陰離子聚丙烯酰胺對凈水廠污泥濃縮性影響的試驗研究

曹 政， 張怡然， 趙 宇， 王 崢， 蘇 靜， 馬 嬌

(1.天津泰達水業有限公司，天津300457；2.天津泰達津聯自來水有限公司，天津300457)

常規給水處理過程中產生了大量的含泥廢水[1]，直接排入水體會對環境造成影響。凈水廠的污泥處理已成為目前亟待解決的問題，污泥濃縮效率的高低和濃縮效果的好壞也直接影響污泥處理成本乃至整個凈水廠的運行成本[2-3]。將有機高分子絮凝劑用于污泥處理非常普遍，其中應用最廣泛的是聚丙烯酰胺(PAM)[4]。筆者對天津市某凈水廠不同處理單元的排泥水進行PAM投加的小試及生產性試驗，考察污泥濃縮效果的改善情況，以期為后續凈水廠污泥濃縮池的改造及污泥預處理的方法設計提供理論依據。

1 試驗部分

1.1 凈水廠污泥處理流程和取樣點

天津市某凈水廠含泥水主要包括沉淀澄清環節的排泥水以及濾池的反沖洗水，各路含泥水在污泥泵房的儲泥池沉淀，經過潷水器過濾后的上清液輸送到調節池，沉淀后的底泥經排泥管排放至廠外集中處理，其污泥處理流程如圖1所示。污泥泵房儲泥池有南、北兩座，每天上午分別進行曝氣防止污泥板結。

圖1 某凈水廠污泥處理流程 Fig.1 Flow chart of sludge treatment of one waterworks

1.2 試驗方法

1.2.1小試

取天津市某凈水廠斜管沉淀池泥車排出的泥水和污泥泵房儲泥池曝氣后混合均勻的泥水,進行PAM投加的小試。考慮到PAM投加后，國標對PAM單體的檢測有限值要求，因此選擇陰離子PAM進行試驗。向排泥水中投加不同濃度的陰離子PAM溶液后，在TA6-2程控混凝試驗攪拌儀上以40 r/min的轉速攪拌5 min，觀察污泥沉降情況，同時記錄沉降時間。沉降結束后用吸管將上清液吸出，至泥層即將被吸起為止。下層泥水搖勻后取樣，檢測含水率。

1.2.2生產性試驗

在污泥泵房南側儲泥池曝氣過程中進行投加PAM的生產性試驗，投加濃度由小試確定，觀察污泥沉降情況并與北側儲泥池進行對比。在污泥泵房底泥外排過程中，分別從南、北儲泥池排泥管中取不同排泥時長時的泥水，檢測含水率。

1.3 檢測項目與方法

濁度: 分光光度法，HACH 2100N 型濁度儀；含水率：重量法，《城市污水處理廠污泥檢驗方法》(CJ/T 221—2005)。

2 結果與討論

2.1 小試結果

小試過程中，觀察兩種含泥水投加不同濃度陰離子PAM溶液后的污泥沉降情況，記錄沉降時間，結果見表1。

表1 不同PAM投加量下的沉降時間Tab.1 Settling time under different PAM dosages

經檢測，斜管沉淀池泥車排出的泥水和污泥泵房儲泥池曝氣后的泥水含水率分別為99.9%和99.6%，下層泥水的含水率見表3。

表3 不同含泥水投加PAM后的含水率Tab.3 Water content of different sludge water after adding PAM

由表2和表3可知，兩種含泥水投加陰離子PAM后，污泥沉降效果明顯改善。隨著陰離子PAM投加量的增大，沉降效果越來越好。污泥泵房儲泥池曝氣后的泥水經投加PAM沉降后，下層泥水的含水率隨PAM投加量的增大有所降低。陰離子PAM是水溶性的高分子聚合物，其分子鏈中含有一定數量的極性基團，能通過吸附水中懸浮的固體顆粒使粒子間架橋，或通過電荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，因此可以加速懸浮液中粒子的沉降，應用于含泥水處理時，有非常明顯的加快污泥沉降、促進污泥濃縮的效果[5]。

結合檢測結果，建議向污泥泵房儲泥池內投加0.2 mg/L陰離子PAM溶液進行生產性試驗。

2.2 生產性試驗結果

在污泥泵房南側儲泥池曝氣過程中投加0.2 mg/L陰離子PAM進行生產性試驗。南側儲泥池曝氣前上清液濁度平均為2.40 NTU，投加陰離子PAM沉降2.5 h后上清液濁度平均為2.06 NTU，此時北側儲泥池上清液濁度平均為400 NTU，曝氣后已沉降4 h。第二天早上8:30，南、北側儲泥池上清液濁度分別平均為1.86和2.17 NTU。

南側儲泥池投加陰離子PAM，南、北兩側儲泥池均完成污泥沉降后，在污泥泵房底泥外排過程中，分別從南、北儲泥池排泥管中取不同排泥時長下的泥水檢測含水率，結果見表4。

表4 儲泥池排泥水的含水率Tab.4 Water content rate of sludge water from sludge storage tank

生產性試驗結果表明，儲泥池曝氣后的泥水投加PAM后，沉降效果明顯變好，沉降速度加快。回流至調節池的上清液濁度降低，作為生產用原水的水質變好，可適當降低后續處理成本。投加PAM后，排泥管內的排泥水含水率隨排泥時間的延長而提高。與未投加PAM的排泥水對比，剛開始排泥時的含水率更低，排泥2 min后的含水率更高，說明污泥濃縮性提高。此外，投加PAM后使得排出污泥的濃縮性提高，因此可以考慮適當縮短每個排泥管的排泥時間，減少排泥水量，實現節能減排。

3 結論

① 向凈水廠各處理單元含泥水中投加陰離子PAM進行小試后，污泥沉降效果明顯改善。隨著陰離子PAM投加量的增大，沉降效果越來越好，下層泥水的含水率有所降低。

② 污泥泵房儲泥池內投加0.2 mg/L陰離子PAM后，沉降效果明顯變好，沉降速度加快。回流至調節池的上清液濁度降低，作為生產用原水的水質變好，可適當降低后續處理成本。排出污泥的濃縮性提高，可以考慮適當縮短每個排泥管的排泥時間，減少排泥水量，實現節能減排。