化學(xué)調(diào)理改善餐廚污泥脫水試驗探究

李 敏

（水電水利規(guī)劃設(shè)計總院環(huán)境保護(hù)部，北京 100120）

隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，餐廚固體廢物的生物量增加和對可再生資源的需求不斷增加，厭氧消化逐漸得到廣泛應(yīng)用[1]。處理后的厭氧產(chǎn)生的甲烷可以作為新能源燃料，消化物則適合作為土壤的肥料、改良劑和吸附劑[2]。厭氧消化的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致需要處理的大量殘余消化物——污泥沼渣[3]。

污泥沼渣大量堆積，不僅占用大量土地，造成環(huán)境污染，對于城市污水處理廠也是沉重負(fù)擔(dān)，因此脫水是消化物處理所必需的。在脫水過程中，為了儲存、運(yùn)輸后處理和其他目的，有效的脫水可以顯著減少污泥的體積并降低進(jìn)一步處理處置的成本。盡管國內(nèi)外已對市政污泥及其厭氧消化物的脫水進(jìn)行了徹底的研究，但對餐廚污泥中沼渣的脫水性尚不清楚。盡管有許多工程案例對餐廚污泥進(jìn)行脫水處理，用沉降式離心機(jī)（含水率75%～78%）、螺旋壓榨機(jī)（含水率87.1%）和帶式壓濾機(jī)（含水率91.3%）[1]等進(jìn)行濃縮脫水，這些值處于低范圍，表明食物廢物消化物的脫水性是低下的。近年來，隔膜壓濾機(jī)越來越普遍的應(yīng)用到餐廚污泥脫水系統(tǒng)中，其中，藥劑調(diào)理是餐廚污泥脫水的關(guān)鍵因素，直接影響餐廚污泥的脫水性能。

本研究調(diào)查了某餐廚垃圾厭氧消化的沼渣，在不同化學(xué)藥劑調(diào)理后的脫水性。評估其相應(yīng)脫水性能，目的是探討不同化學(xué)藥劑與不同藥劑配比污泥脫水性之間的關(guān)系。使用兩種常見的脫水指標(biāo)，比阻測定儀的抽濾時間和壓濾后污泥的含水率評估脫水性。最后，討論了化學(xué)藥劑調(diào)理對餐廚污泥脫水性能的作用，及不同藥劑配比下污泥脫水性能的差異。

1 試驗材料與方法

1.1 底物性質(zhì)

餐廚污泥取自某餐廚垃圾處理處置項目，總規(guī)模400 t/d，其中餐飲垃圾200 t/d、廚余垃圾200 t/d。同時，配套有相應(yīng)污泥處置。在工藝路線上，采取獨(dú)立預(yù)處理+聯(lián)合厭氧發(fā)酵+沼氣發(fā)電工藝。此污泥為聯(lián)合厭氧發(fā)酵后排除的沼渣經(jīng)過離心脫水后的污泥，污泥呈現(xiàn)灰褐色偏黑的顏色、嗆鼻惡臭，其中含水率為81.82%，有機(jī)質(zhì)含量為52.5%。

1.2 試驗方案

將污泥通過一定的泥水比例混合稀釋后，污泥的含水率為95%。根據(jù)某現(xiàn)場情況，將稀釋好的污泥進(jìn)行曝氣與不曝氣的預(yù)處理污泥分別進(jìn)行化學(xué)藥劑調(diào)理。預(yù)處理后的污泥經(jīng)過化學(xué)調(diào)理，進(jìn)行抽濾試驗，確定脫水性能比較好的試驗方案后，進(jìn)行布袋試驗。本次試驗，分別采用了FeCl3、聚合硫酸鐵和聚硅硫酸鐵三種化學(xué)調(diào)理藥劑；專用藥劑和聚醚胺兩種絮凝劑；石灰作為酸堿中和緩沖藥劑。

1.3 分析方法

1.3.1 調(diào)理劑

試驗所用化學(xué)藥劑鐵鹽和絮凝劑需要稀釋到一定濃度配合使用，具體藥劑稀釋配比及使用方法如表1所示。

表1 試驗用調(diào)理劑及使用方法12．3．2抽濾試驗

脫水性能測定采用同濟(jì)大學(xué)機(jī)電廠TG-250型比阻儀；pH測定采用HACH-HQ30d型便攜式多參數(shù)測定儀；有機(jī)質(zhì)測定采用HENGZI-SX2-4-10型箱式電阻爐。

1.3.2 布袋試驗

濾布采用京津環(huán)保股份有限公司丙綸750B濾布；壓濾采用千斤頂；含水率測定采用北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司101-OES型干燥箱；有機(jī)質(zhì)測定采用HENGZI-SX2-4-10型箱式電阻爐。

2 結(jié)果與討論

2.1 抽濾試驗

抽濾試驗可以高效判斷污泥的脫水性能，便于驗證化學(xué)藥劑調(diào)理對污泥脫水調(diào)理的效果；因此，對原泥進(jìn)行稀釋到95%含水率，取100 g稀釋后的污泥，分別投加FeCl3、聚合硫酸鐵和聚硅硫酸鐵三種化學(xué)調(diào)理藥劑，專用藥劑和聚醚胺兩種絮凝劑，石灰作為酸堿中和緩沖藥劑，進(jìn)行抽濾試驗，藥劑投加量是指投加藥劑的質(zhì)量（稀釋或溶解后）與污泥絕干質(zhì)量的比值，試驗結(jié)果見表1。

本次抽濾試驗，分別采用了FeCl3、聚合硫酸鐵和聚硅硫酸鐵三種化學(xué)調(diào)理藥劑；專用藥劑和聚醚胺兩種絮凝劑；石灰作為酸堿中和緩沖藥劑。根據(jù)某現(xiàn)場情況，將稀釋好的污泥進(jìn)行曝氣預(yù)處理與不曝氣的污泥分別進(jìn)行藥劑調(diào)理。通過表2，可以得到以下結(jié)論。

（1）曝氣后的污泥相對于未曝氣的污泥，化學(xué)藥劑調(diào)理后，脫水性能并沒有得到提高。

（2）傳統(tǒng)污泥化學(xué)調(diào)理工藝“FeCl3+石灰”對該餐廚垃圾脫水依然適用，F(xiàn)eCl3投加量在50%時，脫水性能較好；添加藥劑調(diào)理后的污泥添加1%的專用藥劑，對污泥脫水性能有所提升，如試驗17。

（3）試驗21、22和23數(shù)據(jù)表明：添加相同量的聚硅硫酸鐵后，加入專用藥劑的污泥脫水性能優(yōu)于加入聚醚胺的污泥；專用藥劑的投加量也有利于改善污泥的脫水性能，如試驗12和13。

表2 湖州餐廚污泥抽濾試驗

2.2 布袋試驗

通過3.1抽濾試驗，繼續(xù)進(jìn)行布袋試驗小試；取400 g稀釋后的污泥，其中Ds約為20 g，先進(jìn)行化學(xué)藥劑調(diào)理改性，然后手動擠壓感受脫水效果，最后進(jìn)入千斤頂壓濾，測得含水率和有機(jī)質(zhì)含量。

通過化學(xué)調(diào)理后的污泥，脫水性能都很大的提升，減小了脫水比阻，可以得到以下結(jié)論。

（1）通過污泥曝氣和未曝氣預(yù)處理化學(xué)調(diào)理試驗可以得到，未曝氣的污泥化學(xué)調(diào)理脫水后，泥餅的含水率較低。

（2）通過污泥曝氣和未曝氣預(yù)處理化學(xué)調(diào)理試驗可以得到，聚硅硫酸鐵藥劑的添加量直接影響脫水性能。

3 結(jié)語

綜上所述，餐廚污泥脫水前處理中化學(xué)調(diào)理對污泥的脫水性能非常重要，可有效改善污泥的脫水性能，提高污泥脫水效率，降低出水泥餅含水率，方便后期處理處置。通過添加不同調(diào)理劑、絮凝劑和酸堿中和劑化學(xué)調(diào)理餐廚污泥，根據(jù)分析其脫水性能可以得到以下結(jié)論。

（1）化學(xué)藥劑聚硅硫酸鐵、聚合硫酸鐵和FeCl3均可有效破除餐廚污泥細(xì)胞外聚合物，聚醚胺和專用藥劑絮凝劑的添加，可有效改善污泥的脫水性能。針對本次污泥樣品，經(jīng)過試驗分析，可以得到鐵鹽對于污泥的調(diào)理改性脫水效果分別是FeCl3＞聚硅硫酸鐵＞聚合硫酸鐵；高分子有機(jī)調(diào)理劑對脫水效果的影響是專用藥劑優(yōu)于聚醚胺。

（2）曝氣前處理并不能改善污泥的脫水性能。曝氣前處理的餐廚污泥經(jīng)過壓濾試驗，含水率要高于未曝氣的餐廚污泥，未改進(jìn)脫水性能。