污泥脫水藥劑中試試驗研究

吳元，黃興剛，劉翠，朱麗可，鄭云鋒，張力，吳濤

（維爾利環(huán)保科技集團股份有限公司，江蘇 常州 213125）

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化進程的不斷加快，生活垃圾產(chǎn)生量逐年增加，填埋場產(chǎn)生的滲濾液與日俱增。在滲濾液處理過程中，其副產(chǎn)物污泥的產(chǎn)量也與日俱增。剩余污泥處理處置費用較高，占整個污水處理廠總運行費用的30%—50%，這是因為剩余污泥中含有大量水分，脫水是污泥減量化、無害化、資源化最關(guān)鍵的一步，有效的脫水可以顯著減少污泥的體積并降低進一步處理處置的成本[1]。因此，解決污泥的脫水問題意義重大。目前提高污泥脫水效果的手段主要是通過化學(xué)方法、物理方法、生物方法進行調(diào)理，配合采用先進脫水設(shè)備脫水。相比于物理法、生物法，化學(xué)法調(diào)理更簡單易行。污泥化學(xué)調(diào)理已有大量的研究與實踐，如鹿雯等[2]、黃志斌等[3]通過投加化學(xué)藥劑改善污泥脫水性能，表明無機絮凝劑存在絮凝效果差、投加量大等缺點；有機絮凝劑存在具有一定生物毒性、難以生物降解等缺點；楊斌等[4]利用粉煤灰和生石灰在污泥中能形成堅硬的網(wǎng)絡(luò)骨架的性質(zhì)，提高污泥的脫水性能，但這些材料如果單獨使用容易出現(xiàn)投加量大、泥餅增容等問題。因此，研究優(yōu)化絮凝劑與生石灰助凝劑的聯(lián)合應(yīng)用，尋找高效的污泥脫水藥劑組合，對提高污泥脫水效果，改進污泥脫水工藝具有重要意義。

本研究通過調(diào)節(jié)污泥流量與PAM 的流量比和PAM-CaO 聯(lián)用的方法改善剩余污泥脫水性能，并通過對污泥含水率、TS、VS、濾液pH 值等指標進行系統(tǒng)分析，解析脫水機理，旨在為污泥減量化處理提供依據(jù)。

1 試驗部分

1.1 試驗設(shè)備與試劑

試驗設(shè)備包括進料泵、攪拌機和W 系列臥式螺旋卸料沉降離心機（見圖1—圖3），其中離心機最高轉(zhuǎn)速為3500r/min，最高分離因數(shù)為3000g，電機功率為30—37kW，外形尺寸為3800mm×1200mm×1500mm。

圖1 進料泵

圖2 攪拌機

圖3 離心機

試驗藥劑：藥劑一為生石灰；藥劑二為PAM（陽離子聚丙烯酰胺，濃度為0.3%）。

1.2 試驗過程

試驗污泥取自江蘇某填埋場垃圾滲濾液的剩余污泥，其污泥特性如表1 所示。從表1 可以看出，原污泥偏堿性，含水率高，有機質(zhì)含量高。首先通過試驗分析不同PAM（3‰）使用量（通過改變原始污泥與PAM 的進樣流量比來實現(xiàn)）對該種原始污泥的調(diào)理效果，然后采用PAM-CaO 對原始污泥進行調(diào)理分析，分析離心后的污泥及濾液的性狀，綜合評價污泥脫水效果。

表1 污泥特性

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 單一PAM 作為污泥調(diào)理劑時對污泥脫水效果的影響

按照表2污泥與PAM的流量比進行污泥脫水中試試驗，并對離心后的污泥的含水率及污泥中的VS 含量進行分析，考察污泥性狀（見圖4）。由表2 可知，污泥的含水率為89.02%—90.10%，相差不大；VS 含量也相差不大，均在68%左右?？梢姡谡{(diào)節(jié)PAM 流量時，過量投加PAM（污泥與PAM 的流量比5 ∶ 1 為正常量，表中4.5 ∶ 1、4 ∶ 1、3.5 ∶ 1 都屬于PAM 過量）對污泥的含水率及VS 含量影響并不大。有研究表明，單一使用高分子有機絮凝劑時，若添加量較小，其吸附架橋能力較弱，污泥脫水能力較差；若投加量過大，污泥黏度增大，影響其脫水性能[5]。

表2 單一絮凝劑PAM 加藥量及試驗效果（污泥）

圖4 污泥狀態(tài)1

根據(jù)以上試驗進行離心脫水，離心機主機轉(zhuǎn)速2412.8r/min、輔機轉(zhuǎn)速1856.0r/min、扭矩10.7N/m。離心后對濾液進行分析，主要檢測pH 值、TS 含量、VS含量、SS 濃度。具體試驗結(jié)果如表3 所示。

表3 單一絮凝劑PAM 加藥量及試驗效果（濾液）

由表3 可知：

（1）pH 值：調(diào)節(jié)污泥與PAM 比例后，pH 值無明顯變化，在8.05—8.15 內(nèi)波動。

（2）TS 含量：調(diào)節(jié)污泥與PAM 比例后，TS 含量變化不大，在2.61%—4.05%內(nèi)波動，而且隨著污泥流量的增大，TS 含量呈增加的趨勢。

（3）VS 含量：調(diào)節(jié)污泥與PAM 比例后，VS 含量變化不大，在25.66%—39.70%內(nèi)波動，而且隨著污泥流量的增大，VS 含量呈增加的趨勢。

（4）SS 濃度：隨著污泥流量增大，SS 濃度由5775mg/L 增加至15 510mg/L。在試驗過程中，也可以通過肉眼看出濾液逐漸渾濁。這是因為隨著污泥流量的增大，絮凝效果變差，離心機扭矩減小，導(dǎo)致離心過程中濾液逐漸渾濁。

2.2 PAM-CaO 復(fù)合絮凝劑對污泥脫水效果的影響

按照表4 的PAM-CaO 的投加方式進行污泥脫水中試試驗，并對離心后的污泥的含水率及污泥中的VS含量進行分析，考察污泥性狀（見圖5）。由表4 可知，污泥的含水率為75.16%—87.35%，與實際現(xiàn)場運行情況相比，含水率降低了2%—10%；VS 含量無明顯的變化規(guī)律，大致表現(xiàn)為隨著污泥流量的增大，VS 含量呈現(xiàn)增大的趨勢。可見，PAM-CaO 復(fù)合絮凝劑可增強對污泥的脫水效果。

表4 PAM-CaO 加藥量及試驗效果（污泥）

圖5 污泥狀態(tài)2

綜上可見，PAM-CaO 聯(lián)合添加可明顯改善污泥脫水性能，降低污泥含水率，這是因為生石灰作為助凝劑，通過Ca2+壓縮雙電層和電中和后，絮體顆粒間排斥力減弱，有助于吸附架橋作用，增強絮體強度，進而改善污泥的脫水性能[6]。

根據(jù)以上試驗進行離心脫水，離心機主機轉(zhuǎn)速2412.8r/min、輔機轉(zhuǎn)速1856.0r/min、扭矩10.7N/m。離心后對濾液進行分析，主要檢測pH 值、TS 含量、VS含量、SS 濃度。具體試驗結(jié)果如表5 所示。

表5 PAM-CaO 加藥量及試驗效果（濾液）

由表5 可知：

（1）pH 值：投加CaO 后，pH 值由原始的7.71 增至12.76—13.25，pH 值較大。這是由于投加堿性物質(zhì)——生石灰引起的。生石灰的投加對于改善污泥的脫水性能起到很大作用。主要原因為：堿性物質(zhì)的作用使污泥pH 值升高，破壞生物結(jié)構(gòu)；反應(yīng)放熱導(dǎo)致污泥溫度升高；反應(yīng)生成物中結(jié)合了游離水，同時放熱反應(yīng)使一部分游離水被蒸發(fā)。生石灰可以有效改變污泥的性質(zhì)，將致密、黏稠的污泥變成疏松、流動性好、便于儲存和運輸?shù)奈锪?，因此生石灰被廣泛應(yīng)用在污泥脫水中。

（2）TS 含量：投加CaO 后，TS 含量由3.57%降至1.77%—2.07%。這是由于調(diào)理劑的絮凝作用將水中的懸浮固體等絮凝后，利用離心機將其甩出，使濾液中的TS 含量大大降低。在試驗過程中也可以通過肉眼看到濾液呈清色，這將大大降低濾液的處理難度。

（3）VS 含量：調(diào)節(jié)污泥與PAM 比例后，VS 含量變化不大，在7.75%—13.94%內(nèi)波動，無明顯的變化規(guī)律。

（4）SS 濃度：投加藥劑后，SS 濃度降至140—388mg/L。

3 結(jié)語

污泥脫水的中試結(jié)果表明，與單一絮凝劑PAM 作污泥調(diào)理劑相比，污泥通過PAM-CaO 藥劑的聯(lián)合調(diào)理，脫水效果得到明顯改善，并且絮凝劑的添加量得到降低，污泥含水率可降至75.16%，離心濾液SS 濃度降至140—388mg/L。但生石灰的添加會導(dǎo)致成本增大，因而可進一步優(yōu)化最佳配方和投加量，以降低污泥深度脫水的經(jīng)濟成本。