高有機(jī)分污泥離心脫水效果提升的生產(chǎn)性試驗(yàn)研究

高有機(jī)分污泥離心脫水效果提升的生產(chǎn)性試驗(yàn)研究

王慶嬌，李嘉帆，馬云鵬，林霞亮，陳家俊

（深圳市水務(wù)（集團(tuán)）有限公司，廣東 深圳 518000）

摘要：當(dāng)前，環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)對(duì)城市水質(zhì)凈化廠污泥含水率的要求日益嚴(yán)格。離心脫水工藝處理高有機(jī)分污泥時(shí)，含水率穩(wěn)定達(dá)標(biāo)存在困難。以某水質(zhì)凈化廠離心脫水機(jī)為例，針對(duì)高有機(jī)分污泥含水率無(wú)法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，制訂改善污泥脫水性能的生產(chǎn)性試驗(yàn)計(jì)劃。經(jīng)1個(gè)月生產(chǎn)性試驗(yàn)，離心脫水污泥含水率穩(wěn)定控制在80%以下，運(yùn)行工況穩(wěn)定，取得較好的效果。

關(guān)鍵詞：離心脫水機(jī)；高有機(jī)分污泥；污泥調(diào)理；污泥含水率；生產(chǎn)性試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）10-0-04

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Productive Experimental Study on Improving the Centrifugal Dewatering Effect of High Organic Sludge

WANG Qingjiao， LI Jiafan， MA Yunpeng， LIN Xialiang， CHEN Jiajun

（Shenzhen Water （Group） Co.， Ltd.， Shenzhen 518000， China）

Abstract： Currently， environmental protection laws and regulations have increasingly strict requirements for the moisture content of sludge from urban water purification plants. There are difficulties in achieving stable water content standards when using centrifugal dewatering technology to treat high organic sludge. Taking the centrifugal dewatering machine of a certain water purification plant as an example， a productive experimental plan is developed to improve the dewatering performance of sludge in response to the problem of unstable high organic sludge moisture content. After one month of productive experiment， the moisture content of centrifugal dewatered sludge is stably controlled below 80%， and the operating conditions are stable， achieving good results.

Keywords： centrifugal dewatering machine; high organic sludge; sludge conditioning; sludge moisture content; productive experiment

某水質(zhì)凈化廠設(shè)計(jì)總處理規(guī)模為30萬(wàn)m3/d，廠內(nèi)三期A段和新建系統(tǒng)的初沉污泥以及兩套系統(tǒng)的剩余污泥分別進(jìn)入各自的污泥濃縮池重力濃縮，濃縮后含水率97%左右的污泥在均質(zhì)池內(nèi)短時(shí)均質(zhì)，由進(jìn)泥泵混合高分子絮凝劑聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）后送入離心脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理。脫水后的泥餅含水率約為80%，經(jīng)泥餅泵送至2座料倉(cāng)待運(yùn)，由污泥槽罐車外運(yùn)處置。

污泥濃縮層面，水質(zhì)凈化廠設(shè)有4座污泥濃縮池和1座污泥均質(zhì)池。4座污泥濃縮池中，1號(hào)濃縮池收集三期A段剩余污泥，2號(hào)濃縮池收集新建系統(tǒng)初沉池污泥，3號(hào)濃縮池收集三期氧化溝剩余污泥，4號(hào)濃縮池收集新建系統(tǒng)二沉池剩余污泥。根據(jù)污泥濃縮池設(shè)計(jì)參數(shù)，直徑為20 m，面積為314 m2，體積為1 884 m3。均質(zhì)池將各期濃縮后的初沉污泥和剩余污泥進(jìn)行混合均質(zhì)[1]，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，數(shù)量為1座，直徑為16 m，體積為502 m3。污泥處理層面，水質(zhì)凈化廠現(xiàn)狀建有一座污泥離心脫水機(jī)房，共有4臺(tái)離心脫水機(jī)，其中，2臺(tái)為韋斯伐利亞離心脫水機(jī)，

2臺(tái)為安德里茨臺(tái)離心脫水機(jī)。技術(shù)參數(shù)顯示，脫水污泥含水率為80%，污泥懸浮液處理量為110 m3/h，脫水污泥產(chǎn)生量為320 m3/d。污泥脫水后由泥餅泵輸送至脫水污泥料倉(cāng)儲(chǔ)存，然后由污泥運(yùn)輸車運(yùn)送至處置場(chǎng)填埋。系統(tǒng)設(shè)有2座脫水污泥料倉(cāng)，單座直徑為5 m，單座容積為200 m3。

1 生產(chǎn)試驗(yàn)方案

該水質(zhì)凈化廠進(jìn)水主要為城市生活污水，服務(wù)片區(qū)排水體制為分流制，進(jìn)廠污染物濃度較高，造成該廠污泥有機(jī)分含量常年居高不下，進(jìn)泥含水率同步上升（見(jiàn)表1），加劇離心機(jī)處理壓力。污泥顆粒高度親水，包含大量難脫去的水分，污泥有機(jī)質(zhì)大部分是微生物的細(xì)胞物質(zhì)，造成結(jié)合水難以通過(guò)現(xiàn)有的污泥濃縮工藝脫除[2-3]。

3個(gè)方面，即離心機(jī)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整、藥劑分析以及污泥性質(zhì)分析。試驗(yàn)主要分2個(gè)階段進(jìn)行分析和總結(jié)。第1階段主要優(yōu)化進(jìn)泥泥質(zhì)及離心機(jī)運(yùn)行工況參數(shù)。第2階段為脫水藥劑選配試驗(yàn)。

2 第一階段試驗(yàn)

該水質(zhì)凈化廠平時(shí)主要運(yùn)行2臺(tái)韋斯伐利亞離心脫水機(jī)（1號(hào)機(jī)和2號(hào)機(jī)），以1號(hào)機(jī)為試驗(yàn)機(jī)，絮凝劑采用現(xiàn)狀使用的國(guó)產(chǎn)陽(yáng)離子PAM，分子量為1 000萬(wàn)。

2.1 投加高效脫水劑調(diào)理污泥

如表1所示，受污泥有機(jī)分過(guò)高的影響，離心機(jī)前段的污泥濃縮工藝處理效果不佳，全天進(jìn)泥含水率均值達(dá)98.89%，影響離心機(jī)處理效果。嘗試在均質(zhì)池投加調(diào)理劑，降低進(jìn)泥含水率[4-5]。根據(jù)試驗(yàn)方案，對(duì)高效脫水劑進(jìn)行濃度梯度試驗(yàn)，藥劑投加點(diǎn)為均質(zhì)池，梯度濃度分別為2.5%、5.0%、7.5%。每個(gè)濃度試驗(yàn)時(shí)間均為1 d。投加高效脫水劑，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

2.2 投加FeCl3調(diào)理污泥

根據(jù)試驗(yàn)方案，對(duì)FeCl3進(jìn)行濃度梯度試驗(yàn)，藥劑投加點(diǎn)為均質(zhì)池，梯度濃度分別為5%、7.5%和10%。每個(gè)濃度的試驗(yàn)時(shí)間均為1 d。投加FeCl3，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

2.3 小結(jié)

通過(guò)調(diào)節(jié)，1號(hào)機(jī)最佳運(yùn)行參數(shù)已確定。在日常運(yùn)行中，扭矩控制在25 N·m，開(kāi)機(jī)時(shí)差速設(shè)置為3.2 m/s，待離心機(jī)穩(wěn)定后調(diào)整為3.3 m/s，進(jìn)藥流量維持在3 m3/h，進(jìn)泥流量維持在50 m3/h。通過(guò)調(diào)節(jié)差速、進(jìn)泥流量和進(jìn)藥量，獲得理想扭矩。需要注意的是，3個(gè)參數(shù)的調(diào)節(jié)應(yīng)該形成一定的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，單一參數(shù)的改變效果適得其反。高效脫水劑有助于降低進(jìn)泥含水率，優(yōu)化離心機(jī)處理效果。從目前的試驗(yàn)情況看，高效脫水劑濃度為7.5%時(shí)，1號(hào)機(jī)全天出泥含水率穩(wěn)定在80%以下，扭矩情況穩(wěn)定，可消除進(jìn)泥含水率波動(dòng)造成的不利影響。添加濃度為7.5%的FeCl3，1號(hào)機(jī)的出泥含水率可以維持在78%～79%。進(jìn)泥含水率較之前試驗(yàn)有所降低。

3 第二階段試驗(yàn)

在第一階段試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，第二階段計(jì)劃對(duì)PAM的種類及投加量進(jìn)行聯(lián)合調(diào)整，通過(guò)優(yōu)化離心機(jī)參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)。針對(duì)現(xiàn)狀國(guó)產(chǎn)陽(yáng)離子PAM、進(jìn)口PAM乳液1和進(jìn)口PAM乳液2，分別單獨(dú)進(jìn)行上機(jī)測(cè)試，同時(shí)通過(guò)PAM乳液和粉劑聯(lián)合調(diào)理進(jìn)行上機(jī)測(cè)試，旨在提供多種保證離心機(jī)出泥含水率穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的方案。

3.1 PAM乳液試驗(yàn)

試驗(yàn)計(jì)劃使用進(jìn)口PAM乳液代替現(xiàn)狀陽(yáng)離子PAM，通過(guò)改變投藥比的方式，觀察扭矩及含水率變化，巴斯夫乳液試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。試驗(yàn)時(shí)間為2019年8月1日。如表4所示，單獨(dú)使用進(jìn)口PAM乳液，投藥比達(dá)到14‰時(shí)，離心機(jī)出泥含水率才能穩(wěn)定低于80%，若投藥比下降到14‰以下，則離心機(jī)出泥含水率大于80%，離心機(jī)上清液渾濁。因此，單加乳液效果不理想，并且耗藥量高。

3.2 PAM乳液和PAM粉劑聯(lián)合投加試驗(yàn)

將進(jìn)口PAM乳液和國(guó)產(chǎn)陽(yáng)離子PAM按1∶1的比例混合，分別配制濃度8‰、6‰、4‰的混合藥劑進(jìn)行上機(jī)試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口PAM乳液和現(xiàn)狀粉劑PAM聯(lián)合使用時(shí)，濃度分別為6‰、8‰的混合藥劑含有大量的漂浮物，上機(jī)試驗(yàn)扭矩波動(dòng)較大。當(dāng)配制的藥劑濃度為4‰時(shí)，混合藥劑無(wú)漂浮物質(zhì)，呈均勻的乳白色液體。試驗(yàn)時(shí)，離心機(jī)在高扭矩工況下運(yùn)行比較穩(wěn)定，確定4‰的配藥濃度較為合理。采用PAM乳液+PAM粉劑時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5所示。

在4‰的配藥濃度下，采用不同投藥比進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)投藥比為11‰時(shí)，離心機(jī)出泥含水率在80%以上，上清液渾濁。當(dāng)混合投藥比保持在14‰～16‰時(shí)，離心機(jī)扭矩能維持在40 N·m以上，上清液污泥回收率高于95%，離心機(jī)出泥含水率能控制在78%以下，出泥含水率顯著降低。

根據(jù)第二階段試驗(yàn)數(shù)據(jù)，相比乳劑，干粉PAM藥劑能在更低的投藥比下實(shí)現(xiàn)離心機(jī)出泥含水率80%以下的目標(biāo)，但上清液回收率較低，即使加大藥量，也無(wú)法有效提高回收率。乳劑的絮凝效果優(yōu)于干粉PAM藥劑，乳劑能有效提高污泥回收率，同時(shí)增加離心機(jī)扭矩。觀察發(fā)現(xiàn)，使用乳劑能增加轉(zhuǎn)鼓內(nèi)泥環(huán)厚度，提高出泥端和推泥端的壓力，因此扭矩升高，出泥含水率降低。在現(xiàn)狀國(guó)產(chǎn)陽(yáng)離子PAM+進(jìn)口PAM乳液混合試驗(yàn)中，該混合藥劑上清液回收率比干粉PAM高，與乳液的回收率相比，回收率接近，甚至優(yōu)于乳劑。相比干粉PAM藥劑，混合藥劑投藥量大，但比單獨(dú)投加乳液的用量小。

4 結(jié)論

投加高效脫水劑和FeCl3可以起到較好的污泥調(diào)理效果，改善污泥脫水性能，提升離心機(jī)進(jìn)泥含固率，增強(qiáng)離心脫水效果，降低出泥含水率。PAM乳劑的絮凝效果優(yōu)于干粉PAM藥劑，投加PAM乳劑可以實(shí)現(xiàn)更高的固體回收率，同時(shí)可以增加離心機(jī)運(yùn)行扭矩，降低污泥含水率。PAM粉劑和PAM乳劑聯(lián)合使用，不僅可以實(shí)現(xiàn)較高的固體回收率，降低污泥含水率，而且可以顯著降低藥耗，投加量低于單獨(dú)使用PAM粉劑或PAM乳劑，節(jié)省藥劑成本。在為期1個(gè)月的試驗(yàn)中，通過(guò)調(diào)整離心機(jī)運(yùn)行參數(shù)及藥劑投加等技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)離心脫水出泥含水率穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，為離心機(jī)出泥含水率應(yīng)急達(dá)標(biāo)積累經(jīng)驗(yàn)，可以為有同樣困擾的業(yè)內(nèi)單位提供參考。

參考文獻(xiàn)

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