污泥廢水與生活污水合并處理可行性試驗測試分析

楊 平

（1.青島水務集團有限公司；2.青島首創瑞海水務有限公司）

符 號 說 明

BOD——生化需氧量；

BOD5——五日生化需氧量；

COD——化學需氧量；

MLSS——污泥濃度；

NTU——濁度；

PAC——聚合氯化鋁；

PFS——聚合硫酸鐵；

SBR——序批式活性污泥法；

SS——懸浮物；

SV30——混合液在量筒靜止沉降30min 后污泥所占的體積百分比；

TP——總磷。

由于污泥廢水含有大量有機物和眾多的污染物， 進行單獨處理時需要滿足繁雜的工藝條件，并且前期投資過高［1～3］。 如果將污泥廢水與生活污水進行合并處理，則可以實現污泥廢水的稀釋［4，5］。 針對污泥廢水含有較高比例的有機物，在實施合并處理的過程中應合理控制廢水加入量，確保滿足SBR 工藝運行條件，使出水水質符合一級A 排放標準［6］。

為實現提標改造目標，可以利用現場測試的方法分析SBR 除磷過程的影響因素，從而確定降低總氮和總磷的最佳工藝條件，同時在此基礎上分析污泥廢水的處理效果［7，8］。 現階段，許多學者研究了鐵鹽在生物除磷和硝化方面的功能作用，尤其是化學、生物兩種方式在除磷方面的優勢也引起行業內的關注［9］。 還有學者對各種含水率的污泥進行處理并測試廢水水質參數，為進一步優化廢水處理工藝、擴大污泥規模創造條件。 首先，通過預處理工藝使生產廢水中的污染物濃度明顯減小；然后，在SBR 反應器內加入不同含量的污泥廢水，分析了兩種廢水實施合并處理過程中遇到的問題［10～12］。 本次測試的重點是污泥含水率不同的情況下對應的廢水水質參數，以此作為擴大污泥項目與選擇最優廢水處理工藝的一項理論依據。

1 試驗測試

1.1 試驗參數

本試驗總共采用兩套SBR 處理系統，反應器材料為聚丙烯板， 尺寸為600mm×300mm×500mm，有效容積100L。 通過曝氣方式形成好氧環境，進行厭氧處理時需啟動攪拌器。 測試期間，每當時序改變后，需等所有參數指標處于穩定狀態（所需時間為7 天）再對后續各項數據進行采集并計算。 試驗參數如下：

周期進水量 50L

排水比 1∶5

廢水負荷 0.05～0.25kg/d

MLSS 3 000～5 000mg/L

1.2 水質測試

以青島某水處理廠作為測試對象，從SBR 池中獲取污泥試樣。 需要說明的是，一是待SBR 完成曝氣處理后再進行取泥， 可以發揮硝化作用；二是SBR 反應器中進行16h 悶曝后開始注水。從平流沉砂池的出水口收集測試用水，污泥廢水試樣來自江蘇污泥示范項目，對這兩種水質的測試結果列于表1。

表1 兩種水質測試結果

在反應釜內對各個含水率條件下的污泥進行裂解， 裂解液放置5h 后測試上清液的水質參數，當污泥含水率為85%時，污泥形成的COD 可達 到 45 200mg/L 的 高 濃 度 狀 態，BOD5為31 200mg/L，占COD 的60%左右，說明該廢水比較適合生化處理；當COD 達到較高濃度時，氨氮（NH3-N）的濃度明顯增大（2 316mg/L），SS 濃度較小，僅為162mg/L。

2 污泥廢水的預處理

2.1 PAC 預處理

在7 個含有500mL 廢水的燒杯內依次添加1～8mL 配制好的20%PAC 溶液，利用六聯攪拌器攪拌10min，靜置3h 后對上清液進行NTU 測試。隨著PAC 加入量的提高， 可以有效降低廢水的COD （從最初的13 292mg/L 降低到6 172mg/L），NTU 也在不斷減小 （由346.0 減小到22.3）；0～4mLPAC 溶 液 的 添加 量 下，COD 與NTU 的 去 除率迅速增大，隨著PAC 加入量繼續遞增，兩者的去除率保持基本穩定（圖1），藥劑添加量為6mL時其去除率達到最大（54%與91%）。

根據上述測試結果可知，當PAC 添加量提高后，可以有效減小廢水的COD 與NTU，兩者同時達到最小值， 由此可推斷NTU 與COD 之間存在一定的關聯性。 經綜合分析，在預處理階段PAC的添加量為4mL 時按照125∶1 的比例進行添加最為適宜。

2.2 PFS 預處理

圖1 不同PAC 添加量的預處理效果

7 個盛有500mL 廢水的燒杯中，依次添加0.2～4.0mLPFS 溶液，利用六聯攪拌器攪拌10min，靜置3h 后對上清液進行測試： 當PFS 添加量介于0.0 ～1.0mL 之 間 時，廢 水 的COD 降 低（從13 142mg/L 降到6 020mg/L），NTU 也在減小 （由346.0 減小到22.5），COD 與NTU 都呈現迅速增長的趨勢（圖2），且達到最大的去除率（53.2%與92.1%）；之后進一步提高PFS 添加量，各項指標保持基本恒定； 隨著添加量增加到2.0mL 以上時，COD 與NTU 的去除率出現快速下降的趨勢。

圖2 不同PFS 添加量的預處理效果

3 污泥廢水與生活污水合并處理

3.1 運行條件

為充分發揮硝化作用，污泥在污水處理廠的SBR 池完成曝氣后獲取， 并對SBR 反應器進行12h 內悶曝處理后開始注入生活污水， 待各項指標穩定以后進行測試。

3.2 處理結果

將污泥廢水的加入量設定為0.5%的處理水量， 共監測5d， 分別對SBR 處理系統出水的COD、NH3-N 和TP 進行測試，之后測試SV30。分析表2 所列的數據后發現，當加入0.5%的污泥廢水時，所有出水指標都符合排放要求，沒有出現超標的情況， 測試得到出水的COD 在28.45 ～41.28mg/L、NH3-N 在2.16～3.85mg/L、TP 在0.33～0.61mg/L、SV30在46%～58%范圍內小幅變化。

表2 SBR 處理系統出水測試數據

圖3 為SBR 處理系統出水的COD、NH3-N和TP 去除率曲線。由圖3 可知，當加入0.5%污泥廢水后，COD 的去除率在87.5%～92.6%之間浮動，TP 的去除率在86.3%～92.5%之間浮動，NH3-N 的去除率表現為逐漸增大的趨勢，從91.5%增大到96.8%。

圖3 SBR 處理系統出水的COD、NH3-N、TP 的去除率

3.3 可行性分析

通過以上測試發現，在生活污水中加入一定量的污泥廢水進行合并處理不會干擾SBR 生物處理工藝，而且還能保證各項出水指標符合一級A 類排放標準的要求。 污水處理廠能夠實現的水量處理能力為20 000m3/d，根據之前設定的4%的污泥廢水加入量可知， 污泥廢水的處理能力為800m3/d，符合污泥廢水每天排放量的要求。

由于污泥廢水包含了多種有機物成分，同時會產生濃厚的刺激性氣味，需實施有效方法以滿足排放標準的要求，也可通過與生活污水合并處理的方式來實現。

4 結論

4.1 增加投藥量后，COD 與NTU 都能達到更大的去除率。 當PAC 加入量提高后，可以有效降低廢水的COD 與NTU，兩者同時達到最小值（預處理階段PAC 的添加量為4mL，按照125∶1 比例進行添加）；加入1.0mL PFS，COD 與NTU 的去除率均能達到最大值（53.2%、92.1%）。

4.2 當加入0.5%污泥廢水后，SBR 處理系統COD 的去除率在87.5%～92.6%之間浮動，TP 的去除率在86.3%～92.5%之間浮動，NH3-N 的去除率表現為逐漸增加的趨勢， 從91.5%增大到96.8%。