工業污泥機械脫水減量化主要影響因素研究

邊艷勇

（東江環保股份有限公司，廣東 深圳 518000）

污泥是污水處理后的副產品，是一種由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒以及膠體等組成的極其復雜的非均質體。污泥中的固體顆粒主要為膠體粒子，有復雜的結構，與水的親和力很強。污泥中所含水分形態，一般都認為有四種形態，即表面吸附水、間隙水、毛細結合水和內部結合水。

間隙水是指大小污泥顆粒包圍著的游離水分，一般占污泥中總含水量的65%～85%，這部分水就是污泥濃縮的主要對象。在固體顆粒接觸表面上，由于毛細力的作用，毛細水占污泥中總含水量的15%～25%。由于毛細水和污泥顆粒之間的結合力較強，濃縮作用不能將毛細結合水分離，需借助較高的機械作用力和能量。內部結合水是指包含在污泥中微生物細胞體內的水分，去除這部分水分，必須破壞細胞膜，使細胞液滲出，由內部結合水變為外部液體，內部結合水和表面吸附水只占污泥中總含水量的10%左右。

構成污泥的固體顆粒一般都很細小，而且常帶負電荷，形成一種穩定的膠體懸浮液，使污泥中的固體與水的分離，即濃縮和脫水都比較困難。為了解決這個問題，需要破壞污泥膠體的穩定性。化學調理法的目的是利用藥劑在污泥膠質微粒表面起化學反應，中和污泥膠質微粒所帶的電荷，促使污泥微粒凝聚成大的顆粒絮體，同時使水從污泥顆粒中分離出來，提高污泥的脫水性能。經過化學調理后的污泥可以通過機械脫水裝置進行脫水，其最終含水率由調理劑與機械脫水裝置的性能決定。基于此，本文主要針對工業污泥機械脫水的主要影響因子進行了研究。

1 試驗原料

試驗所采用的是工業危廢污泥，其含水率約為80%，含有大量的重金屬，這對污泥的化學調理劑的選擇有一定限制。一是不能采用酸作為調理劑，因為加入酸會使重金屬離子溶出，導致要進行后續的水處理。二是對表面活性劑的選擇也有局限性，如用某些陰離子表面活性劑，則可能形成螯合物，產生二次污染。

2 試驗原理與設計

2.1 試驗原理

工業危廢污泥的脫水減量主要采用化學調理與高壓壓濾相結合的方法。化學調理劑采用的是PAC與PAM兩種絮凝劑，并且聯合使用。試驗流程如圖1所示。

圖1 工業危廢污泥脫水減量試驗流程

污泥先加水稀釋至含水率97%，再加入調理劑，反應一段時間后，通過壓濾機壓濾脫水，在進料結束后，再通過高壓隔膜充氣進一步壓榨脫水，然后取樣分析含水率。

2.2 試驗設計

試驗采用的是正交試驗，其因素與水平如表1所示。

表1 試驗因素與水平

3 試驗結果與分析

3.1 試驗結果

試驗的結果如表2所示。

3.2 結果分析

從上述結果直觀分析可得，最佳條件為：PAC為1%，PAM為0.3%，反應時間為10 min，隔膜壓力為1.4 MPa，保壓時間為15 min。

另外，由極差可得，在試驗條件中，隔膜壓力對結果影響最大，保壓時間次之，反應時間再次之，PAM與PAC對影響不大。兩列空白列代表誤差或未知因素列，這說明試驗中可能存在一些對結果有很大影響的未知因素。

表2 工業危廢污泥脫水減量試驗結果

3.3 驗證試驗

以上述的最佳條件做了驗證試驗，結果為55.59%,而原正交表中最好的試驗結果為第13列，其結果為54.50%，兩相比較，很明顯，驗證試驗結果小于原正交表中的最佳試驗結果。這充分說明，試驗中存在對結果有影響的未知因素。

3.4 各因素對結果含水率的影響

以各因素在某一水平下的含水率的平均值作為縱坐標，各水平作為橫坐標作圖，得到各因素對含水率影響圖。

3.4.1 PAC投加量對含水率的影響

由圖2可知，PAC的投加量對含水率的影響很小，近乎一條直線。這與前文所述一致，表明PAC對污泥的最終含水率沒有太大影響。

圖2 PAC投加量對含水率影響

3.4.2 PAM對含水率的影響

從圖3可知，PAM的投加量對含水率的影響與PAC類似，基本無太大影響。正如前文所述，絮凝劑只能改變脫水效率，而不能提高脫水程度。本試驗證實了這一點。

圖3 PAM投加量對含水率的影響

3.4.3 反應時間對含水率的影響

由圖4可知，反應時間對最終含水率有一定的影響。從試驗的過程來看，反應的時間短，則其形成的絮體大，沉降性能好，而時間越長，攪拌會逐漸將絮體打散，沉降性能會變差。但是，反應時間太短，由于形成的絮體大，反而不利于進料，因此，從試驗的整個過程來考慮，選擇一個合適的反應時間是有必要的。

圖4 反應時間對含水率的影響

3.4.4 隔膜壓力對含水率的影響

從圖5可得，隔膜壓力對含水率有著較大的影響，隨著隔膜壓力的增大，含水率也逐步下降。可見，隔膜壓濾是機械脫水的一種有效手段。

圖5 隔膜壓力對含水率的影響

3.4.5 保壓時間對含水率的影響

從圖6可得，保壓時間越長，則含水率越低。事實上，在一定的壓力下，都有一個最佳的保壓時間，超過這個時間，含水率變化不大。

圖6 保壓時間對含水率的影響

3.4.6 空白列分析

空白列表示一些未知因素或誤差，這主要是由于污泥本身具有相對復雜的性質，污泥種類、重金屬含量和水分變化等因素可能對試驗造成較大的影響。

4 結論

本試驗中，測得的最低含水率為54.50%，其所對應的條件為：PAC加入量0.6%，PAM加入量0.1%，反應時間10 min，隔膜壓力1.4 MPa，保壓時間15 min。工業危廢污泥的脫水減量的試驗設計中，存在一些未知因素未全面考慮。這些因素的存在可能對試驗結果產生了一定的影響，導致根據分析出來的最佳條件所做的驗證試驗結果小于正交表中的最佳結果。這些未知因素，需要在日后的生產中仔細分析與研究。