超聲波聯(lián)合化學(xué)調(diào)理改善污泥脫水性能研究及應(yīng)用

文_馮力 北控（杭州）生態(tài)環(huán)境投資有限公司

為了促進(jìn)污泥脫水技術(shù)提高，實(shí)現(xiàn)深度脫水目的，對超聲波聯(lián)合化學(xué)調(diào)理改善污泥脫水性能進(jìn)行研究，為基于超聲波聯(lián)合化學(xué)調(diào)理的污泥脫水方法開發(fā)以及應(yīng)用提供有力參考依據(jù)。

1 試驗(yàn)場地

此次試驗(yàn)中所使用到的污泥均來自某污水處理廠，為常見種類污泥，其主要為生化污泥。本試驗(yàn)所用污泥的含水率在95%～97%，濃縮后的污泥直接靜力壓至本試驗(yàn)裝置。

2 主要試驗(yàn)儀器及檢測方法

本試驗(yàn)主要設(shè)備及材料清單如表1所示。

表1 超聲波聯(lián)合化學(xué)調(diào)理改善污泥脫水性能試驗(yàn)儀器表

利用以上儀器設(shè)備進(jìn)行比阻測定、毛細(xì)吸水測定、污泥含水率測定以及水質(zhì)指標(biāo)檢測。

3 過濾性能測試分析

超聲時(shí)間對過濾性能的影響：取含水率97.6%濃縮后污泥，在功率100～500W范圍內(nèi)，對比超聲作用時(shí)間的影響，測試結(jié)果如表2所示。

表2 不同超聲時(shí)間下污泥過濾體積（ml）

經(jīng)數(shù)據(jù)分析，單獨(dú)進(jìn)行超聲后（不對污泥進(jìn)行調(diào)理），超聲起到相反的作用影響了污泥的過濾性能，此外，功率增加會影響污泥的過濾性能。較長的超聲時(shí)間20s，過濾性能明顯不如未超聲的試驗(yàn)組，較短時(shí)間4s，又會存在較大操作誤差，因此最佳過濾性能建議選擇6～10s，作為超聲的較佳作用時(shí)間。

在以上測試基礎(chǔ)上進(jìn)行單獨(dú)PAM調(diào)理及超聲+PAM對過濾性能的影響測試分析，取含水率95.25%濃縮后污泥，先進(jìn)行單獨(dú)PAM調(diào)理的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 單獨(dú)化學(xué)調(diào)理后污泥過濾體積

再進(jìn)行先超聲后PAM調(diào)理的相關(guān)試驗(yàn)，對比超聲作用的影響，結(jié)果如表4所示。

表4 超聲波聯(lián)合化學(xué)調(diào)理后污泥過濾體積

綜上表所述可以發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)采用PAM調(diào)理污泥后的過濾性能在加藥量2.65～3.65kg/tDS范圍，都具有較好的過濾性能；而進(jìn)一步提高PAM投加量后，過濾性能出現(xiàn)下降趨勢。增加超聲后，同樣在2.65～3.65 kg/tDS范圍，具有較好的過濾性能。

取含水率95.85%濃縮后污泥，先采用功率200W超聲10s，然后用PAM+FeCl3調(diào)理，保持FeCl3投加量不變，改變PAM加藥量，對比PAM的影響，結(jié)果如表5所示。

表5 不同PAM投加量下過濾性能對比

綜上表所述，可以發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)eCl3投加量固定在100 kg/tDS，PAM投加范圍在2.4～3.15kg/tDS，都能具有較好過濾性能，驗(yàn)證了超聲波聯(lián)合化學(xué)調(diào)整技術(shù)適用于污泥脫水，可以有效改善污泥脫水效果。

表6 壓濾后泥餅含水率對比表

試驗(yàn)結(jié)果顯示，化學(xué)調(diào)理僅采用PAM調(diào)理，在未使用超聲或者聯(lián)合超聲調(diào)理，最終壓濾后泥餅實(shí)測含水率均在70%附近，無法達(dá)到60%以下，超聲波聯(lián)合FeCl3與PAM共同調(diào)理，F(xiàn)eCl3投加量80kg/tDS，PAM投加量2.4kg/tDS，最終壓濾后泥餅含水率均在58%附近，具有較好的脫水效果。以此完成超聲波聯(lián)合化學(xué)調(diào)正改善污泥脫水性能研究以及應(yīng)用。

4 結(jié)論

目前市政污水廠污泥脫水后，含水率要求達(dá)到60%以下，往往需要大量的調(diào)理藥劑，其中石灰的理論藥耗值為150～200kg/tDS，三氯化鐵（30%）的理論藥耗值為100～200kg/tDS，PAM的理論藥耗值為3～5kg/tDS。以本污水廠為例，通過強(qiáng)化污泥調(diào)理方式的管控手段，不投加PAM藥劑，主要調(diào)理藥劑用量：石灰的藥耗值為160kg/tDS，三氯化鐵（30%）的藥耗值為100kg/tDS。通過本課題的研究，在超聲波的作用下，可以有效減少調(diào)理藥劑的使用量，并可使污泥脫水后的最終含水率達(dá)到60%以內(nèi)，在超聲波的物理破壞下，以少量的電耗30～40kWh/tDS，可以達(dá)到一定的碳源補(bǔ)充效果。具體效果如下：藥劑減量：石灰160kg/tDS，三氯化鐵（30%）20kg/tDS；藥劑增量：2.4kg/tDS陽離子PAM；污泥體積減量（對比不超聲試驗(yàn)組）2.1%；上清液COD增加150mg/L。通過過濾小試試驗(yàn)，能夠判別出過濾效果不佳試驗(yàn)組，如單獨(dú)超聲、超聲+三氯化鐵等，但無法有效判別調(diào)理藥劑以及超聲對于脫水性能的直接影響；如超聲+PAM或超聲+三氯化鐵+PAM，需要進(jìn)一步通過中試裝置（高壓隔膜板框）脫水后，才能得知超聲及調(diào)理藥劑的直觀影響。

5 結(jié)語

本文對超聲波聯(lián)合化學(xué)調(diào)理改善污泥脫水性能及應(yīng)用進(jìn)行了研究，采用測試的方法對超聲波聯(lián)合化學(xué)調(diào)理改善污泥脫水性能進(jìn)行了測試。經(jīng)過對測試數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，超聲波聯(lián)合化學(xué)調(diào)理具有良好的污泥脫水性能改善效果，此次研究為超聲波聯(lián)合化學(xué)調(diào)理技術(shù)在污泥脫水方面的應(yīng)用提供了有力的參考依據(jù)。