子的新型無機(jī)絮凝劑，主要包括聚合鋁、聚合鐵、聚合硅酸等[4]。無機(jī)高分子絮凝劑的主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，但是與傳統(tǒng)無機(jī)低分子絮凝劑類似，其依然效率低、用量大、產(chǎn)品的平均分子質(zhì)量小，還會(huì)造成二次污染，而有些則對(duì)特定的水環(huán)境根本無效，因此，隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保的關(guān)注，其使用越來越受到限制。

3.有機(jī)絮凝劑

有機(jī)高分子絮凝劑按原料來源，可分為合成有機(jī)高分子絮凝劑和天然有機(jī)高分子絮凝劑。有機(jī)高分子絮凝劑分子量大，鏈的伸展度大，能起到很好的吸附架橋作用，所形成的絮凝體一般比較強(qiáng)韌，不易破碎，而且形成的污泥容易脫水，降低了污泥處理的成本。高分子絮凝劑在絮凝中高效、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，引起了水處理界的廣泛關(guān)注[4]。

3.1合成有機(jī)高分子絮凝劑

合成有機(jī)高分子絮凝劑按官能團(tuán)離解后所帶電荷的性質(zhì)不同分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性高分子絮凝劑四種[5]。其中陽離子絮凝劑在原水處理、廢水治理、污泥脫水等領(lǐng)域的固液分離中應(yīng)用較多。

合成有機(jī)高分子絮凝劑，主要是聚丙烯酰胺（PAM）及其衍生物，在美國、日本其市場占有率達(dá)80%以上，我國在污水處理中也應(yīng)用較廣[4]。該類絮凝劑雖然具有絮凝能力強(qiáng)、絮體易分離，并且投加量少、浮渣產(chǎn)量少，同時(shí)能夠去除油類及其它懸浮物的特點(diǎn)，但這類高分子聚合物水解、降解后的殘余單體具有“三致”效應(yīng)（致畸、致癌、致突變），隨剩余污泥排出后，勢(shì)必將造成嚴(yán)重的環(huán)境隱患，因而使其應(yīng)用范圍也受到一定限制。

3.2天然有機(jī)高分子絮凝劑

天然有機(jī)高分子絮凝劑包括殼聚糖、淀粉、纖維素、含膠植物、木質(zhì)素和蛋白質(zhì)等類別及它們的衍生物，目前仍處于研發(fā)階段，其中最有發(fā)展?jié)摿Φ氖菤ぞ厶歉男孕跄齽┖屠w維素改性絮凝劑。天然有機(jī)高分子絮凝劑由于其電荷密度小，分子量較低，且易發(fā)生生物反應(yīng)而失去絮凝活性，使用量遠(yuǎn)小于有機(jī)合成高分子絮凝劑，但因其原料來源廣、可選擇性大、絮凝速度快、并具有不致病性及安全性、可生物降解性等特性，天然有機(jī)高分子絮凝劑正引起世人的高度關(guān)注。如果將天然高分子絮凝劑進(jìn)行化學(xué)修飾，導(dǎo)入不同的官能基團(tuán)對(duì)其進(jìn)行化學(xué)修飾，以得到“天然聚丙烯酰胺（PAM）類似物”，它是一類可被降解的新型、廉價(jià)實(shí)用、無毒高效的天然有機(jī)高分子絮凝劑，可應(yīng)用于市政污泥脫水，以期提高污泥脫水效率、降低污泥處理成本、降低環(huán)境污染。與市售聚丙酰胺類等其它化學(xué)合成的有機(jī)高分子絮凝劑相比較，在兼具絮凝性能的同時(shí)，另具有無毒、價(jià)廉等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此，其在水處理及市政污泥脫水中必將擁有廣闊的應(yīng)用前景。

4.討論

近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快、污水處理廠及污水收納管網(wǎng)建設(shè)的逐步完善，城鎮(zhèn)污水處理量日益增多且呈逐年上升趨勢(shì)，污水處理后產(chǎn)泥量也在快速增長。目前，國內(nèi)大型污水處理廠的污泥處置方式主要是將污泥進(jìn)行脫水并填埋，由于專門用于污泥填埋的填埋場建設(shè)相對(duì)滯后，目前經(jīng)脫水處理的市政污泥大部分依然進(jìn)入城市垃圾填埋場填埋，這不僅侵占了垃圾填埋場大量的庫容，而且泥質(zhì)及含水率要符合相關(guān)入場標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，市政污泥脫水主流絮凝劑依然是聚丙烯酰胺（PAM）及其衍生物、非環(huán)保型符合絮凝劑等，這類絮凝劑的長期使用會(huì)對(duì)市政污泥資源化利用形成阻礙，因此，如何研發(fā)經(jīng)改性的、污泥脫水效率較高、成本低的天然有機(jī)高分子絮凝劑，將會(huì)是城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理發(fā)展的下一個(gè)熱點(diǎn)方向。

參考文獻(xiàn)

[1]呂錦玲，陳建中.幾種絮凝劑在污泥脫水中應(yīng)用的比較研究[J].廣州環(huán)境科學(xué)，2005：，12：14-16.

[2]李導(dǎo)玉，曾靖.殼聚糖復(fù)合絮凝劑在活性污泥處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境，2008（S1）：33-35

[3]LOWE P.Developments in the thermal drying of sewage sludge.Waste and Environ，1995，9：306-310

[4]王萍，張 珍，田映良，史琦云.高分子絮凝劑在廢水處理中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J].甘肅科技，2015，9：38-43

[5]杭春濤.陽離子高分子絮凝劑的聚合與應(yīng)用[D].江南大學(xué)，2006：1

作者簡介

周世嘉（1984-），男，遼寧省撫順市人，工程師，碩士。主要從事環(huán)境科研、環(huán)境規(guī)劃工作。通信地址：遼寧省撫順市順城區(qū)渾河北路21-2號(hào) 撫順市環(huán)境科學(xué)研究院

（作者單位：撫順市環(huán)境科學(xué)研究院）