某污水處理廠污泥機械脫水性能優化措施

文_繆繹 無錫市水務集團有限公司

隨著城鎮化發展趨于成熟，城市環境問題日益突出，人口的增加帶來了污水處理規模的擴大，污泥處理量持續增多，污泥處理處置要求愈發嚴格。在污水廠日常運行管理中，污泥脫水是污泥減量化的主要手段，因此研究污泥脫水性能和優化工藝調控方式，對污水處理廠確保污泥穩定脫水、控制運行成本、避免二次污染等方面具有重要意義。

1 某污水處理廠污泥脫水現狀

某城鎮污水處理廠位于太湖流域，主要處理生活污水，日處理規模15萬t，污泥脫水工藝采用帶式濃縮壓濾一體機，泥餅含水率低于80%。由于主要處理剩余污泥，有機物含量較高，污泥穩定脫水較為困難，運行成本較高。

2 污泥脫水性能影響因素研究

2.1 研究方法

污泥化學調理已有許多研究與實踐，如無機絮凝劑的絮凝效果差，城市污泥呈負電性陽離子聚丙烯酰胺（cPAM）的調理效果較好，因此本研究所選用的調理藥劑為cPAM。

污泥比阻（SRF）是評價污泥脫水性能的重要指標，表示一定壓力下，單位過濾面積中污泥單位質量的阻力，污泥比阻越小，脫水性越好，SRF>1.0×109s2/g時，脫水性差；SRF處于0.5～0.9×109s2/g之間時，脫水性一般；SRF<0.4×109s2/g時，脫水性好。一般而言，市政污泥的比阻約在1.0×109s2/g左右。本研究以SRF為污泥脫水性能的判斷指標，分析污泥調理藥劑和進泥含水率的變化對污泥脫水性能的影響，從而指導生產設備改造和工藝調控。

2.2 調理藥劑對污泥脫水性能的影響

2.2.1 cPAM藥劑質量控制

陽離子聚丙烯酰胺是高分子有機物，通過吸附電中和以及高分子鏈的架橋作用將污泥顆粒絮凝成團，有利于后續機械脫水。分子量越高，脫水效果越好。通過藥劑比選發現，分子量在800萬～1000萬，陽離子度在30%～50%范圍內，SRF值均低于0.1×109s2/g，污泥脫水性能較好。

2.2.2 藥劑配制要求

由于藥劑運輸和儲存條件影響，某廠選用袋裝粉劑PAM通過投藥裝置，按一定濃度進行現場配制，藥劑溶解用水為廠區經深度處理的回用水。為研究回用水和自來水的水質對，根據試驗結果，回用水與自來水配制的藥劑，SRF值并無顯著差異，但由于回用水水質不穩定，并且消毒效果不如自來水，不利于長時間存放，尤其溫度較高時易水解腐敗導致藥劑失效，因此為保證調劑藥劑的穩定，宜采用自來水進行配制，并且現用現配。

2.2.3 投加量對脫水性能的影響

調理藥劑的投加量是影響其架橋作用的一個重要因素，投藥量較低時，絮凝劑只能跟部分膠體顆粒或懸浮微粒作用形成絮體，絮凝效率較差；投藥量過高時，分子鏈會包裹水中膠體顆粒或懸浮微粒，多個分子間容易相互纏繞而形成阻力，無法有效實現吸附架橋作用。試驗結果發現，當藥劑濃度在1‰～3‰范圍內時，隨著藥泥投加比控制在10%以內，可獲得較低的SRF值，但濃度過高時粘度增大，反而不利于藥泥混合絮凝，并且如反應不徹底，帶有粘度的濾液會導致濾布堵塞，因此該廠藥劑濃度控制在1.5‰～2‰為宜。

2.2.4 進泥含水率對污泥脫水性能的影響

進泥含水率表征污泥濃度，研究表明污泥濃度與粘度正相關，而污泥粘度過大會影響脫水性能。試驗發現，對于相同濃度的藥劑，進泥含水率較低時，藥劑的投加量較大，可能是因為低含水率的污泥本身粘度較大，與藥劑無法混合均勻，需要降低藥劑濃度，以利于藥泥混合，同時避免濾液粘度過高。

3 生產過程脫水工藝優化控制

3.1 生產設備改造

污泥比阻值可作為污泥脫水性能的指標參考，但實際脫水效果需要結合生產設備和工藝調控。該廠污泥脫水工藝流程為水處理段剩余污泥排入污泥均質池，經攪拌混合均勻后，通過污泥螺桿泵進入混合罐與藥劑混合反應，再通過帶式濃縮壓濾一體機進行脫水。根據對該廠脫水設備運行情況跟蹤檢測發現，前端均質池攪拌效果不佳，導致進泥含水率不穩定，在94%～98%范圍內波動，因此無法準確控制藥劑的投加量，不僅影響出泥效果，也使藥耗偏高。

根據上述原因分析，該廠對均質池攪拌器進行了更換和改造，并增加變頻器，同時將藥劑溶解水從回用水改為自來水，確保藥劑質量。改造后進泥含水率控制在97%左右，藥劑配制濃度為2‰，污泥脫水情況有了明顯改善，出泥含水率可穩定控制在80%以內，每噸干泥藥耗從5～7kg降至4kg左右（見圖1），大幅降低了生產成本。同時，試驗發現固體回收率與藥耗呈現一定的相關性（見圖2），即固體回收率越高，藥耗越低，因此實際生產中，可觀察壓濾過程漏泥情況和濾液渾濁度推測污泥的脫水效果。

圖1 改造前后干泥藥耗變化情況

圖2 污泥藥耗與固體回收率的關系

3.2 生產工藝質量控制

目前關于污水廠污泥的化學調理和機械脫水性能的研究不少，理論研究對提高脫水性能的工藝改進具有重要意義，而在實際生產中，還需要根據污泥性質，結合工藝和設備的運行情況，摸索污泥脫水過程的質量控制點，才能保證穩定的污泥脫水效率和運行成本。本研究通過小試試驗找出影響該廠脫水性能的主要因素，一方面結合實際設備情況進行改造。另一方面將影響因素結合實際生產情況，將正常運行狀態下的進泥含水率、絮凝劑濃度控制在一定范圍內，并定期開展小試試驗，跟蹤污泥脫水性能和藥劑調理情況，同時根據絮體情況、出泥量、有無漏泥等情況調節壓濾機進泥量、張緊壓力和帶速等運行參數。日常運行管理中需要記錄進出泥含水率、藥劑用量和產泥量，及時掌握藥耗情況；每批次絮凝藥劑應檢測分子量和陽離子度，有效控制藥劑質量；脫水效率異常時，可通過小試試驗測定SRF值或通過藥泥混合后的絮團大小和強度初步判斷影響脫水性能的原因，有針對性地進行調控。

4 結論

①通過小試試驗，得出影響該廠污泥脫水性能的影響因素主要為進泥含水率波動過大，導致無法準確控制藥劑濃度，造成泥餅無法穩定脫水，藥耗過高。

②盡管試驗期間回用水和自來水溶解藥劑的污泥比阻時相差不大，但由于自來水水質較穩定，實際生產中建議采用自來水配制絮凝藥劑。

③根據小試結果，該廠對均質池攪拌機進行了改造，并將藥劑溶解用水改為自來水，改造后污泥脫水效果得到了明顯改善，泥餅含水率可穩定控制在80%以下，藥耗也大幅降低，有效控制了運行成本。

④污泥脫水效果不僅需要理論和試驗研究，更需要根據實際工藝和設備情況進行調控，摸索各自的質量控制點，并納入日常運行管理中，通過精細化、標準化的管理手段，提高污泥脫水效率，降低運行成本。