化工污水生化污泥脫水壓濾的研究

來繼云 孔繁榮 繆樹輝(新疆藍(lán)山屯河能源有限公司，新疆 奇臺 831800)

0 引言

隨著經(jīng)濟、社會的高速發(fā)展，石油化工行業(yè)在我國經(jīng)濟增長過程中占有重要的地位，由于石油化工行業(yè)的壯大與發(fā)展污水處理在不同行業(yè)中也成為行業(yè)需要解決的一項難題。

中水回用是解決水資源危機的重要途徑，也是解決水資源與水環(huán)境的根本出路，工業(yè)廢水回用處理既能減小對新鮮地下水的消耗，又能給企業(yè)相當(dāng)可觀的經(jīng)濟效益。

中水回用是指各種排水經(jīng)處理后，達到規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可在生活、市政、環(huán)境等范圍內(nèi)雜用的非飲用水[1]。目前將企業(yè)內(nèi)部排放的廢水進行回收利用，不僅可以解決用水緊缺的問題，同時可以為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟利益與降低廢水對環(huán)境的污染。

2019年上半年奇臺縣政府將工業(yè)用水的水價在原水價的基礎(chǔ)上增大1倍，同時外排污水的費用由2018年的基礎(chǔ)上增加將近4倍。隨著工業(yè)新鮮水及排污水費用的逐年提高，增加了公司用水生產(chǎn)成本。由于當(dāng)前原水價格與排污費的持續(xù)上漲，水的綜合利用對降低公司產(chǎn)品成本占有更加重要的地位，2019年3月份開始公司就針對廢水的綜合利用制定了專項的綜合利用實施方案。實施方案中針對增大合格污水回收利用進行專項治理，通過對方案的實施達到了預(yù)期的效果。

隨著公司當(dāng)前生產(chǎn)經(jīng)營工作進入更為關(guān)鍵階段。加之國內(nèi)外疫情影響，市場需求逐步萎縮，同時受國際原油“價格戰(zhàn)”影響，大宗商品價格大幅下跌，外部市場環(huán)境復(fù)雜多變，給公司經(jīng)營帶來更大挑戰(zhàn)。為了扎實有效、全力推動2020年生產(chǎn)、經(jīng)營、管理和發(fā)展各項工作，降低生產(chǎn)成本顯得更加突出。污水綜合利用對節(jié)能降耗、降本增效具有長遠(yuǎn)的重要意義。2019年一期合格污水回收利用量只有約25m3/h，其余合格廢水直接進行外排。BDO二期項目建成投產(chǎn)后合格污水排放量增大，一、二期污水處理量約為200m3/h。合格污水回收利用空間巨大，公司在2020年總公司制定的計劃中將污水的回收利用列為重點工作。通過上半年對污水系統(tǒng)、回用水系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試，污水出水帶有少量活性污泥導(dǎo)致回用水裝置全自動一體化凈水器、超濾、反滲透設(shè)備污堵嚴(yán)重的問題。我公司人員針對廢水進行了針對性的研究。

1 污水處理及生化污泥脫水工藝情況

污水處理裝置由高濃度有機污水厭氧處理單元、混合有機污水好氧處理單元、活化廢水中和處理以及廢水收集、貯存及提升系統(tǒng)等組成。

高濃度有機廢水處理單元廢水經(jīng)過預(yù)處理后直接進入本處理工藝系統(tǒng)的HAF厭氧工段?；旌嫌袡C污水好氧處理單元廢水經(jīng)過預(yù)處理后直接進入本處理工藝系統(tǒng)的FSBBR好氧工段。進入?yún)捬跖c好氧工段處理廢水過程中由于微生物新陳代謝作用產(chǎn)生新的微生物造成污泥濃度不斷上漲。系統(tǒng)通過排泥管道進入生化污泥池。另外系統(tǒng)運行過程中污泥需進行回流。當(dāng)污泥濃度較高時可將污泥直接通過污泥回流輸送泵輸送至生化污泥池。生化污泥池污泥通過螺桿泵輸送至污泥壓榨脫水機進行脫水處理。

2 一二期污水污泥壓濾設(shè)備原理

本公司共計有兩套污水處理系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)污水污泥壓榨系統(tǒng)略有不同，一套使用GBH-1500L型號帶式壓濾機，另外一套使用DDL400-2型號的疊螺式壓濾機。帶式脫泥機工作原理主要為是泥濃度較高的泥水混合物進入污泥布料裝置。通道兩旁橡膠墻，把污泥帶進脫水機內(nèi)，污泥水分開始由特制的防老化膠輥和濾網(wǎng)出水孔擠出，并由脫水機下的污水槽集中排出。污泥水分脫出后，流動緩慢，承受的壓力越來越大，使更多水分被擠出達到更好的脫水效果。帶式污泥脫水機開關(guān)壓力受現(xiàn)場PLC系統(tǒng)控制。

疊螺式壓濾機工作原理主要分3步進行第一步為濃縮，當(dāng)螺旋推動軸轉(zhuǎn)動時，設(shè)在推動軸外圍的多重固活疊片相對移動，在重力作用下，水從相對移動的疊片間隙中濾出，實現(xiàn)快速濃縮。第二步為脫水，經(jīng)過濃縮的污泥隨著螺旋軸的轉(zhuǎn)動不斷往前移動；沿泥餅出口方向，螺旋軸的螺距逐漸變小，環(huán)與環(huán)之間的間隙也逐漸變小，螺旋腔的體積不斷收縮；在出口處背壓板的作用下，內(nèi)壓逐漸增強，在螺旋推動軸依次連續(xù)運轉(zhuǎn)推動下，污泥中的水分受擠壓排出，濾餅含固量不斷升高，最終實現(xiàn)污泥的連續(xù)脫水。第三部為自清洗，螺旋軸的旋轉(zhuǎn)，推動游動環(huán)不斷轉(zhuǎn)動，設(shè)備依靠固定環(huán)和游動環(huán)之間的移動實現(xiàn)連續(xù)的自清洗過程，從而巧妙地避免了傳統(tǒng)脫水機普遍存在的堵塞問題。

3 輔料聚丙烯酰胺(PAM)介紹

在生化污泥脫水壓濾的過程中需投加聚丙烯酰胺輔料使污泥先進行絮凝，目前聚丙稀酰胺(PAM)是污泥脫水領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的絮凝劑，PAM可分為陽離子型、陰離子型和非離子型，其中每一個離子型又可分為許多種分子量。因此，對不同的處理介質(zhì)，應(yīng)該選擇不同類型不同品種的PAM。在定性選擇之后，還要進行定量選擇，否則，非但達不到提高處理量之目的，甚至有可能造成污泥脫水根本無法進行。聚丙烯酰胺是一種線型高分子聚合物，產(chǎn)品主要分為干粉和膠體兩種形式。本公司使用干粉狀態(tài)的聚丙烯酰胺。其按平均分子量可分為低分子量(<100萬)、中分子量(200～400萬)和高分子量(>700萬)三類。聚丙烯酰胺的主鏈上帶有大量的酰胺基，化學(xué)活性很高，可以改性制取許多聚丙烯酰胺的衍生物，是一種極為重要的化學(xué)品。

4 聚丙烯酰胺輔料情況對比

4.1 聚丙烯酰胺的選擇

公司凈水裝置使用中分子量PAM進行凈化水處理，最初使用陰離子性PAM進行污泥脫水處理無法達到預(yù)期的脫水效果。因此根據(jù)市場PAM供應(yīng)種類進行選擇。通過在生化污泥池取足夠的生化污泥，并攪拌均勻。然后倒入相同規(guī)格的容器中讓其進行自然沉降一定時間(10min)，觀察污泥沉降情況。然后再將容器內(nèi)的污泥進行攪拌，讓污泥與水混合均勻。然后再通過投加配置為5mg/L不同規(guī)格型號的PAM輔料溶液進行絮凝，觀察沉降效果及形成礬花情況。沉降實踐過程中共計選用不同類型的7種PAM輔料。

從表1現(xiàn)場實踐表格統(tǒng)計情況可以反映出生化污泥使用陽離子性PAM在攪拌情況下形成的絮體較為明顯，且沉降效果較好。另外分子量較高時絮體形成效果更加明顯，考慮成本及現(xiàn)場情況選擇中分子量PAM作為生化污泥脫水使用輔料。

表1 聚丙烯酰胺實踐效果統(tǒng)計表

4.2 聚丙烯酰胺藥劑濃度的確定

確定了選用中分子量PAM輔料作為脫水輔料，現(xiàn)就以疊螺式污泥脫水機作為實踐設(shè)備分別投加不同濃度PAM輔料進行脫水處理。根據(jù)現(xiàn)場污泥形成情況及實驗室對污泥進行烘干水分檢測結(jié)果，以最終確定脫水效果相對最好、處理量相對最大的最佳濃度指標(biāo)。

表2 不同濃度聚丙烯酰胺壓濾脫水實踐統(tǒng)計表

從表2現(xiàn)場生化污泥壓濾實踐表可以體現(xiàn)出，PAM輔料投加量過大或過小對污泥的脫水效果都會形成一定的影響。針對本公司污水處理系統(tǒng)形成泥餅且含水量較低的區(qū)間在3～5mg/L濃度范圍。根據(jù)成本考慮選擇投加濃度在3mg/L左右為最宜。

5 設(shè)備壓濾情況對比

由于本公司兩套污水裝置分不同時間段建造，系統(tǒng)生化污泥脫水部分在設(shè)備選型過程中分別選用兩套不同類型的脫水機組。一套GBH-1500L型號帶式壓濾機，一套DDL400-2型號的疊螺式壓濾機。針對兩套裝置兩套不同設(shè)備在處理量相同的情況下也從污泥脫水含水率等方面做了對比。

從表3可以得出針對本公司污水系統(tǒng)生化污泥脫水過程中，兩種不同的機組都能夠滿足現(xiàn)場需求，疊螺式脫水機脫水率略高于疊螺式脫水機。

表3 不同機型壓濾脫水實踐統(tǒng)計表

6 結(jié)語

針對本類型化工污水裝置污泥系統(tǒng)脫水過程中，PAM輔料的投加的最佳濃度為3～5mg/L濃度范圍。最佳經(jīng)濟運行濃度在3mg/L。

通過以上實踐和分析得出本類型企業(yè)化工污水系統(tǒng)產(chǎn)生的生化污泥使用疊螺式脫水機脫水效果更好，操作簡便，維護費用相對較低。通過以上實踐和分析得出本類型企業(yè)化工污水系統(tǒng)產(chǎn)生的生化污泥使用中高分子量陽離子性聚丙烯酰胺沉降效果較為明顯，且污泥水含量較低。