不同調(diào)理劑對(duì)生化污泥脫水性能影響研究

張勇 大連長(zhǎng)興島再生資源有限公司

背景

隨著社會(huì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化的進(jìn)程，我國(guó)城鎮(zhèn)產(chǎn)生的污泥大量增加。石化等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的高含水生化污泥數(shù)量巨大，占地面積大，已成為限制企業(yè)發(fā)展難題之一。為社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，企業(yè)的正常運(yùn)營(yíng)，亟需一種有效的方式使之無(wú)害化、減量化以致資源化?！笆濉币?guī)劃以來(lái)，國(guó)家出臺(tái)相關(guān)政策，要求“污水處理廠以貯存（即不處理處置）為目的將污泥運(yùn)出廠界的，必須將污泥脫水至含水率50%以下”，無(wú)疑催促企業(yè)重視含水污泥處置難題。石化污泥干基具有較高的熱值，若能將含水率降至50%以下，可以作為資源化利用，包括作為替代燃料、熱電廠焚燒發(fā)電等，減排同時(shí)取得經(jīng)濟(jì)效益。

目前，國(guó)內(nèi)常用的污泥脫水技術(shù)，包括熱干化、機(jī)械脫水、超聲波脫水、熱水解、微波脫水、電滲透脫水等方法，但由于技術(shù)限制，只有機(jī)械脫水應(yīng)用最為廣泛。機(jī)械脫水前需要將污泥進(jìn)行調(diào)理，以改善污泥性質(zhì)，從而提高脫水效率。本實(shí)驗(yàn)考查了不同的調(diào)理劑、同種調(diào)理劑不同配比以及兩種以上調(diào)理劑對(duì)污泥脫水的影響。

一、實(shí)驗(yàn)部分

（一）實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)采用某石化公司生化污泥，含水率85～90%，外觀呈棕黑色，pH為7。

調(diào)理劑：聚合硫酸鐵、聚合硫酸鋁、石灰、粉煤灰。以上調(diào)理劑均為工業(yè)級(jí)。

（二）分析方法

脫水后污泥含水率：將污泥放入烘箱中于106℃干燥2h，取出后放入干燥器中冷卻至室溫，稱重，最后計(jì)算含水率。計(jì)算公式如下：

式中：w3干污泥與表面皿重量；w2濕污泥與表面皿重量；w1烘干表面皿重量。

（三）實(shí)驗(yàn)方法

用電子天平稱取一定量污泥，加入一定重量比的添加劑，混拌均勻后用濾布包裹，后放置到小型壓濾裝置中進(jìn)行壓濾脫水，保持千斤頂表壓30Mpa，壓濾時(shí)間為15min，檢測(cè)濾液pH，檢測(cè)污泥含水率及減重率。

二、結(jié)果討論

（一）不同種類調(diào)理劑對(duì)污泥脫水性能的影響

取4份各1000g污泥，按照污泥重量比加入相同比例的不同調(diào)理劑。進(jìn)行脫水實(shí)驗(yàn)，測(cè)定不同調(diào)理劑下，對(duì)污泥脫水效果的影響。其結(jié)果如表1。

從表1可以看出，當(dāng)加入同一比例的調(diào)理劑時(shí)，粉煤灰脫水效果較好，脫水后含水率為51.5%，主要是因?yàn)榉勖夯冶缺砻娣e較大，吸附性能較強(qiáng)，起到電性中和和吸附架橋作用，破壞污泥膠體顆粒的穩(wěn)定，使分散的小顆粒聚集成大顆粒。而減重率和減容率是污泥處理的重要指標(biāo)。粉煤灰減重率為41.7%，低于其他三種調(diào)理劑。

表1 不同調(diào)理劑對(duì)污泥脫水效果影響

石灰脫水后濾液pH為12，濾液需考慮中和處理或作為堿液利用，石灰脫水后含水率為49.7，主要是因?yàn)槭遗c污水中的重碳酸鈣生成的碳酸鈣顆粒能增強(qiáng)污泥孔隙率，促進(jìn)水分子分離，石灰處理后減重率和減容率分別為61.5%和82.9%，取得較好的效果。

聚鐵脫水后濾液pH為3，濾液需考慮中和處理，可增加后續(xù)濾液處理費(fèi)用。聚體脫水后含水率為56.7%，主要是鐵鹽有絮凝、電中和和吸附架橋作用來(lái)改變污泥親水性。聚鐵脫水后減重率和減容率分別為66.4%和81.8%，取得較好的效果。

聚鋁脫水后含水率為71.9%，脫水效果較差。主要是由于聚鋁水解產(chǎn)生ALO2-與污泥中帶負(fù)電的膠體互相排斥，無(wú)法凝聚，導(dǎo)致含水率降低效果差。

（二）四種調(diào)理劑不同配比對(duì)脫水性能的影響

對(duì)四種調(diào)理劑采用不同配比進(jìn)行污泥脫水實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 四種調(diào)理劑不同比例對(duì)脫水污泥含水率影響

圖2 四種調(diào)理劑不同比例對(duì)脫水污泥減重率影響

由圖1可以看出，隨著調(diào)理劑減少，粉煤灰和石灰含水率呈升高趨勢(shì)，這是因?yàn)殡S著調(diào)理劑較少，參與反應(yīng)的量減少，影響污泥團(tuán)聚性能。聚鐵含水率變化不大。聚鋁含水率變化不大，脫水效果差。

由圖2和圖3可知，粉煤灰對(duì)污泥脫水后減容率和減重率效果較差。石灰和聚鐵對(duì)污泥脫水后減容率和減重率較好，不同比例下效果相差不大。聚鋁由于凝聚效果差，導(dǎo)致減容率和減重率效果差。

圖3 四種調(diào)理劑不同比例對(duì)脫水污泥減容率影響

（三）兩種混合調(diào)理劑對(duì)脫水性能的影響

采用1：10：10比例進(jìn)行脫水實(shí)驗(yàn)，石灰+聚鐵和石灰+聚鋁進(jìn)行污泥脫水實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可知，采用石灰+聚鐵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)含水率較石灰+聚鋁低40%，而減重率和減容率與單獨(dú)脫水實(shí)驗(yàn)下降，可能是由于石灰與聚鐵、聚鋁反應(yīng)生成其他物質(zhì)，增加干固體質(zhì)量，導(dǎo)致減重率和減容率下降。

圖4 兩種混合調(diào)理劑對(duì)脫水性能的影響

三、結(jié)論

（1）采用單調(diào)理劑進(jìn)行生化污泥脫水實(shí)驗(yàn)，粉煤灰脫水效果較好，但減重率和減容率較低。石灰與聚鐵效果相差不大。聚鋁效果最差，含水率較高。

（2）采用兩種調(diào)理劑進(jìn)行生化污泥脫水實(shí)驗(yàn)，石灰+聚鐵脫水效果較好。

（3）在實(shí)際處理含水污泥脫水中，不僅要考慮含水率、減重率和減容率這三個(gè)指標(biāo)，還應(yīng)考慮到藥劑的成本，綜合考慮污泥脫水及后續(xù)濾液和濾餅的處理。