一種污泥脫水藥劑的應用及研究

魯長煒

（河鋼樂亭鋼鐵有限公司動力部，河北 唐山 063000）

污泥中常常含有多種有機物，包括機械油類、脂類、腐殖酸、菌藻殘渣等等。因其含有大量的親水基團，從而造成不容易脫水。一般通過投加石灰、PAC、PAM的辦法對其進行調質處理，增進其脫水性能。

本文提供一種用于污泥脫水的含有高爐脫硫灰藥劑及其制備和使用方法。藥劑配置方案如下：高爐脫硫灰1-5份，聚合氯化鋁1-5份，聚丙烯酰胺1-2份。聚丙烯酰胺為陰離子或陽離子型，添加量為污泥質量的0.1-5%；聚合氯化鋁添加量為污泥質量的0.1-2%。用于污泥脫水的含有高爐脫硫灰藥劑的制備時濃度控制如下：高爐脫硫灰懸濁液濃度控制在10～15wt%范圍，PAC溶液濃度控制在15～20wt%范圍，PAM溶液濃度控制在0.5～1.5wt‰范圍。

高爐脫硫灰藥劑的使用方法，將高爐脫硫灰藥劑分別配置成溶液，先將高爐脫硫灰懸濁液加入污泥濃縮池，攪拌1～12h，然后加入PAC、PAM溶液，攪拌5～60min。

用于污泥脫水的含有高爐脫硫灰藥劑的制備組分中，加入聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化鋁（PAC），脫水效果更明顯，用途更廣，不僅適用于生活污水的市政污泥脫水，而且適用于鋼鐵、化工、印染等領域的污泥脫水。

1 基礎物質及作用

1.1 石灰和石膏在污泥脫水中的作用

石灰可以降低污泥中結合水的比例，從而改善污泥的壓縮性系數、降低污泥比阻，從而提高污泥濾水性，減少濾餅含水率。其作用原理為。

（1）降低污泥的壓縮性系數。壓縮性系數高的污泥在過濾壓力下泥餅會變形，導致其間的毛細管管徑縮小，水分難以通過。通過向污泥中投加一些骨架物，可以改善污泥的壓縮性能。常用的有石灰、細煤渣、粉煤灰、石膏粉、蔗渣等。這些物質在泥餅的形成過程中，作為泥餅的骨架增加泥餅的硬度，從而使水易于從泥餅中出來，同時也容易從過濾介質上剝落。

（2）改變污泥性能。污泥來自于沉淀池的排泥，由于絮凝沉淀工藝過程中，使用了聚合氯化鋁，使污泥中含有大量的鋁鹽。石灰的加入使污泥中的鋁黏土變成了鈣-鋁黏土。鈣-鋁黏土易于聚集成團，這些黏土團粒，繼續聚合成聚合狀土粒，呈針狀分布在泥餅中，使泥餅堅固，易于脫水。

（3）減少結合水。石灰的加入，大大提高了污泥的PH值，使污泥中的氫氧化鋁轉變成鋁酸鈣，從而減少了污泥中的結合水。

（4）和腐殖酸結合，破壞蛋白質和酶。石灰和蛋白質結合，可以使蛋白質變性；和酶結合，可以使酶失活；從而破壞細胞結構，使細胞內的水變成游離水。同時，石灰可以和污泥中的腐殖酸結合形成多網格狀結構，增強濾餅強度。

石膏可以改變污泥性能，其原理為：石膏可以與污泥中少量的活性二氧化硅和氫氧化鋁反應，形成水化產物鈣釩石、硅酸鈣、單硫型硫鋁酸鹽等。該水化產物不斷填充空隙并相互搭接促進結構不斷地致密。針狀的結晶通過分子力和化學力把各種顆粒結合起來形成堅硬的致密體，污泥表面不斷的溶解形成Al2O42-、SiO32-離子，這些離子和Ca2+、SO42-作用形成鈣釩石、水化硅酸鈣等。他們表現出很好的凝膠性能，有利于污泥脫水。

1.2 高爐脫硫灰的成分

高爐脫硫灰是高爐半干法脫硫的產物，其主要含有未反應的石灰，反應生成的亞硫酸鈣和硫酸鈣（石膏），還有碳粉、氧化鎂、氧化亞鐵等其他雜質。其中的石灰和石膏都可以作為污泥調理劑使用，從而使高爐脫硫灰用于污泥調理成為可能。

在污泥調理中用高爐脫硫灰取代石灰使用，每公斤高爐脫硫灰可以替代0.3～0.9公斤的生石灰粉。根據具體成分不同，替代比不同，按實驗確定的比例，結合污泥濃縮池的容積，確定高爐脫硫灰懸濁液、PAC溶液、PAM溶液總量，具體時間和污泥性質有關，通過實驗確定，并通過生產實踐校正。

1.3 高爐脫硫灰用于污泥脫水的方法

高爐除塵灰，配制成10～15wt%的懸濁液；PAC：配制成15～20wt%的溶液；PAM：配制成0.5～1.5 wt‰的溶液。

處理污泥中，藥劑與污泥質量比例：高爐脫硫灰溶液1-5%，聚合氯化鋁溶液1-5%，聚丙烯酰胺溶液1-2%，污泥：88～97%，先投入高爐脫硫灰懸濁液，攪拌1～12小時，投入溶解好的PAC、PAM溶液攪拌5～60min。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：①采用的高爐脫硫灰是高爐半干法脫硫的產物，原來作為廢棄物堆積，占用了大量的土地；在大風天氣，隨風飛散，造成揚塵，污染空氣和土壤；雨天，其中含有的石灰又會溶解于雨水中，造成水的PH值升高，污染附近的水體和土壤，作為污泥調理劑使用，減少了固廢的排放，有利于環保。②在污泥調理中，高爐脫硫灰取代石灰來使用，一般每公斤高爐脫硫灰可以替代0.3～0.9公斤的生石灰粉。3、可以改變污泥性能，從而改善污泥的壓縮性系數、降低污泥比阻，從而提高污泥濾水性，減少濾餅含水率。4、本方法既減少了資源的消耗，又降低了成本。

2 案例分析

（1）實施例1。某鋼鐵廠水處理中心：全廠廢水匯集到水處理中心，在高密度沉降池澄清，清水送后續處理，污泥排到泥漿池，加石灰和PAC調理后，用板框壓濾機壓榨，泥餅送料場回用。原污泥調理方案：由每噸泥（干基）石灰粉1260克，PAC45克；陽離子PAM 3克。

調整后污泥調理方案：每噸污泥（干基）高爐脫硫灰3270克，配制成濃度 15wt%的懸濁液，攪拌6小時；PAC40克，配制成濃度15wt%的溶液，攪拌20min；陽離子PAM3克，配制成濃度1.0wt‰的溶液，攪拌30min；污泥濾水性良好，全系統每天可節約高鈣石灰粉756公斤。

（2）實施例2。某鋼廠廢水廠：各系統排水，包括生活污水，匯聚到集水池，經斜管沉淀池分離，清水過沙濾，然后經后續處理回用；斜管沉淀池排出的污泥在污泥濃縮池濃縮，除去部分水，用壓濾機壓成泥餅。原污泥調理方案：由每噸泥（濕泥，污泥濃度20～30%）生石灰粉460克，PAC 260克，陽離子PAM15克。

調整后污泥調理方案為：每噸泥（濕泥，污泥濃度20～30%），高爐脫硫灰1060克，配制成濃度12wt%的懸濁液，攪拌4小時；PAC260克，配置成濃度15wt%的溶液，攪拌30min；陽離子PAM15克，配制成濃度1.0wt‰的溶液，攪拌30min；污泥濾水性良好，全系統每天可節約高鈣石灰粉260公斤。

（3）實施例3。某煤化工廠焦化廢水污泥脫水：焦化廢水經生化處理后，進入沉淀池，沉淀池排出的污泥用帶式壓濾機脫水。原污泥調理方案：由每噸泥（濕泥，污泥濃度10～20%）生石灰粉630克、PAC420克、陰離子PAM24克。

調整后污泥調理方案為：高爐脫硫灰1320克，配制成濃度10wt%的懸濁液，攪拌3小時；PAC420克，配置成濃度15wt%的溶液，攪拌30min；陰離子PAM24克，配制成濃度1.5wt‰的溶液，攪拌30min；污泥濾水性良好，全系統每天可節約高鈣石灰粉440公斤。

（4）實施例4。某鋼鐵聯合企業：集焦化、燒結、煉鋼、煉鐵、軋鋼的聯合企業，綜合廢水經絮凝沉淀，清水送深度處理，污泥用板框壓濾機壓榨，回收利用。污泥調理方案：由每噸泥（濕泥，污泥濃度12～26%）生石灰粉550克、PAC260克、陰離子PAM22克。

調整后污泥調理方案為：高爐脫硫灰730克，配制成濃度12wt%的懸濁液，攪拌12小時；PAC260克，配制成濃度20wt%的溶液，攪拌5min；陰離子PAM22克，配制成濃度0.5wt‰的溶液，攪拌25min；污泥濾水性良好，全系統每天可節約高鈣石灰粉660公斤。

（5）實施例5。某漿粕廠，制漿黑液經生化處理后，經沉淀池分離，合格水回用，部分排放；泥漿調理后用板框壓濾機壓榨，泥餅送鍋爐燒掉。污泥調理方案：由每噸泥（濕泥，污泥濃度10～20%）生石灰粉560克、PAC370克、陽離子PAM15克。

調整后污泥調理方案為：高爐脫硫灰1340克，配置成濃度15wt%的制濁液，攪拌1小時；PAC360克，配制成濃度15wt%的溶液，攪拌60min；陰離子PAM15克，配制成濃度0.8wt‰的溶液，攪拌60min；污泥濾水性良好，全系統每天可節約高鈣石灰粉370公斤。