自來水廠污泥脫水比阻調(diào)理及處置的試驗研究

夏罡，高穎，趙娜

中國市政工程東北設(shè)計研究總院，吉林 長春 130021

由于我國的自來水廠在原水水質(zhì)、凈水工藝和國情上與西方國家有所不同，我國在借鑒國外處理工藝技術(shù)的同時，需要結(jié)合我國的實際情況，研究出適合我國情況的自來水廠排泥水處理工藝系統(tǒng)。但是我們在實行運行中發(fā)現(xiàn)比阻很大，脫水很難，故一般均加入脫水劑，常用如PAM，但PAM費用昂貴，使運行成本很高，所以污水處理廠往往投藥量不足，致使脫水程度不高，且PAM易對環(huán)境造成二次污染。因此，本文旨在尋找既簡單又經(jīng)濟(jì)的污泥脫水劑，可以完全替代PAM，從而降低污泥處理的成本，同時提高污泥脫水效率，減少對環(huán)境的二次污染。自來水廠每天都會產(chǎn)生大量的污泥，為了減少最終處置的污泥體積，污泥脫水是重要的處理環(huán)節(jié)。污泥的處理和處置是自來水廠水處理廠的建設(shè)和運行中存在的一大難題。 為了降低污泥處理成本，減少二次污染，對自來水廠排泥水的處理和污泥處置工作進(jìn)行積極和深入研究。

1 自來水廠污泥脫水的基本理論

將污泥中的表面吸附水和毛細(xì)水分離出來是脫水主要目的。之所以必須對污泥進(jìn)行脫水處理，是因為一般污泥的含水率都比較高，經(jīng)第一步沉淀后，其含水率仍在96%左右，呈流動狀態(tài)，體積很大，不利于污泥的貯存，輸送、處理處置及利用，對后續(xù)處理帶來很大的困難。雖然脫離出來的這部分水只占污泥中總含水量的15%～25%，但是一旦經(jīng)過脫水以后，污泥呈現(xiàn)圓體狀態(tài)，體積就會比原來體積的1/10還少，這樣以來就會很大程度上降低后續(xù)處理的難度。自然脫水和機(jī)械脫水是污泥脫水的兩個主要方法。

1）將污泥攤鋪在由砂子和石子鋪墊的干化場上，通過蒸發(fā)、滲瀝和溢流等方式實現(xiàn)脫水的這種方法叫自然脫水。干化場石子底部一般鋪設(shè)有集水管，污泥中的水分大部分通過滲瀝脫水，蒸發(fā)脫去的水分只占10%左右。使用這種方法脫水，一般脫水時間長，維護(hù)管理工作量大，而且由于污泥腐敗產(chǎn)生惡臭和蒼蠅，影響周圍的衛(wèi)生環(huán)境。因此只適用于村鎮(zhèn)小型污水廠污泥處理，不適用于自來水廠污泥脫水。

2）以過濾介質(zhì)兩面的壓力差作為推動力，使污泥水分被強(qiáng)制通過過濾介質(zhì)，形成濾液，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，形成濾餅，從而達(dá)到脫水的這種方法叫污泥機(jī)械脫水。根據(jù)造成壓力差推動力的方法的不同，可以將污泥機(jī)械脫水分為3類：

（1）在過濾介質(zhì)的一面壓濾脫水。增加過濾的推動力，利用多種液壓泵或空壓機(jī)形成4MPa～8MPa壓力，加到污泥上進(jìn)行過濾的方法叫壓濾脫水。加壓過濾脫水的優(yōu)點是：過濾效率高，特別是對過濾困難的物料更加明顯；脫水濾餅固體含量高；濾液中固體濃度低；大多數(shù)可以不調(diào)質(zhì)或用少量藥劑調(diào)質(zhì)，便可進(jìn)行過濾。由于濾餅的剝離簡單方便，因此近年來廣泛用于污泥脫水。加壓過濾設(shè)備主要分為板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)等類型。

（2）造成離心力實現(xiàn)離心脫水。利用離心力代替重力或壓力作為推動力進(jìn)行污泥脫水的操作的方法叫離心脫水。由于污泥顆粒和水之間存在著密度差，使 它們在相同的離心力作用下產(chǎn)生的離心加速度不同，從而導(dǎo)致污泥顆粒與水之間的分離，實現(xiàn)脫水的目的，這就是離心脫水的基本原理。離心脫水的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，附屬設(shè)備少，臭味少，能長期自動連續(xù)運行。缺點是噪聲大，脫水后污泥含水率較高，污泥中若含有砂礫，則易磨損設(shè)備。不同性質(zhì)的污泥脫水的難易程度差別很大，應(yīng)根據(jù)其脫水性能，選擇合適的方法，才能取得良好的效果。因此，考察污泥的脫水性能，對選擇脫水方法具有重要的意義。

2 自來水廠污泥調(diào)理

組分復(fù)雜，變異性大是污泥的共同特點，水分含量高（通常在99%以上），這無疑增加了很多處理上的困難。目前，自來水廠污泥脫水已成為污泥處理及處置流程中一個非常重要的過程就是污泥脫水，通過減少污泥體積來節(jié)省后續(xù)運輸、填埋、焚燒等的處理成本具有重大意義。而在污泥脫水中，污泥調(diào)理是很重要的一環(huán)就是污泥調(diào)理。由于污泥顆粒的特殊絮體結(jié)構(gòu)及高度親水性，使其包含的水分很難被脫除，污泥調(diào)理可以改變其特性，增進(jìn)污泥脫水性、殺菌和促進(jìn)有機(jī)物的水解，從而減少操作上的困難。污泥調(diào)理依據(jù)調(diào)理機(jī)制可分成3類：1）物理法；2）化學(xué)法；3）生物法。

3 影響污泥比阻值的因素

影響污泥調(diào)理效果即比阻值的因素比較復(fù)雜，在本次試驗中，pH值和攪拌強(qiáng)度兩個因素分析在不同的試驗條件下分別對污泥比阻值的影響。在試驗中，分別加入5mL陽離子聚丙烯酰胺（PAM+）（1‰），測試不同試驗條件對污泥比阻值的影響。

3.1 pH值對比阻的影響

由調(diào)理劑性質(zhì)可知，調(diào)理劑受pH值影響較小，對pH值變化適應(yīng)性強(qiáng)。隨著pH值升高，比阻值變化幅度不大，但當(dāng)pH>8.5時，比阻值大幅度上升，當(dāng)pH值在6.8范圍內(nèi)，脫水效果最佳。

3.2 攪拌強(qiáng)度對比阻的影響

將調(diào)理劑加入污泥后，快速攪拌15s，使藥劑快速均勻的分散到水中，在慢速攪拌15min，促使顆粒碰撞凝聚，測定其比阻值，考察攪拌強(qiáng)度對比阻值的影響。當(dāng)攪拌強(qiáng)度在994s-1～226s-1和198Is-1～355s-1之間時，比阻值較小，脫水效果較好。當(dāng)攪拌強(qiáng)度為575s-1～167s-1時。比阻較高.由于攪拌速度不足，調(diào)理劑與污泥反應(yīng)不均勻。礬花形成不夠充分所致。當(dāng)攪拌強(qiáng)度大于198ls-1～355s-1時，攪拌過快，致使形成的大的絮體被打碎，小的絮體又重新分布到水相中，所以脫水效果也不好。

總之，根據(jù)上述自來水廠污泥脫水的基本理論、污泥調(diào)理以及影響污泥比阻值的因素對自來水廠污泥脫水比阻調(diào)理及處置的試驗做了研究，但有待進(jìn)行更深入的研究。希望本文能對今后我國經(jīng)濟(jì)合理地實施自來水廠排泥水處理有所幫助。

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