污泥厭氧發(fā)酵沼渣的脫水調(diào)理試驗探索

何光亞 熊 霞 司恩良 閔飛虎 劉 程 程 濤

（安徽省通源環(huán)境節(jié)能股份有限公司，安徽 合肥 230000）

某污水廠建設(shè)規(guī)模為8 萬t/d；工藝采用國內(nèi)成熟的改良型活性污泥氧化溝處理工藝，整個生產(chǎn)實現(xiàn)了自動化控制。后進行升級改造，建設(shè)內(nèi)容對已經(jīng)處理規(guī)模的氧化溝、中心控制室等設(shè)施以及機電、儀表、自控等設(shè)備進行全面改造，并在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上改建二次提升泵房、活性砂濾池、紫外消毒池等深度處理構(gòu)筑物；目前出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。

原污泥處置工藝為污水廠二沉池污泥高干脫水后泥餅外運制陶粒，污泥處理廠設(shè)計日處理污泥140 t/d，實際處理量約60 t/d，生產(chǎn)高峰期能達到120 t/d。

現(xiàn)在污水處理廠污泥處理工藝調(diào)整為污泥厭氧消化，設(shè)計處理規(guī)模為140 t/d（含水率80%），產(chǎn)生的沼氣可供熱、發(fā)電，污泥厭氧消化的沼渣高干脫水干化后用于園林綠化。

污泥處理工藝的變化、污泥脫水原料性質(zhì)的改變及污泥脫水產(chǎn)物去向的變化要求我們在高干脫水過程中對調(diào)理改性藥劑進行篩選優(yōu)化，選擇合適的調(diào)理改性工藝，使得脫水產(chǎn)物含水率不高于60%，可降低干化過程能耗。通過篩選新型有機調(diào)理藥劑代替原調(diào)理工藝的FeCl3+CaO，可使脫水產(chǎn)物pH、有機質(zhì)等指標(biāo)滿足園林綠化用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，有利于脫水產(chǎn)物的后續(xù)干化及資源化利用。

1 污泥脫水工況變化

污泥處理工藝改變后，污泥高干脫水的工況也發(fā)生了改變，污泥性狀變化參數(shù)見表1。污泥厭氧消化產(chǎn)生一定量的沼氣，污泥量減少了，污泥有機質(zhì)含量略有降低，堿度值升高十分明顯。污泥脫水原料性質(zhì)的改變及污泥脫水產(chǎn)物去向的變化均要求調(diào)理工藝的改變，篩選新型有機調(diào)理藥劑以代替原調(diào)理工藝的FeCl3+CaO。

污泥廠脫水設(shè)備采用高壓鋼制板框壓濾機，脫水設(shè)備進料壓力為5～6 kg，壓榨壓力分為五段，分別為一段8 kg、二段12 kg、三段16 kg、四段20 kg和五段25 kg。

表1 污泥高干脫水工藝參數(shù)對比

2 厭氧污泥脫水實驗

由于污泥性質(zhì)不穩(wěn)定等因素，需要根據(jù)現(xiàn)場污泥實際情況（污泥含水率、污泥有機組分特征、沉降性能、粒度），確定藥劑投加量以及攪拌時間等。本次實驗設(shè)計為小試實驗確定藥劑投加量，中試實驗驗證上機效果，大試實驗根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)節(jié)和生產(chǎn)跟蹤。

2.1 小試實驗

（1）藥劑：聚合硫酸鐵（30%含固）、聚硅硫酸鐵、有機藥劑、季銨鹽混凝劑、PAM、FeCl3、石灰等。

（2）脫水實驗判斷方法采用千斤頂壓濾實驗：利用布袋和帶壓力的千斤頂（壓榨壓力1.0 MPa），模擬板框機通過壓榨壓力擠壓濾布帶而使污泥脫水的過程。污泥比阻和毛細吸水時間（CST）都能較好地表征污泥脫水性能[1-3]。通過前期實驗我們發(fā)現(xiàn)污泥的比阻由于測定指標(biāo)冗雜，導(dǎo)致不同樣品測試結(jié)果誤差較大，同時，測定時間上的滯后，限制了我司的實驗進展；

CST只能表征是無壓狀態(tài)下污泥泥水分離效果，實驗結(jié)果與我司壓濾設(shè)備壓濾結(jié)果出入較大。結(jié)合我司特種高壓板框壓濾機的特點，我們自制了一臺用于判別污泥脫水性能的設(shè)備，主要原理是將裝有污泥的濾布袋放入設(shè)備中，通過控制設(shè)備壓力和恒壓時間，以同等條件擠壓出來的泥餅含水率、脫水速度可作為評判污泥脫水性能的依據(jù)。

（3）實驗結(jié)果。污泥厭氧沼渣pH為7.2，偏堿性，含固率較高為6.2%；后端泥餅處理處置方向暫定為干化后園林利用，不能用石灰；本次試驗根據(jù)需求，制定了實驗方案，具體實驗結(jié)果見圖1。

圖1 小試脫水實驗

根據(jù)實驗結(jié)果，可以得到以下結(jié)論：

（1）加入PAM的污泥脫水要明顯快于其他調(diào)理方案；

（2）加入一定量的PFS可以改善污泥的脫水性能、調(diào)節(jié)pH；

（3）本次實驗也加入了少量的石灰，石灰有利于出泥含水率的降低、調(diào)節(jié)酸堿度；

（4）根據(jù)上面實驗結(jié)果和實驗室條件，確定中試上機實驗方案為“PFS+PAM”。

2.2 中試實驗

（1）藥劑：聚合硫酸鐵（PFS）、（聚丙烯酰胺）PAM；

（2）調(diào)理：實驗室調(diào)理器皿設(shè)施；

（3）脫水設(shè)備：景津-630隔膜機；

（4）隔膜壓濾機參數(shù)：隔膜機低壓進料壓力為0.5 MPa，進料時間800 s；高壓進料壓力為0.9 MPa，進料時間為1 800 s；壓榨壓力為1.5 MPa，時間為3 600 s；

（5）實驗結(jié)果：中試實驗調(diào)理污泥量為155 kg，其中絕干為9.61 kg；分別投加7.26%PFS和0.73%PAM進行污泥調(diào)理；調(diào)理后的污泥酸堿度為中性，進入隔膜板框機進行中試實驗。根據(jù)中試實驗參數(shù)與結(jié)果（見表2），我們可以得到以下結(jié)論：

①調(diào)理后的污泥，酸堿度呈現(xiàn)中性，pH滿足后期處置要求；

②調(diào)理后的污泥，絮凝效果較好，脫水較快，前期進料速度很快；

③出泥，泥餅不沾布，有一定彈性，取含水率最高的部分測得含水率分別為57.80%和58.90%。

表2 中試實驗參數(shù)與結(jié)果

3 調(diào)理工藝對比分析

經(jīng)過充分的小試實驗篩選調(diào)理工藝，中試實驗驗證調(diào)理工藝效果后，調(diào)理好后測定泥餅含水率滿足要求在60%以下，按照實驗的藥劑投加量，按照相同比例進行生產(chǎn)試驗。

本次大試實驗分別跟蹤原工藝改性量為354 t，生產(chǎn)板數(shù)44板；新工藝改性量為344 t，生產(chǎn)板數(shù)為45板；原調(diào)理工藝為：18%FeCl3+25%CaO，新調(diào)理工藝為：13%聚合硫酸鐵+5%CaO+7‰PAM；對兩種工藝的脫水效果、成本及產(chǎn)能進行了對比分析。

3.1 產(chǎn)能對比

原工藝每板進泥量8.04 t，每板處理污泥絕干量為0.44 t，生產(chǎn)一板泥時間為70 min，產(chǎn)能為0.38 t/h；新工藝每板處理量7.64 t，每板處理污泥絕干量為0.41 t，生產(chǎn)一板泥時間為50 min，產(chǎn)能為0.49 t/h；新工藝每板處理量下降（圖2），原因是新工藝調(diào)理后污泥泥性改變，新工藝泥餅有較大的彈性，一次進料壓榨完成后隨著油缸的后退泥餅由于自身彈性也會膨脹變大，導(dǎo)致在二次進料時無法長時間進料并容易噴料，導(dǎo)則處理量下降。但新工藝一次進料生產(chǎn)時間只有50 min，產(chǎn)能明顯提高（見圖2），產(chǎn)能提高28.95%。

圖2 兩種工藝板框機進泥量和產(chǎn)能對比

3.2 效果與成本對比

兩種工藝成本分析計算結(jié)果如表3所示，新工藝脫水效果略好于舊工藝，成本略高于舊工藝。

表3 調(diào)理工藝脫水效果及成本對比分析

4 結(jié)語

新工藝可用于項目生產(chǎn)，泥餅含水率55%～59%，滿足脫水產(chǎn)物含水率不高于60%，可降低干化過程能耗。通過篩選新型有機調(diào)理藥劑代替原調(diào)理工藝的FeCl3+CaO，同時可使脫水產(chǎn)物pH、有機質(zhì)等指標(biāo)滿足園林綠化用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，有利于脫水產(chǎn)物的后續(xù)干化及資源化利用。

成本方面新工藝略高于原工藝基本；如果設(shè)備進料壓力提高，能減少PAM的投加量，同時提高污泥進料量，進而提高產(chǎn)能和污泥脫水效果，降低運行成本。脫水設(shè)備的性能是降低成本的關(guān)鍵因素，選擇合適的脫水設(shè)備有利于提高新工藝的脫水效果及運行成本。