PAM和PAC對凈水廠排泥池和污泥濃縮池絮凝沉淀效果影響的研究

楊永超，尹玉苑

（1.北京恩菲環保股份有限公司，北京 100083；2.駐馬店市中業自來水有限公司，河南 駐馬店 463000）

1 引言

凈水廠排泥水主要由沉淀池排泥水和濾池反沖洗水組成，約占水廠設計生產凈水量的2%~10%[1]。排泥水總固體含量一般在0.1%~2%[2]，以泥沙和絮凝顆粒為主，源于水廠常規工藝處理下截留的有機污染物、無機污染物和重金屬鹽類等。排泥水不經調質直接進入污泥濃縮池，泥水分離時間長、上清液濁度大，上清液回用后影響凈水處理工藝正常運行。排泥水零排放不但可以節約水資源，還能有效削減排污總量，減少排泥水最終的處理費用，實現凈水廠節能降耗和排泥水零排放環保目標[3]。因此，本文以排泥水為試驗對象，研究PAM和PAC對排泥池水樣絮凝沉淀效果的影響，提高排泥水絮凝沉淀效果，降低上清液濁度，減輕上清液回流對凈水廠處理工藝的影響。另外，凈水廠污泥處理工藝中重力污泥濃縮池重力濃縮效率低，沉淀時間長，本文研究向污泥濃縮池中投加PAM絮凝劑，從而提高污泥濃縮池中固體濃度，縮短濃縮時間，提高污泥處理效率。

本凈水廠以板橋水庫為原水，凈水處理工藝為預處理池+常規處理工藝（網格折板絮凝池+平流沉淀池+V形濾池+消毒），污泥處理工藝流程詳見圖1。

實驗室模擬投加PAM和PAC絮凝劑對排泥水進行均勻調質，觀察水樣泥水分離界面反映排泥水絮凝沉淀效果，30 min后檢測上清液濁度，分析絮凝劑對排泥水絮凝沉淀效果和最佳投加濃度的影響，同時向重力濃縮池中投加絮凝劑，觀察水樣泥水分離界面高度隨投加時間增加的變化，反映污泥的濃縮效果，并得出污泥濃縮絮凝劑最佳投加濃度，為凈水廠工藝生產提供運營參數指導。

圖1 污泥處理工藝流程圖

2 自然沉降效果

試驗方法：取凈水廠排泥水500 mL于量筒內，排泥水濁度為4 500 NTU，污泥濃縮池泥水混合液濁度為14 550 NTU，觀察并記錄自然沉降條件下泥水分離界面高度，詳見圖2。

圖2 排泥池水樣自然沉降泥水分離界面高度

由圖2可知，排泥水和污泥濃縮池泥水混合液自然沉降效果較差。水樣靜置24 h后，排泥池水分離界面高度比為260∶240，污泥濃縮池泥水混合液分離界面高度比為430∶70，排泥水自然沉淀效果較差，需要投加絮凝劑改善排泥水絮凝沉淀效果；污泥濃縮池泥水混合液雖自然沉降效果較好，但沉淀時間較長，需要投加絮凝劑縮短污泥濃縮時間，提高污泥脫水效率。

3 PAM對排泥池水絮凝沉淀效果的影響

量取排泥水500 mL于3個燒杯中，0.1%的PAM投加量分別為2 mL、2.5 mL、3 mL，以1 500轉/min的轉速快速攪拌2 min，然后倒入500 mL量筒中，觀察并記錄泥水分離界面高度測量30 min后上清液濁度，0~30 min內泥水分離高度如圖3所示。

圖3 排泥池水投加1%陰離子PAM絮凝沉降效果

試驗結果表明，PAM對排泥水具有較好的沉淀效果，且隨著PAM投加量的增加，泥水分離液面高度逐漸降低；當PAM投加量達到一定量后，泥水分離效果不再隨PAM投加量的增加而提高。同時，對比不同PAM投加量排泥水絮凝沉淀分離效果，投加濃度為5 mL/L時泥水分離界面高度最小，排泥水絮凝分離效果最好，污泥沉降效果最好。30 min后排泥水上清液濁度分別為7.4 NTU、7.2 NTU、7.0 NTU，可見，PAM投加濃度越大，上清液濁度越小。

4 PAC對排泥水絮凝沉淀效果的影響

分別量取排泥水1 000 mL于5個量筒中，10%的PAC投加量分別為5 mL、5 mL、10 mL、15 mL、20 mL、20 mL，觀察并記錄泥水分離界面高度和檢測30 min后的上清液濁度，30 min后上清液濁度隨投加量變化情況如圖4所示。

圖4 排泥水投加PAC30 mi n后上清液濁度

結果表明，投加PAC后排泥水礬花細碎，泥水分離界面不清，液面呈現紅棕色，且隨著PAC投加濃度的增加，上清液濁度增大，投加PAC不能改善排泥水絮凝沉淀效果。

5 PAC和PAM聯合投加對排泥池水絮凝沉淀效果的影響

量取排泥池水樣500 mL于3個燒杯中，10%的PAC和0.1%的PAM的聯合投加量分別為10%的PAC 1 mL和0.1%的PAM 2 mL、10%的PAC 0.5 mL和0.1%的PAM 2 mL、10%的PAC 0.5 mL和0.1%的PAM 2.5 mL/L，觀察并記錄泥水分離界面高度和檢測30 min后的上清液濁度，030 min內泥水分離界面高度如圖5所示。

圖5 排泥水投加組合PAC和PAM絮凝沉降效果

如圖5所示，試驗結果表明,與單獨投加PAM相比，聯合投加PAC和PAM后，排泥池泥水分離高度降低速率較快，污泥沉降效果較好。10 min以后，泥水分離界面高度降低速率減慢，30 min后泥水分離界面趨于一致，同時檢測上清液濁度分別為1.51 NTU，1.22 NTU，5.4 NTU，與凈水廠正常原水進水一致，減輕上清液回用對凈水廠出水產生影響。通過對3種投加方案水樣泥水分離沉淀效果對比分析得出，聯合投加濃度為10%的PAC 1 mL/L和0.1%的PAM 4 mL/L，對排泥池水樣泥水分離沉淀效最好。

6 PAM對污泥濃縮池污泥濃縮效果的影響

量取污泥濃縮池水樣500 mL于3個燒杯中，0.1%的PAM投加濃度分別為15 mL、20 mL、25 mL，以1 500轉/min的轉速快速攪拌2 min，然后倒入500 mL量筒中，觀察并記錄泥水分離界面高度和測量30 min后上清液濁度，0~30 min內泥水分離界面高度如圖6所示。

圖6 PAM對污泥濃縮池污泥濃縮效果

試驗結果表明，PAM對污泥濃縮池泥水混合液具有較好污泥濃縮效果，且隨著PAM投加量的增加，泥水混合液分離液面高度快速降低；當PAM投加量達到一定量后，污泥濃縮效果不再隨PAM投加量的增加而提高。同時對比不同PAM投加濃度下污泥濃縮效果，投加濃度為50 ml/L時泥水混合液污泥濃縮時間最短，污泥濃縮效果最好。30 min后泥水混合液上清液濁度分別為8.2 NTU，13.4 NTU，10.4 NTU，說明PAM的投加可以加速污泥濃縮池泥水混合液中污泥顆粒的濃縮速度，提高污泥固體濃度，提高污泥處理效率。

7 結語

1）排泥水投加陰離子PAM后，污泥顆粒快速絮凝沉降，能很大程度上改善排泥水絮凝沉淀效果；與單獨投加PAM相比，聯合投加PAM和PAC可提高排泥水絮凝沉淀效果，降低排泥水上清液濁度，絮凝沉淀30 min后水樣上清液濁度降低至2 NTU以下，與水廠原水進水濁度一致，減輕排泥池上清液回用對凈水處理工藝的影響，提高水資源的利用率，降低水廠自用水量。

2）水樣僅投加PAC，排泥水絮凝沉淀效果較差，且隨著PAC投加濃度的增大，水樣上清液濁度升高，不能改善排泥水絮凝沉淀效果。

3）重力污泥濃縮池泥水混合液投加PAM后，可以加快污泥顆粒濃縮速度，提高濃縮池中固體濃度，提高污泥處理效率。