污泥脫水藥劑中試試驗(yàn)研究

吳元，黃興剛，劉翠，朱麗可，鄭云鋒，張力，吳濤

（維爾利環(huán)?？萍技瘓F(tuán)股份有限公司，江蘇 常州 213125）

近年來，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，生活垃圾產(chǎn)生量逐年增加，填埋場(chǎng)產(chǎn)生的滲濾液與日俱增。在滲濾液處理過程中，其副產(chǎn)物污泥的產(chǎn)量也與日俱增。剩余污泥處理處置費(fèi)用較高，占整個(gè)污水處理廠總運(yùn)行費(fèi)用的30%—50%，這是因?yàn)槭Ｓ辔勰嘀泻写罅克?，脫水是污泥減量化、無害化、資源化最關(guān)鍵的一步，有效的脫水可以顯著減少污泥的體積并降低進(jìn)一步處理處置的成本[1]。因此，解決污泥的脫水問題意義重大。目前提高污泥脫水效果的手段主要是通過化學(xué)方法、物理方法、生物方法進(jìn)行調(diào)理，配合采用先進(jìn)脫水設(shè)備脫水。相比于物理法、生物法，化學(xué)法調(diào)理更簡(jiǎn)單易行。污泥化學(xué)調(diào)理已有大量的研究與實(shí)踐，如鹿雯等[2]、黃志斌等[3]通過投加化學(xué)藥劑改善污泥脫水性能，表明無機(jī)絮凝劑存在絮凝效果差、投加量大等缺點(diǎn)；有機(jī)絮凝劑存在具有一定生物毒性、難以生物降解等缺點(diǎn)；楊斌等[4]利用粉煤灰和生石灰在污泥中能形成堅(jiān)硬的網(wǎng)絡(luò)骨架的性質(zhì)，提高污泥的脫水性能，但這些材料如果單獨(dú)使用容易出現(xiàn)投加量大、泥餅增容等問題。因此，研究?jī)?yōu)化絮凝劑與生石灰助凝劑的聯(lián)合應(yīng)用，尋找高效的污泥脫水藥劑組合，對(duì)提高污泥脫水效果，改進(jìn)污泥脫水工藝具有重要意義。

本研究通過調(diào)節(jié)污泥流量與PAM 的流量比和PAM-CaO 聯(lián)用的方法改善剩余污泥脫水性能，并通過對(duì)污泥含水率、TS、VS、濾液pH 值等指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)分析，解析脫水機(jī)理，旨在為污泥減量化處理提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)設(shè)備與試劑

試驗(yàn)設(shè)備包括進(jìn)料泵、攪拌機(jī)和W 系列臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)（見圖1—圖3），其中離心機(jī)最高轉(zhuǎn)速為3500r/min，最高分離因數(shù)為3000g，電機(jī)功率為30—37kW，外形尺寸為3800mm×1200mm×1500mm。

圖1 進(jìn)料泵

圖2 攪拌機(jī)

圖3 離心機(jī)

試驗(yàn)藥劑：藥劑一為生石灰；藥劑二為PAM（陽離子聚丙烯酰胺，濃度為0.3%）。

1.2 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)污泥取自江蘇某填埋場(chǎng)垃圾滲濾液的剩余污泥，其污泥特性如表1 所示。從表1 可以看出，原污泥偏堿性，含水率高，有機(jī)質(zhì)含量高。首先通過試驗(yàn)分析不同PAM（3‰）使用量（通過改變?cè)嘉勰嗯cPAM 的進(jìn)樣流量比來實(shí)現(xiàn)）對(duì)該種原始污泥的調(diào)理效果，然后采用PAM-CaO 對(duì)原始污泥進(jìn)行調(diào)理分析，分析離心后的污泥及濾液的性狀，綜合評(píng)價(jià)污泥脫水效果。

表1 污泥特性

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 單一PAM 作為污泥調(diào)理劑時(shí)對(duì)污泥脫水效果的影響

按照表2污泥與PAM的流量比進(jìn)行污泥脫水中試試驗(yàn)，并對(duì)離心后的污泥的含水率及污泥中的VS 含量進(jìn)行分析，考察污泥性狀（見圖4）。由表2 可知，污泥的含水率為89.02%—90.10%，相差不大；VS 含量也相差不大，均在68%左右?？梢?，在調(diào)節(jié)PAM 流量時(shí)，過量投加PAM（污泥與PAM 的流量比5 ∶ 1 為正常量，表中4.5 ∶ 1、4 ∶ 1、3.5 ∶ 1 都屬于PAM 過量）對(duì)污泥的含水率及VS 含量影響并不大。有研究表明，單一使用高分子有機(jī)絮凝劑時(shí)，若添加量較小，其吸附架橋能力較弱，污泥脫水能力較差；若投加量過大，污泥黏度增大，影響其脫水性能[5]。

表2 單一絮凝劑PAM 加藥量及試驗(yàn)效果（污泥）

圖4 污泥狀態(tài)1

根據(jù)以上試驗(yàn)進(jìn)行離心脫水，離心機(jī)主機(jī)轉(zhuǎn)速2412.8r/min、輔機(jī)轉(zhuǎn)速1856.0r/min、扭矩10.7N/m。離心后對(duì)濾液進(jìn)行分析，主要檢測(cè)pH 值、TS 含量、VS含量、SS 濃度。具體試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。

表3 單一絮凝劑PAM 加藥量及試驗(yàn)效果（濾液）

由表3 可知：

（1）pH 值：調(diào)節(jié)污泥與PAM 比例后，pH 值無明顯變化，在8.05—8.15 內(nèi)波動(dòng)。

（2）TS 含量：調(diào)節(jié)污泥與PAM 比例后，TS 含量變化不大，在2.61%—4.05%內(nèi)波動(dòng)，而且隨著污泥流量的增大，TS 含量呈增加的趨勢(shì)。

（3）VS 含量：調(diào)節(jié)污泥與PAM 比例后，VS 含量變化不大，在25.66%—39.70%內(nèi)波動(dòng)，而且隨著污泥流量的增大，VS 含量呈增加的趨勢(shì)。

（4）SS 濃度：隨著污泥流量增大，SS 濃度由5775mg/L 增加至15 510mg/L。在試驗(yàn)過程中，也可以通過肉眼看出濾液逐漸渾濁。這是因?yàn)殡S著污泥流量的增大，絮凝效果變差，離心機(jī)扭矩減小，導(dǎo)致離心過程中濾液逐漸渾濁。

2.2 PAM-CaO 復(fù)合絮凝劑對(duì)污泥脫水效果的影響

按照表4 的PAM-CaO 的投加方式進(jìn)行污泥脫水中試試驗(yàn)，并對(duì)離心后的污泥的含水率及污泥中的VS含量進(jìn)行分析，考察污泥性狀（見圖5）。由表4 可知，污泥的含水率為75.16%—87.35%，與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況相比，含水率降低了2%—10%；VS 含量無明顯的變化規(guī)律，大致表現(xiàn)為隨著污泥流量的增大，VS 含量呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)?？梢?，PAM-CaO 復(fù)合絮凝劑可增強(qiáng)對(duì)污泥的脫水效果。

表4 PAM-CaO 加藥量及試驗(yàn)效果（污泥）

圖5 污泥狀態(tài)2

綜上可見，PAM-CaO 聯(lián)合添加可明顯改善污泥脫水性能，降低污泥含水率，這是因?yàn)樯易鳛橹齽?，通過Ca2+壓縮雙電層和電中和后，絮體顆粒間排斥力減弱，有助于吸附架橋作用，增強(qiáng)絮體強(qiáng)度，進(jìn)而改善污泥的脫水性能[6]。

根據(jù)以上試驗(yàn)進(jìn)行離心脫水，離心機(jī)主機(jī)轉(zhuǎn)速2412.8r/min、輔機(jī)轉(zhuǎn)速1856.0r/min、扭矩10.7N/m。離心后對(duì)濾液進(jìn)行分析，主要檢測(cè)pH 值、TS 含量、VS含量、SS 濃度。具體試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。

表5 PAM-CaO 加藥量及試驗(yàn)效果（濾液）

由表5 可知：

（1）pH 值：投加CaO 后，pH 值由原始的7.71 增至12.76—13.25，pH 值較大。這是由于投加堿性物質(zhì)——生石灰引起的。生石灰的投加對(duì)于改善污泥的脫水性能起到很大作用。主要原因?yàn)椋簤A性物質(zhì)的作用使污泥pH 值升高，破壞生物結(jié)構(gòu)；反應(yīng)放熱導(dǎo)致污泥溫度升高；反應(yīng)生成物中結(jié)合了游離水，同時(shí)放熱反應(yīng)使一部分游離水被蒸發(fā)。生石灰可以有效改變污泥的性質(zhì)，將致密、黏稠的污泥變成疏松、流動(dòng)性好、便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)奈锪希虼松冶粡V泛應(yīng)用在污泥脫水中。

（2）TS 含量：投加CaO 后，TS 含量由3.57%降至1.77%—2.07%。這是由于調(diào)理劑的絮凝作用將水中的懸浮固體等絮凝后，利用離心機(jī)將其甩出，使濾液中的TS 含量大大降低。在試驗(yàn)過程中也可以通過肉眼看到濾液呈清色，這將大大降低濾液的處理難度。

（3）VS 含量：調(diào)節(jié)污泥與PAM 比例后，VS 含量變化不大，在7.75%—13.94%內(nèi)波動(dòng)，無明顯的變化規(guī)律。

（4）SS 濃度：投加藥劑后，SS 濃度降至140—388mg/L。

3 結(jié)語

污泥脫水的中試結(jié)果表明，與單一絮凝劑PAM 作污泥調(diào)理劑相比，污泥通過PAM-CaO 藥劑的聯(lián)合調(diào)理，脫水效果得到明顯改善，并且絮凝劑的添加量得到降低，污泥含水率可降至75.16%，離心濾液SS 濃度降至140—388mg/L。但生石灰的添加會(huì)導(dǎo)致成本增大，因而可進(jìn)一步優(yōu)化最佳配方和投加量，以降低污泥深度脫水的經(jīng)濟(jì)成本。