工業(yè)污泥機(jī)械脫水減量化主要影響因素研究

邊艷勇

（東江環(huán)保股份有限公司，廣東 深圳 518000）

污泥是污水處理后的副產(chǎn)品，是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒以及膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。污泥中的固體顆粒主要為膠體粒子，有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，與水的親和力很強(qiáng)。污泥中所含水分形態(tài)，一般都認(rèn)為有四種形態(tài)，即表面吸附水、間隙水、毛細(xì)結(jié)合水和內(nèi)部結(jié)合水。

間隙水是指大小污泥顆粒包圍著的游離水分，一般占污泥中總含水量的65%～85%，這部分水就是污泥濃縮的主要對象。在固體顆粒接觸表面上，由于毛細(xì)力的作用，毛細(xì)水占污泥中總含水量的15%～25%。由于毛細(xì)水和污泥顆粒之間的結(jié)合力較強(qiáng)，濃縮作用不能將毛細(xì)結(jié)合水分離，需借助較高的機(jī)械作用力和能量。內(nèi)部結(jié)合水是指包含在污泥中微生物細(xì)胞體內(nèi)的水分，去除這部分水分，必須破壞細(xì)胞膜，使細(xì)胞液滲出，由內(nèi)部結(jié)合水變?yōu)橥獠恳后w，內(nèi)部結(jié)合水和表面吸附水只占污泥中總含水量的10%左右。

構(gòu)成污泥的固體顆粒一般都很細(xì)小，而且常帶負(fù)電荷，形成一種穩(wěn)定的膠體懸浮液，使污泥中的固體與水的分離，即濃縮和脫水都比較困難。為了解決這個問題，需要破壞污泥膠體的穩(wěn)定性?；瘜W(xué)調(diào)理法的目的是利用藥劑在污泥膠質(zhì)微粒表面起化學(xué)反應(yīng)，中和污泥膠質(zhì)微粒所帶的電荷，促使污泥微粒凝聚成大的顆粒絮體，同時使水從污泥顆粒中分離出來，提高污泥的脫水性能。經(jīng)過化學(xué)調(diào)理后的污泥可以通過機(jī)械脫水裝置進(jìn)行脫水，其最終含水率由調(diào)理劑與機(jī)械脫水裝置的性能決定?；诖耍疚闹饕槍I(yè)污泥機(jī)械脫水的主要影響因子進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所采用的是工業(yè)危廢污泥，其含水率約為80%，含有大量的重金屬，這對污泥的化學(xué)調(diào)理劑的選擇有一定限制。一是不能采用酸作為調(diào)理劑，因?yàn)榧尤胨釙怪亟饘匐x子溶出，導(dǎo)致要進(jìn)行后續(xù)的水處理。二是對表面活性劑的選擇也有局限性，如用某些陰離子表面活性劑，則可能形成螯合物，產(chǎn)生二次污染。

2 試驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)原理

工業(yè)危廢污泥的脫水減量主要采用化學(xué)調(diào)理與高壓壓濾相結(jié)合的方法?；瘜W(xué)調(diào)理劑采用的是PAC與PAM兩種絮凝劑，并且聯(lián)合使用。試驗(yàn)流程如圖1所示。

圖1 工業(yè)危廢污泥脫水減量試驗(yàn)流程

污泥先加水稀釋至含水率97%，再加入調(diào)理劑，反應(yīng)一段時間后，通過壓濾機(jī)壓濾脫水，在進(jìn)料結(jié)束后，再通過高壓隔膜充氣進(jìn)一步壓榨脫水，然后取樣分析含水率。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用的是正交試驗(yàn)，其因素與水平如表1所示。

表1 試驗(yàn)因素與水平

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)的結(jié)果如表2所示。

3.2 結(jié)果分析

從上述結(jié)果直觀分析可得，最佳條件為：PAC為1%，PAM為0.3%，反應(yīng)時間為10 min，隔膜壓力為1.4 MPa，保壓時間為15 min。

另外，由極差可得，在試驗(yàn)條件中，隔膜壓力對結(jié)果影響最大，保壓時間次之，反應(yīng)時間再次之，PAM與PAC對影響不大。兩列空白列代表誤差或未知因素列，這說明試驗(yàn)中可能存在一些對結(jié)果有很大影響的未知因素。

表2 工業(yè)危廢污泥脫水減量試驗(yàn)結(jié)果

3.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

以上述的最佳條件做了驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果為55.59%,而原正交表中最好的試驗(yàn)結(jié)果為第13列，其結(jié)果為54.50%，兩相比較，很明顯，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果小于原正交表中的最佳試驗(yàn)結(jié)果。這充分說明，試驗(yàn)中存在對結(jié)果有影響的未知因素。

3.4 各因素對結(jié)果含水率的影響

以各因素在某一水平下的含水率的平均值作為縱坐標(biāo)，各水平作為橫坐標(biāo)作圖，得到各因素對含水率影響圖。

3.4.1 PAC投加量對含水率的影響

由圖2可知，PAC的投加量對含水率的影響很小，近乎一條直線。這與前文所述一致，表明PAC對污泥的最終含水率沒有太大影響。

圖2 PAC投加量對含水率影響

3.4.2 PAM對含水率的影響

從圖3可知，PAM的投加量對含水率的影響與PAC類似，基本無太大影響。正如前文所述，絮凝劑只能改變脫水效率，而不能提高脫水程度。本試驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)。

圖3 PAM投加量對含水率的影響

3.4.3 反應(yīng)時間對含水率的影響

由圖4可知，反應(yīng)時間對最終含水率有一定的影響。從試驗(yàn)的過程來看，反應(yīng)的時間短，則其形成的絮體大，沉降性能好，而時間越長，攪拌會逐漸將絮體打散，沉降性能會變差。但是，反應(yīng)時間太短，由于形成的絮體大，反而不利于進(jìn)料，因此，從試驗(yàn)的整個過程來考慮，選擇一個合適的反應(yīng)時間是有必要的。

圖4 反應(yīng)時間對含水率的影響

3.4.4 隔膜壓力對含水率的影響

從圖5可得，隔膜壓力對含水率有著較大的影響，隨著隔膜壓力的增大，含水率也逐步下降?？梢?，隔膜壓濾是機(jī)械脫水的一種有效手段。

圖5 隔膜壓力對含水率的影響

3.4.5 保壓時間對含水率的影響

從圖6可得，保壓時間越長，則含水率越低。事實(shí)上，在一定的壓力下，都有一個最佳的保壓時間，超過這個時間，含水率變化不大。

圖6 保壓時間對含水率的影響

3.4.6 空白列分析

空白列表示一些未知因素或誤差，這主要是由于污泥本身具有相對復(fù)雜的性質(zhì)，污泥種類、重金屬含量和水分變化等因素可能對試驗(yàn)造成較大的影響。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)中，測得的最低含水率為54.50%，其所對應(yīng)的條件為：PAC加入量0.6%，PAM加入量0.1%，反應(yīng)時間10 min，隔膜壓力1.4 MPa，保壓時間15 min。工業(yè)危廢污泥的脫水減量的試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，存在一些未知因素未全面考慮。這些因素的存在可能對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生了一定的影響，導(dǎo)致根據(jù)分析出來的最佳條件所做的驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果小于正交表中的最佳結(jié)果。這些未知因素，需要在日后的生產(chǎn)中仔細(xì)分析與研究。