污水處理廠污泥脫水濾液循環(huán)利用

文_李麗麗 岳秀萍

1.太原理工大學(xué)環(huán)境與工程學(xué)院 2.山西正陽(yáng)污水處理凈化有限公司

在對(duì)污水進(jìn)行處理的過(guò)程中，往往會(huì)有大量的污泥產(chǎn)生。污泥的產(chǎn)生代表污水與污染物的有效分離，這是實(shí)現(xiàn)污水凈化除了重要環(huán)節(jié)之一。經(jīng)過(guò)處理會(huì)產(chǎn)生大量含有污染物質(zhì)的濾液或清液，需要將其送至污水處理系統(tǒng)中進(jìn)行深度處理。但這種工藝在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較高的能耗，而且絮凝劑的用量也比較大，因此，還需要對(duì)其進(jìn)行深入的研究。

1 污泥濃縮

1.1 污泥調(diào)質(zhì)原理

為了對(duì)污泥自身的顆粒狀況、相互之間的作用情況以及表面電荷具備的水合程度進(jìn)行有效的改善，使污泥能夠獲得較高的濃縮脫水效率，可以對(duì)污泥實(shí)施調(diào)制處理。該項(xiàng)處理的有效途徑包括：第一，將無(wú)機(jī)鹽及合成性質(zhì)的有機(jī)聚合物加入到污泥當(dāng)中，改變污泥顆粒表面性質(zhì)，達(dá)到脫穩(wěn)凝聚的效果；第二，改變污泥顆粒之間的原有結(jié)構(gòu)，使過(guò)濾阻力有效降低。具體方法包括熱調(diào)理、化學(xué)調(diào)理以及洗滌等。

1.2 污泥調(diào)制處理試驗(yàn)

以污泥調(diào)制機(jī)理為基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中對(duì)污泥展開化學(xué)調(diào)理試驗(yàn)。

在試驗(yàn)當(dāng)中，使用污泥機(jī)械脫水之后獲得的濾液作為化學(xué)調(diào)理劑，主要來(lái)源是污水處理廠當(dāng)中濾機(jī)濾液收集池，而試驗(yàn)使用的污泥（MLSS≤1300mg/L）主要在污水處理廠的污泥回流泵站當(dāng)中采集。

試驗(yàn)使用器具包括：兩個(gè)直徑為100mm、高度為1000mm的沉淀器、兩個(gè)500ml的燒杯、兩個(gè)漏斗、兩個(gè)塑料水桶、一根玻璃棒、一個(gè)電子計(jì)時(shí)器以及污泥濃度測(cè)定設(shè)備等。以下是具體試驗(yàn)步驟：

第一，在兩個(gè)塑料桶當(dāng)中盛取適量的污泥及污泥脫水濾液，并分別在兩個(gè)沉淀器當(dāng)中加入1000mm和800mm的剩余污泥，同時(shí)，在裝有800mm剩余污泥的沉淀器當(dāng)中加入200mm的污泥脫水濾液，使用玻璃棒將其攪拌均勻以后進(jìn)行靜置。

第二，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，在實(shí)驗(yàn)的初期階段，以30s為一個(gè)間隔對(duì)量筒當(dāng)中的泥水分界面數(shù)值進(jìn)行一次記錄，試驗(yàn)30min以后，則記錄間隔可延長(zhǎng)至每10min一次，試驗(yàn)2h以后，則每隔30min進(jìn)行一次記錄，讀取時(shí)間連續(xù)4h。

第三，在試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)剩余污泥濃度進(jìn)行測(cè)定。

第四，在剩余污泥加入20%濾液濃縮4h以后對(duì)其濃度進(jìn)行測(cè)定。

第五，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的整理，完成污泥沉淀曲線圖繪制，如圖1所示。

圖1

從圖1中的曲線對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在剩余污泥當(dāng)中加入20%濾液以后，與純剩余污泥相比，其沉淀初期線性斜率要高出幾十倍。而這也說(shuō)明使用污泥脫水濾液能夠?qū)ξ勰嗝撍阅苓M(jìn)行有效的改善，使污泥脫水效率大大提升，能夠起到良好的調(diào)理作用。經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)的多次重復(fù)，純剩余污泥需要12～30h才能達(dá)到既定的濃縮效果。而經(jīng)過(guò)調(diào)制處理之后的污泥僅需要4h即可完成濃縮。由此可見，對(duì)污泥適當(dāng)應(yīng)用調(diào)質(zhì)處理，能夠有效提升其濃縮速度。并且要比未經(jīng)處理的污泥濃縮速度高出很多。

這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，主要是因?yàn)樵趯?duì)污泥進(jìn)行脫水處理期間，為了使污泥脫水效率得到有效的提升，需要對(duì)濃縮之后的污泥實(shí)施調(diào)質(zhì)處理。處理期間，為了確保污泥脫水工作能夠順利進(jìn)行，作為生產(chǎn)原料的絮凝劑和污泥，通常會(huì)有一種處于適當(dāng)過(guò)量狀態(tài)。如果是污泥過(guò)量，則在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中污泥機(jī)械脫水就很難順利完成；而如果適當(dāng)增加絮凝劑的用量，則對(duì)生產(chǎn)的順利進(jìn)行具有積極的作用。多余的絮凝劑會(huì)在泥餅當(dāng)中滯留一部分，另一部分則在濾液當(dāng)中溶解。當(dāng)濾液混合絮凝劑并施加到剩余污泥當(dāng)中時(shí)，會(huì)起到絮凝架橋的作用，從而增大污泥團(tuán)塊，使沉降速度得到有效的提升。為了對(duì)污泥脫水濾液在污泥濃縮速度方面的作用效果進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，可以通過(guò)計(jì)算污泥固體回收率和污泥濃縮比，并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，完成具體驗(yàn)證。

其中，Ci表示經(jīng)過(guò)20%濾液調(diào)質(zhì)處理以后的污泥濃度（mg/L），在本試驗(yàn)當(dāng)中為7600mg/L；Cu表示污泥濃縮之后的濃度（mg/L），本試驗(yàn)當(dāng)中為26000mg/L；Qi表示加入的污泥量（L），本試驗(yàn)中為7.85L；Qu表示污泥濃縮后的劑量（L），本試驗(yàn)當(dāng)中為2.14L為濃縮比；為固體回收率。

在公式（1）（2）當(dāng)中分別帶入Cu、Ci、Qu、Qi可得 ：

經(jīng)過(guò)計(jì)算比較可以發(fā)現(xiàn)，機(jī)械脫水濾液能夠?qū)ξ勰酀饪s脫水效果產(chǎn)生非常積極的作用。

2 污泥處理系統(tǒng)中的濾液循環(huán)利用

由于脫水濾液本身具有一定的調(diào)理作用，會(huì)使污泥獲得更高的沉淀效率，同時(shí)也能使污泥脫水效果得到有效的提升。因此，對(duì)于特定的污泥種類以及污泥濃縮池而言，可以對(duì)其固體負(fù)荷進(jìn)行有效的提升，為了對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，應(yīng)基于污泥絮凝沉淀試驗(yàn)在污水處理廠當(dāng)中進(jìn)行實(shí)際的生產(chǎn)性試驗(yàn)。

本文以某地污水處理廠為例，案例污水處理廠主要應(yīng)用改良型Carrousel氧化溝工藝，其日常處理能力能夠達(dá)到15萬(wàn)m3，其進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)為SS≤200mg/L；BOD5≤200mg/L；CODcr≤500mg/L；圖2為該污水處理廠的污泥處理流程圖。

圖2

在傳統(tǒng)的污泥處理工藝中，會(huì)將所有污泥脫水濾液返回至污水預(yù)處理系統(tǒng)當(dāng)中，而案例污水處理廠對(duì)污泥處理工藝進(jìn)行了改進(jìn)，其將污泥機(jī)械脫水之后的濾液混合到剩余污泥當(dāng)中，充分混合以后，在濃縮池當(dāng)中完成濃縮處理。

案例污水處理廠通過(guò)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)和計(jì)算，包括污泥濃縮池當(dāng)中的進(jìn)出污泥濃度MLSS，進(jìn)出污泥總量、出水SS以及泥位等。經(jīng)過(guò)一年的試運(yùn)行，其污泥濃縮比一直在2.0以上，且固體回收率始終大于85%。污泥經(jīng)過(guò)濃縮以后，在濃度方面從原來(lái)的3.6%變成了現(xiàn)在的4.2%。在過(guò)去需要兩個(gè)濃縮池同時(shí)開啟才能使水系統(tǒng)運(yùn)行需求得到滿足，而工藝改良之后，只需要一個(gè)濃縮池就能夠完成水系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中的剩余污泥處理。這說(shuō)明污泥處理工藝改進(jìn)以后，濾液當(dāng)中的絮凝劑充分發(fā)揮了化學(xué)調(diào)理作用，污泥濃縮脫水性能得到了顯著的提升，讓污泥獲得了較高的固體負(fù)荷，大大提升了原有濃縮池的工作效率，同時(shí)提升了濃縮污泥的濃度，使污泥機(jī)械脫水過(guò)程中的絮凝劑用量有效降低，可以減少污水處理廠的運(yùn)行成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

污泥脫水濾液能夠使污泥的濃縮脫水性能得到有效的提升，使污泥獲得更高的濃縮效率，縮小后續(xù)工藝設(shè)備以及相關(guān)構(gòu)筑物的容積，降低污水處理廠的建設(shè)投入，減少污泥處理成本。因此，污水處理廠一定要對(duì)濾液的循環(huán)利用保持重視，通過(guò)有效的應(yīng)用，推動(dòng)污水處理廠的可持續(xù)發(fā)展。