脫水機濾后液用于濃縮池沉淀性能的研究

常勝孫錦程張耀宗，*

(1． 華北理工大學建筑工程學院，河北唐山063000; 2． 唐山城市排水有限公司，河北唐山063000)

長期以來，我國城鎮水源的短缺和污染已經影響了人們的生活。污水處理量的增長，使得剩余污泥量隨之增加[1]。由于剩余污泥的含水率高而不易脫水，通常情況下向剩余污泥中加入絮凝劑[2,3]。但是絮凝劑的投加量不易控制，投放過多造成資源浪費；過少污泥的脫水效果不理想[4]。在污水處理的過程中，一般將產生的濾后液通過污水管道排入污水廠預處理工序的初沉池，從而提高初沉池的沉淀效果。將會使得后續生化工序的脫氮除磷工序缺乏碳源。

該改造工藝是將脫水機對污泥脫水后產生的含有大量絮凝劑的部分濾后液用泵輸送到濃縮池，濾后液中的絮凝劑與污泥進行絮凝，加快濃縮池中的污泥沉降速度，提高進入生化反應系統的碳源，同時充分利用了濾后液中的絮凝劑為污泥處理節省投資和應用成本。

1 污泥濃縮的工藝改進

1.1 污泥調質的機理

污泥顆粒一般較小，且常因帶負電荷而相互排斥。固體顆粒因表面存在具有較強水分子吸附的極性基團，進而促進污泥中固體顆粒形成穩定的膠體分散系[2]。目前向污水處理中加入絮凝劑是一種常用的方法。陽離子CPAM的中和作用促使污泥微顆粒能夠凝聚形成較大顆粒絮體，使污泥顆粒脫穩凝聚。高分子CPAM具有使污泥顆粒快速沉降形成絮體與濾后液中原來的絮體成絮團的吸附架橋作用，這種作用不僅會引起混合液中的顆粒產生“網捕”的效應，還可以讓剩余污泥在重力作用下充分的濃縮[5,6]。

1.2 某污水處理廠的工藝改造

某污水處理廠剩余污泥處理流程如下：剩余污泥的含水率為99.3%，剩余污泥經過重力連續輻流濃縮池濃縮含水率為97.5%。使濃縮后的剩余污泥進入帶式壓濾機同時加入絮凝劑，出泥含水率低于80%，且污泥脫水濾后液返回初沉池。改造前剩余污泥處理流程如圖1所示。

該處理廠對原來的工藝進行了改造，在污泥脫水濾后液直接返回到污水預處理工藝路線基礎上。增加將污泥脫水后產生的含有大量絮凝劑的部分濾液用潛污泵輸送到濃縮池中，使濾后液與剩余污泥充分的混合。其改造工藝流程如圖2所示。

2 污泥的沉降試驗

2.1 試驗藥劑和儀器

本次試驗所用剩余污泥取自某污水處理廠二沉池。藥品為陽離子型聚丙烯酰胺CPAM。試驗所需的主要器具有：1 000 mL量筒4個、1 000 mL燒杯4個、電子計時器1個、塑料桶2個、直尺1個。

2.2 沉降試驗

對作為化學調質劑的脫水機濾后液進行沉降試驗。分別向A，B兩個量筒中加入剩余污泥，取1 000 mL的剩余污泥加入到量筒A中，取900 mL剩余污泥和100 mL脫水機濾后液加入到量筒B中。其中量筒A作為空白對照組(剩余污泥)，B作為試驗組(調質污泥)。同理分別向C,D兩個量筒中加入剩余污泥，取1 000 mL的剩余污泥加入到量筒C中，取700 mL剩余污泥和300 mL脫水機濾后液加入到量筒D中。其中量筒C作為空白對照組(剩余污泥)，D作為試驗組(調質污泥)。

攪拌均勻靜置，開始計時并記錄4個量筒內污泥的沉降體積。初期每隔2 min記錄一次泥水分界面的高度，30 min后每隔10 min記錄一次液面高度，2 h后每隔30 min記錄一次液面的高度，連續測量4 h，共做4組試驗，將試驗測得的數據取平均值后繪制成曲線如圖3，圖4所示。

取30%的濾后液靜沉3 h去除上清液后測量C組、D組的污泥含固率，如表1所示。

表1 沉降試驗3 h含固率

通過分析表1得出，調質污泥的含固率要大于普通剩余污泥的含固率，加入濾后液可以提高污泥的含固率。由計算可得經過濃縮后的污泥體積比為V調∶V剩=4∶5，所以將脫水機濾后液加入濃縮池中理論上可以使濃縮后的污泥體積減少20%左右。

2.3 試驗結論

通過分析圖3,圖4中所示的圖形可以得到，剩余污泥的體積在濃縮的過程中分別會在110 min和120 min的時候產生一個波峰，產生波峰的原因是由于污泥在沉淀池中的停留時間過長，污泥進行發酵所引起的污泥體積的增加。調質污泥的波峰產生的原因和剩余污泥一樣，產生的時間分別為100 min和50 min，濾后液的加入使產生波峰的時間提前了10 min和70 min。并且由圖3，圖4對比可以得出加入10%濾后液在210 min的時候才達到的沉降比32.33%。然而加入30%濾后液在100 min時候就達到了最優的沉降比30.86%,所以濾后液最佳的配比是30%。考慮到保障系數1.3，故最佳濃縮時間為130 min。分析上述沉降試驗得到濾后液的加入使泥水分離速度加快，縮短污泥濃縮的時間，降低污泥濃縮后的體積。

3 經濟社會效益

該污水處理系統通過改善泥水分離的效果，減少污泥的產量，降低污泥含水率，進而減少城鎮污水處理廠的處理負荷[5]。最大限度的減少污泥的濃縮時間，發揮城市污水處理在美化城市、科學研究等方面的環境和社會效益。為“文明唐山”貢獻力量，為以后的相關改造提供技術支撐，具有良好的經濟效益和社會效益。

將改造后污水處理工藝所得數據與改造前比較。雖然剩余污泥量增加，但濾后液的加入縮短了污泥濃縮時間，提高了污泥的含固率。使得進入污泥處理系統的污泥體積比改造前減少了1/5。改造前后每噸干污泥所需絮凝劑量(簡稱噸耗藥量)見表2，改造后的噸耗量比原來平均降低了0.22%左右。

表2 濾后液技術改造前后噸耗藥量比較

如果干泥量按全年13 500 t算，則污水廠每年可節省絮凝劑12.68 t，絮凝劑的價格按3萬元/t計算，由計算可得可節約38.04萬元。

整體的改造包括設備和土建其費用為7萬元，由于改造需將濾后液引入濃縮池中，所以增加1臺潛污泵，泵的功率為3 kW·h，流量50 m3·h，按當地電價0.66元計算，每天工作15 h，則每年的電費約10 840元。可得每年可節約費用約為29.96萬元。

4 結語

1)污泥脫水機產生的濾后液中含有大量的絮凝劑，將脫水機濾后液引入濃縮池，充分利用了濾后液中的絮凝劑，減少絮凝劑的使用量，降低了生產成本。

2)濾后液的加入提高了泥水分離的速度，改善濃縮池的濃縮效果，縮短了污泥沉淀的時間。另一方面提高了進入生化反應系統的碳源。

3)將脫水機濾后液引入濃縮池技術在某污水處理廠改造成功，具有較大地推廣應用前景。在節能構筑物容積和脫水機處理效果方面具有較高的應用價值和推廣價值，為企業的污泥處理節省投資和應用成本。