垃圾滲瀝液處理廠污泥鈣鎂離子去除劑的選擇

周 納

（福建海峽環保集團股份有限公司，福建 福州 350014）

0 前言

目前垃圾滲瀝液的處理主要采用兩級生物脫氮式MBR 工藝處理，出水效果較好，但由于滲瀝液中鈣、鎂離子含量較高，處理過程中的濃縮液又回流到系統中，故鈣、鎂離子在系統中不斷循環、累積，含量不斷增加，易造成構筑物及膜件結垢，導致構筑物的有效容積減少、膜件的使用壽命降低、運行維護成本增加等不良影響，因此如何去除系統中的鈣、鎂離子成為亟待解決的問題。文獻資料顯示，腐植酸鈉[1]、葡萄糖酸鈉[2]、碳酸鈉[3]、碳酸鉀[3]四種物質對鈣、鎂離子的去除有一定的效果，且鈣、鎂離子的去除多是采用化學方法形成沉淀后隨污泥排出系統[3]，故筆者認為將去除劑在離心脫水前端管道添加，與脫水前的污泥混合均勻后，經絮凝劑調質，脫水處理的工藝路線較為可行。選擇適宜的去除劑必須滿足對廢水處理系統造成的影響小、對鈣鎂離子的去除效果好的要求，因此實驗研究主要圍繞去除劑的可用性和作用效果進行去除劑的選擇。

1 試驗部分

1.1 試驗樣品與藥品

1.1.1 試驗樣品

某垃圾滲瀝液廠剩余污泥樣品MLSS 為19.15g/L，剩余污泥經離心脫水后上清液SS 為400mg/L、鈣離子含量為1022mg/L、鎂離子含量為397mg/L（以上數據均為月平均值）。

1.1.2 藥品

腐植酸鈉、葡萄糖酸鈉、碳酸鈉、碳酸鉀分別配制15%（m/v）溶液，以及0.2%（m/v）聚丙烯酰胺（PAM）溶液。

1.2 試驗方法

1.2.1 鈣鎂離子去除效果試驗

取100ml 剩余污泥于500ml 的燒杯中，分別將一定體積的腐植酸鈉溶液、葡萄糖酸鈉溶液、碳酸鈉溶液、碳酸鉀溶液，加入到剩余污泥樣品中，充分混勻后靜置，取上清液，測定其中鈣離子與鎂離子的濃度。

1.2.2 絮凝性試驗

取100ml 剩余污泥于500ml 燒杯中，添加適量的去除劑混合均勻，再加入適量0.2%PAM 溶液，混勻，過80 目篩，計時30 秒收集濾出液，篩選對絮凝效果影響較小的藥劑；

1.2.3 回流上清液對污泥活性影響試驗

將試驗樣品的上清液根據比例加入200mlMBR 混合液中，用溶氧儀不定時測定混合液中溶氧值，并做記錄，直至溶氧值降低到1.00mg/L。

2 試驗結果與分析

2.1 去除劑對鈣鎂離子去除效果

按1.2.1 試驗方法，取靜置后上清液，分別測定其中鈣離子與鎂離子的濃度，計算鈣鎂離子綜合去除率（即鈣離子去除率和鎂離子去除率的總和），結果見圖1。

從圖1 中可以看出碳酸鈉與碳酸鉀對鈣鎂離子的具有明顯去除效果，碳酸鈉與碳酸鉀對鈣鎂離子的綜合率去除都是隨著加入量的增加而增大，碳酸鈉去除效果在4ml 達到最大，碳酸鉀去除效果在10ml后達到最大，之后二者去除效果則維持在一定的水平趨于平緩；而腐植酸鈉加入量越大，鈣鎂離子的去除效果越好，最后保持在一個穩定值，但隨著腐殖酸鈉的加入上清液的色度則越來越大，因此腐植酸鈉不適合大量的加入；葡萄糖酸鈉隨著試劑的量不斷加大，對去除鈣鎂離子的去除效果非常不明顯，因此葡萄糖酸鈉不適合作為去除劑。

2.2 加入去除劑后對污泥絮凝性能的影響

（1）污泥脫水需要加入一定量的PAM 溶液，按照1.2.2 的試驗方法，不加入去除劑，僅加入不同體積的0.2%PAM 溶液做空白試驗，結果見表1.

表1 PAM 投加量與上清液結果表

由上表可以看出，當投加量小于8ml 是絮凝效果不夠，上清液量較少，當投加量大于12ml 時由于液體粘度較大，絮凝效果并沒有隨著添加量的增加而增加，反而呈下降趨勢，因此絮凝劑的投加量應控制在8ml 至12ml 之間。

（2）按照1.2.2 的試驗方法，保持0.2%PAM 溶液投加量為12ml 進行試驗，計算樣品濾出率（注：濾出率=（濾出液體積/總體積）×100%，總體積=100+去除劑投加量+PAM 投加量）與空白樣品濾出率的比值，結果見圖2.

從圖2 可以看出腐殖酸鈉加入后呈顯著的下降趨勢，但由于腐植酸鈉是一種無定型的黑色高分子膠體，具有復雜的結構和多種功能團，因而有很高的反應活性和較強的吸附性能[1]，當腐植酸鈉加入量少于2ml 時對絮凝效果有一定的增益作用，同時實驗表明當加入腐植酸鈉1ml 后，樣品上清液的懸浮物由原來的400mg/L 降低到50mg/L，且色度并未明顯增大，因此少量的腐植酸鈉對絮凝具有一定的提高作用；碳酸鉀、碳酸鈉加入后同樣呈下降趨勢，但碳酸鈉的下降趨勢較為平緩，故碳酸鈉對絮凝性能的影響遠小于碳酸鉀，結合2.1 可以看出當去除效果最優時碳酸鈉與碳酸鉀濾出率比值分別為0.9324 和0.5409，可見碳酸鈉在投加量、去除率、對絮凝性影響方面的表現均優于碳酸鉀。

2.3 混合去除劑對絮凝效果及沉淀率的影響的研究

根據前期試驗結果，選擇15%腐植酸鈉溶液1ml、2ml、3ml，15%碳酸鈉溶液3ml、4ml、5ml，0.2%PAM溶液8ml、10ml、12ml進行正交試驗，研究三種試劑復合使用對絮凝效果以及鈣鎂離子綜合去除率的影響，同時以僅投加0.2%PAM 溶液做上清液空白試驗，結果見表2。

表2 濾出率比值與去除率正交試驗結果表

從上表可以看出，對濾出率比值而言影響因素主次順序為腐植酸鈉添加量>PAM 添加量>碳酸鈉添加量，優化水平組合為腐植酸鈉1ml、碳酸鈉3ml、PAM10ml；對去除率而言影響因素主次順序為腐植酸鈉添加量>PAM 添加量>碳酸鈉添加量，優化水平組合為腐植酸鈉3ml、碳酸鈉3ml、PAM10ml。

可見，不同考核指標分析出的優化條件不一致，必須根據因素的影響主次，確定最佳工藝條件，對比兩組優化水平僅腐植酸鈉存在差異，綜合比較腐植酸鈉投加1ml 與3ml 時濾出率比值、去除率以及上清液色度的影響，選定1ml 作為結果。因此，復合試劑的最佳組合為A1B1C2，即100ml 剩余污泥中添加15%腐植酸鈉溶液1ml、15%碳酸鈉溶液3ml、0.2%PAM 溶液10ml，該組試驗鈣鎂離子綜合去除率為117.16%，濾出率比值為1.03。

2.4 回流上清液對污泥活性的影響

污泥處理后上清液回流到MBR 池，因此根據上清液量與MBR 池體積進行計算，按比例將三種試劑復合添加后的上清液加至MBR 池污泥混合液中，按1.2.3 試驗方法測定污泥的耗氧情況，同時做空白試驗，結果詳見圖3。

由圖3 可知，加入上清液樣品與空白樣品的耗氧曲線變化不明顯，且隨時間差異越來越小，11min 后基本達到一致，說明上清液對生物活性的影響是極小的。

3 結論

（1）碳酸鈉在所選的四種藥劑中對鈣鎂離子去除效果較好，對剩余污泥絮凝影響較小，作為去除劑于離心脫水前端管道添加是最優的。

（2）復合添加少量腐植酸鈉對污泥絮凝作用以及鈣鎂離子去除作用均有一定的提高。

（3）當碳酸鈉與腐植酸鈉復合添加后，它們與絮凝劑的添加量最佳組合為每100ml 剩余污泥添加15%腐植酸鈉溶液1ml、15%碳酸鈉溶液3ml、0.2%PAM 溶液10ml。

（4）三者復合添加后上清液回流對MBR 池的污泥活性影響極小。

［1］王建偉,孫力平,等.腐植酸鈉對鈣、鎂離子吸附效果的研究.環境科學與管理[J].2008,33(12):37-39

［2］汪祖模,徐玉珮,等.水質穩定劑——葡萄糖酸鈉[J].化學世界,1982,06.

［3］鄭艷麗,王文龍,等.富鈣鎂離子溶液以碳酸鹽沉淀固定CO2的試驗研究[J].工程熱物理學報,2012,33(9):1635-1638.