離心脫水干化處理滲濾液剩余污泥研究

黃興剛，朱衛兵，朱伯媛 ，馬建鋒，邱 艷

（1.江蘇維爾利環保科技股份有限公司，江蘇常州213125；2.常州大學，江蘇常州213002）

目前，國內垃圾滲濾液處理大多采用“生化+膜深度”為主的工藝路線，在生化處理過程中因有機污染物濃度高而產生大量剩余污泥，可與城市污水廠污泥協同處理，但污泥進入填埋場時應符合相關要求[1]。

剩余污泥脫水常用隔膜壓濾、螺旋擠壓、離心分離等方式進行固液分離，脫水產生的污泥含固率一般在15%～25%。隔膜壓濾的主要特點是過濾推動力大，整機自動化程度高，配置濾布在線沖洗系統及電控閥門儀表，人工操作需求少，但設備故障率高，成本也高。螺旋擠壓適用于分離料液中含固量比例大而分離后要求含水率比較低的物料，特點是處理速度快，操作簡便，但濾渣含水率高，且不穩定。離心脫水利用固液兩相的密度差，在離心力的作用下，將細小顆粒的懸浮液變為相對干凈的液體及固體狀泥渣，實現固液分離。離心機主機轉速決定污泥在機身內部受到離心力的大小，主機轉速和差速決定了污泥在離心機中的停留時間和泥餅的含水率[3]。離心脫水可實現自動化，脫水性能穩定，且固體狀泥渣含水率可控制在80%左右。

在《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889-2008）中對填埋廢物的入場要求厭氧產沼等生物處理后的固態殘余物、糞便經處理后的固態殘余物和生活污水處理廠污泥經處理后含水率小于60%。進一步降低脫水泥餅含水率，是污泥減容減量和無害化處理的基礎[2]。石灰具有成本低和穩定性好的優點，可使脫水污泥含水率降低，在污泥干化中可用作固化劑。

本文研究以MBR 為主工藝處理垃圾滲濾液。將滲濾液經生物處理至MLSS 為15～25 g/L 的剩余污泥排入污泥儲池，通過離心脫水和投加石灰固化劑的組合方式，干化至60%的含水率，泥餅去垃圾填埋區處置，脫水清液輸送往生化池。

1 材料與工藝

1.1 試驗材料

本次試驗以南方某填埋場垃圾滲濾液處理站中的剩余污泥為處理對象，污泥濃度為15～30 g/L，水質渾濁，呈黃褐色。絮凝劑為聚丙烯酰胺（PAM）:白色固體顆粒，陽離子，分子量在800～850 萬之間，離子度5%～80%。固化劑為干石灰粉末固體。

1.2 工藝流程

試驗工藝流程如圖1 所示。

圖1 工藝流程示意圖

垃圾滲濾液經生化處理過程中產生的剩余污泥排入污泥儲池1 中，在污泥提升泵2 的輸送下通過靜態混合器進入離心機6 中，絮凝加藥裝置3 中配置的絮凝劑溶液在投加泵4 的作用下也進入混合器前的總管，通過混合器的污泥溶液在離心機的作用下實現固液分離，液體自流進入清液儲池8 后，由清液輸送泵11 打回滲濾液的生物處理反應器中，固體落入無軸螺旋輸送機9 的進口中，固化劑從料倉7 送入螺旋輸送機，與污泥進行攪拌，外運污泥含水率達到60%以下，送至污泥收集車10 運往填埋場處置。

1.3 主要工藝參數

（1）污泥儲池1 座，有效容積為40 m3，5.0 m×2.0 m×4.5 m，地下式，加蓋封閉結構，有效水深4.0 m。配備污泥提升泵1 臺，單螺桿泵，流量10 m3/h，揚程15 kPa，功率2.2 kW。

（2）絮凝加藥裝置1 臺，有效容積為1.5 m3，絮凝劑制備能力0.5 m3/h，總功率3×0.75 kW。

（3）絮凝劑投加泵1 臺，單螺桿泵，變頻調節，流量0.5 m3/h，揚程15 kPa，功率0.55 kW。

（4）臥式螺旋離心機1 臺，脫水能力8～10 m3/h，總功率14 kW。離心機主要由主機轉鼓和帶空心轉軸的螺旋輸送器組成，污泥由空心轉軸送入轉鼓后，在高速旋轉產生的離心力作用下，被甩入轉鼓腔內。污泥顆粒比重較大，離心力也較大，被甩貼在轉鼓內壁上，形成固體層。水密度小，離心力也小，在物料內側產生液體層。固體層的污泥由螺旋輸送器連續排出，液體則由堰溢流排出。

（5）固化劑料倉1 座。

（6）清液儲池1 座，有效容積為20 m3，5.0 m×1.0 m×4.5 m，地下式，加蓋封閉結構，有效水深4.0 m，配備清液單螺桿輸送泵1 臺，流量10 m3/h，揚程15 kPa，功率2.2 kW。

（7）螺旋輸送機1 臺，直徑Ф260 mm，長度8 m，功率3.0 kW。

2 結果與討論

2.1 PAM 投加量對離心脫水污泥含水率的影響

以PAM的投加量為研究對象，污泥儲池中注入濃度為20 g/L 的剩余污泥。在絮凝加藥裝置中注入自來水，再加入計量的絮凝劑PAM，由低到高配制不同濃度的PAM溶液。分批啟動污泥提升泵和離心脫水機，污泥進料的流量10 m3/h，調節絮凝劑投加泵至對應流量，污泥和PAM 溶液經靜態混合器混合后送至離心機中。PAM在剩余污泥中起電中和及架橋的作用，減少污泥顆粒間的排斥，并通過其較好的吸附架橋功能，使得凝聚顆粒迅速形成大的絮體，這些絮體具有起伏不平的鏈網狀結構，形成比表面較大的污泥固體。圖2 為不同PAM投加量對脫水污泥含水率的影響。

圖2 不同PAM 投加量與脫水污泥含水率的關系

由圖2 可以看出：隨著絮凝劑投加量增加，脫水污泥的含水率逐漸降低，當投加濃度為0.2%～0.25%時，脫水污泥的含水率為80%。繼續加大絮凝劑的濃度，脫水污泥的含水率沒有降低且變化不大。

當絮凝劑潮濕、配藥溫度較高、加藥量較大或者裝置內存積過多時，加藥口易堵塞，應及時巡察并疏通之。當脫泥效果差時，應分析污泥進料量、剩余污泥濃度、絮凝劑加藥量和配藥比例等是否變化，以便及時調整。

2.2 剩余污泥濃度對離心脫水污泥含水率的影響

污泥進料為10 m3/h，絮凝劑投加量不變，PAM投加濃度為0.25%，在其他條件相同的情況下，分批測試不同污泥濃度下的離心脫水情況，得到不同污泥濃度對離心脫水污泥含水率的關系，見圖3。

圖3 不同剩余污泥濃度與脫水污泥含水率的關系

由圖3 看出，隨著污泥濃度的增加，通過離心機脫水污泥含水率先降后升，25 g/L 的脫水污泥含水率為最低，80%左右。因此，要保持80%左右的污泥含水率，需要及時調整絮凝劑的投加濃度和離心機的運行參數。滲濾液剩余污泥濃度在20～25 g/L 時，排泥較為合理。盡管污泥濃度提升可以減少生物池容積，但對于生物處理和脫水過程會帶來一些副作用。必須根據實際情況合理確定剩余污泥濃度，達到最佳的性價比[4]。

2.3 固化劑投加量對外運污泥含水率的影響

選取固化劑用量為研究對象，離心機的脫水污泥含水率在80%左右，啟動固化劑料倉和螺旋輸送機，逐漸提升固化劑的投加量，并測量對應外運污泥的含水率。固化劑與脫水污泥的質量比與外運污泥含水率的關系見圖4。

圖4 固化劑與脫水污泥的質量比與外運污泥含水率的關系

由圖4 可以看出，固化劑用量加大，脫水污泥與固化劑發生放熱反應，污泥溫度增高，導致一部分水分被蒸發，污泥的含水率降低[5]。當外運污泥含水率60%時，固化劑的投加量約為脫水污泥質量的0.3 倍。

3 結論

（1）當滲濾液剩余污泥濃度為20 g/L，絮凝劑投加濃度為0.2%～0.25%時，脫水污泥的含水率為80%，再投加脫水污泥質量比0.3 的固化劑可將污泥含水率降至60%。當污泥濃度20～25g/L 時，離心機排泥較為合理。

（2）采用離心脫水和投加石灰固化劑的組合方式處理垃圾滲濾液剩余污泥，操作簡單，成本較低，性能穩定，且能夠達到GB 16889-2008 中對污泥進入生活垃圾填埋場填埋處置的要求。