不同調理劑對生化污泥脫水性能影響研究

張勇 大連長興島再生資源有限公司

背景

隨著社會的發(fā)展，城鎮(zhèn)化的進程，我國城鎮(zhèn)產(chǎn)生的污泥大量增加。石化等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的高含水生化污泥數(shù)量巨大，占地面積大，已成為限制企業(yè)發(fā)展難題之一。為社會的持續(xù)發(fā)展，企業(yè)的正常運營，亟需一種有效的方式使之無害化、減量化以致資源化。“十二五”規(guī)劃以來，國家出臺相關政策，要求“污水處理廠以貯存（即不處理處置）為目的將污泥運出廠界的，必須將污泥脫水至含水率50%以下”，無疑催促企業(yè)重視含水污泥處置難題。石化污泥干基具有較高的熱值，若能將含水率降至50%以下，可以作為資源化利用，包括作為替代燃料、熱電廠焚燒發(fā)電等，減排同時取得經(jīng)濟效益。

目前，國內常用的污泥脫水技術，包括熱干化、機械脫水、超聲波脫水、熱水解、微波脫水、電滲透脫水等方法，但由于技術限制，只有機械脫水應用最為廣泛。機械脫水前需要將污泥進行調理，以改善污泥性質，從而提高脫水效率。本實驗考查了不同的調理劑、同種調理劑不同配比以及兩種以上調理劑對污泥脫水的影響。

一、實驗部分

（一）實驗材料

本實驗采用某石化公司生化污泥，含水率85～90%，外觀呈棕黑色，pH為7。

調理劑：聚合硫酸鐵、聚合硫酸鋁、石灰、粉煤灰。以上調理劑均為工業(yè)級。

（二）分析方法

脫水后污泥含水率：將污泥放入烘箱中于106℃干燥2h，取出后放入干燥器中冷卻至室溫，稱重，最后計算含水率。計算公式如下：

式中：w3干污泥與表面皿重量；w2濕污泥與表面皿重量；w1烘干表面皿重量。

（三）實驗方法

用電子天平稱取一定量污泥，加入一定重量比的添加劑，混拌均勻后用濾布包裹，后放置到小型壓濾裝置中進行壓濾脫水，保持千斤頂表壓30Mpa，壓濾時間為15min，檢測濾液pH，檢測污泥含水率及減重率。

二、結果討論

（一）不同種類調理劑對污泥脫水性能的影響

取4份各1000g污泥，按照污泥重量比加入相同比例的不同調理劑。進行脫水實驗，測定不同調理劑下，對污泥脫水效果的影響。其結果如表1。

從表1可以看出，當加入同一比例的調理劑時，粉煤灰脫水效果較好，脫水后含水率為51.5%，主要是因為粉煤灰比表面積較大，吸附性能較強，起到電性中和和吸附架橋作用，破壞污泥膠體顆粒的穩(wěn)定，使分散的小顆粒聚集成大顆粒。而減重率和減容率是污泥處理的重要指標。粉煤灰減重率為41.7%，低于其他三種調理劑。

表1 不同調理劑對污泥脫水效果影響

石灰脫水后濾液pH為12，濾液需考慮中和處理或作為堿液利用，石灰脫水后含水率為49.7，主要是因為石灰與污水中的重碳酸鈣生成的碳酸鈣顆粒能增強污泥孔隙率，促進水分子分離，石灰處理后減重率和減容率分別為61.5%和82.9%，取得較好的效果。

聚鐵脫水后濾液pH為3，濾液需考慮中和處理，可增加后續(xù)濾液處理費用。聚體脫水后含水率為56.7%，主要是鐵鹽有絮凝、電中和和吸附架橋作用來改變污泥親水性。聚鐵脫水后減重率和減容率分別為66.4%和81.8%，取得較好的效果。

聚鋁脫水后含水率為71.9%，脫水效果較差。主要是由于聚鋁水解產(chǎn)生ALO2-與污泥中帶負電的膠體互相排斥，無法凝聚，導致含水率降低效果差。

（二）四種調理劑不同配比對脫水性能的影響

對四種調理劑采用不同配比進行污泥脫水實驗，其結果見圖1、圖2。

圖1 四種調理劑不同比例對脫水污泥含水率影響

圖2 四種調理劑不同比例對脫水污泥減重率影響

由圖1可以看出，隨著調理劑減少，粉煤灰和石灰含水率呈升高趨勢，這是因為隨著調理劑較少，參與反應的量減少，影響污泥團聚性能。聚鐵含水率變化不大。聚鋁含水率變化不大，脫水效果差。

由圖2和圖3可知，粉煤灰對污泥脫水后減容率和減重率效果較差。石灰和聚鐵對污泥脫水后減容率和減重率較好，不同比例下效果相差不大。聚鋁由于凝聚效果差，導致減容率和減重率效果差。

圖3 四種調理劑不同比例對脫水污泥減容率影響

（三）兩種混合調理劑對脫水性能的影響

采用1：10：10比例進行脫水實驗，石灰+聚鐵和石灰+聚鋁進行污泥脫水實驗，結果見圖4。

由圖4可知，采用石灰+聚鐵進行實驗含水率較石灰+聚鋁低40%，而減重率和減容率與單獨脫水實驗下降，可能是由于石灰與聚鐵、聚鋁反應生成其他物質，增加干固體質量，導致減重率和減容率下降。

圖4 兩種混合調理劑對脫水性能的影響

三、結論

（1）采用單調理劑進行生化污泥脫水實驗，粉煤灰脫水效果較好，但減重率和減容率較低。石灰與聚鐵效果相差不大。聚鋁效果最差，含水率較高。

（2）采用兩種調理劑進行生化污泥脫水實驗，石灰+聚鐵脫水效果較好。

（3）在實際處理含水污泥脫水中，不僅要考慮含水率、減重率和減容率這三個指標，還應考慮到藥劑的成本，綜合考慮污泥脫水及后續(xù)濾液和濾餅的處理。