污水處理廠不同工藝的污泥脫水效能分析及其影響因素研究

王 晶

(山西省環境工程設計院，山西 太原 030000)

污泥實現減量的主要處理手段就是污泥的脫水處理工藝，所以污泥的脫水效果對污泥實現的減量程度具有直接影響。污泥的脫水處理效能跟處理工藝相關，不同的處理工藝所表現出來的處理效能不同，本文對工藝A2/O-MBR與A2/O脫水的過程加以分析，運用了統計學相關的分析方法，對上述兩種處理工藝進行效果影響因素的分析，為污水集中處理廠今后污泥的脫水處理優化升級提供參考依據及寶貴經驗[1]。

以對國內某污水集中處理廠工藝A2/O-MBR及A2/O污泥的脫水處理過程作為分析對象，對不同工藝分別進行污泥全年的產量、有機質、脫水絮凝劑使用量、脫水情況等特性分析，并使用統計學方法對不同污水集中處理污泥的泥質和脫水后效果以及影響原因進行分析[2]，并以此作為污水集中處理廠今后進行優化升級的基礎依據。

1 工藝概況

本文中研究的工藝A2/O-MBR及A2/O相關信息數據由某污水集中處理廠提供，該污水集中處理廠的一、二期采用的都是A2/O工藝，一、二期污水沉淀池采用的都是德國生產的濃縮離心式脫水機，使用的絮凝劑型號為BASF8165。第三期開始使用A2/O-MBR工藝，使用的是奧地利ANDRITZ離心式脫水機，絮凝劑使用的是BASF8165。污泥脫水原理見圖1。

在工廠運行期間，一、二期處理廠使用的脫水離心機為4備6用，三期使用的脫水離心機，2備4用，如此確保離心機能夠輪流得到維護，并在維護時不會對污泥的脫水效果產生影響。

圖1 污泥脫水原理

2 數據對比分析

2.1 污泥脫水情況分析

該廠一、二、三期污泥的脫水處理效果都表現出隨著季節變化而發生變化的特性。總之，自6月至9月，以上兩種處理工藝的脫水效果要比其他季節的脫水效果好。從氣候上分析，這個時間段正值夏季，具有降雨量比較大，水溫比較高的特點，這些特性對夏季污泥的脫水處理具有一定的影響。從數據信息上分析，本年度工藝A2/O-MBR與A2/O脫水的污泥水含量平均值基本維持在80%，而在1月至5月期間，一、二、三期脫水的污泥水含量均在80%以上[3]。通過統計數據對比整理看到，以上兩種脫水工藝的污泥含水量變化都隨著季節的變化而發生改變，具體表現在污水處理廠在夏季進行污泥脫水時效果更好，并且脫水污泥水含量低于80%，而其他季節脫水后的污泥水含量則有明顯升高。

2.2 絮凝劑使用量消耗情況分析

根據污泥的脫水情況分析可知，以上兩種污泥的脫水工藝性能都有著比較明顯的季節性變化特性，故此，要保證污泥的脫水處理效果，使用的絮凝劑也需要符合其季節性的變化特征。統計可知，年度內上述兩種污泥的脫水工藝與所消耗絮凝劑具有相同的季節性規律變化。

通過分析，上述兩種處理工藝所需絮凝劑使用量在夏季較低，在其他季節有明顯增加[4]。其中，在使用工藝A2/O的一、二期內，污泥的脫水所需絮凝劑全年投配率平均為7.5 kg·t-1，而且污泥的脫水用絮凝劑全年投配率變化不大。但在使用工藝A2/O-MBR的第三期內，污泥的脫水全年投配率平均為12.5 kg·t-1，而且污泥的脫水用絮凝劑全年投配率波動變化明顯。特別是冬季使用工藝A2/O-MBR的第三期內，脫水泥餅的產出量有較大波動。在夏季及初秋時，上述兩種污泥處理工藝所需絮凝劑使用量沒有較大變化。導致這種狀態的原因是因為MBR處理工藝比傳統性污泥處理的阻力大很多，而且阻力增加至2倍～3倍。

2.3 能耗的相關分析

工藝A2/O-MBR及A2/O污泥的脫水處理主要是依靠消耗電力等能源完成，從圖2統計數據可知，上述兩種集中工藝處理中沒有看到明顯季節性的電力消耗變化，但就總體而言，使用工藝A2/O-MBR三期的耗電量在年度內各月份消耗情況均高于工藝A2/O的一、二期。結果顯示，使用工藝A2/O-MBR需要負擔的電力費用更大[5]。分析原因可知，這種差異是因為選擇使用了兩種不同工藝離心機的不同運行方式造成的。

圖2 污泥脫水絮凝劑、電耗成本

3 影響污泥相關脫水性因素的分析

污泥相關脫水性同其本身所具備泥質的特性有著緊密的關系，污泥的泥質變化同進水的水質和污水集中處理的過程息息相關。利用冗余(RDA)分析有助于了解進水的水質和水量、污泥的泥齡和負荷以及工藝的運行和水質的相關參數等對污泥處理泥質及其脫水性的影響[6]。

RDA冗余分析相關進水的水質和工藝的運行等條件變量對污泥脫水性及其泥質重要性和顯著性結果。檢驗顯著性的結果表明各變量能否與污泥的泥質及脫水性有著緊密關聯，檢驗重要性表現在變量對泥質及脫水性效果大小的影響。RDA冗余分析的結果顯示，污泥SVE和水溫、膜池MLSS和COD進水及SS進水在污水集中處理的不同工藝中置信度均為99%，與污泥的脫水性及泥質緊密相關；只在污泥齡為A2/O的工藝中表現得較為顯著，而與處理污泥水量在A2/O-MBR工藝當中效果明顯;在所有處理工藝中污泥的負荷表現均不明顯。從重要性方面看，在工藝A2/O當中水溫、污泥負荷及處理水量重要性不高，在工藝A2/O-MBR當中污泥齡及負荷的重要性不高。

綜合來看，剔除污泥的負荷性變量后再進行RDA的檢驗分析，結果見圖3。排序圖RDA中用實箭頭表示物種(變量響應)，空箭頭表示環境生態變量(變量解釋)，物種變量間、物種變量與環境變量間夾角余弦值代表了各變量之間的相關性。故此，物種的變量之間相互關聯的關系顯示，工藝A2/O與A2/O-MBR脫水的污泥中富含水、有機物及其絮凝劑三者間的投配比率為正相的關系。其一表示污泥所含的有機物是影響其脫水性的一個重要因素，其二表示雖然增加絮凝劑的投加量，污泥的脫水仍然比較難。所以，當污泥的泥質發生變化、脫水的性能開始變差時，使用增加投放絮凝劑的措施是不是能夠節能減耗[7]，需要進一步的研究探討。

圖3 參數工藝、水質與脫水污泥要素RDA結果分析

在進行污水集中處理時，能夠對污泥的脫水性產生影響的因素需要以進水的水質、污泥齡及負荷、工藝的運行以及水質的參數等條件加以分析。詳情見表1。

其中，檢驗顯著性特征是要解釋不同變量對污泥的脫水性及泥質所帶來的影響，檢驗RDA結果主要是證實水溫、MLSS、SVI污泥、COD進水、SS進水在各種工藝中所表現出來的對污泥的泥質及其脫水性具有相關性的顯著特征。污泥齡在工藝A2/O中表現出明顯的相關性，在工藝A2/O-MBR中關系較小。處理的水量在工藝A2/O-MBR中相關性顯著，在工藝A2/O中關聯性不明顯。在上述兩種處理工藝中污泥的負荷沒有相關性表現。總之，在工藝A2/O中，處理水溫、水量以及污泥的負荷等變量因素不會對污泥的脫水性產生太大影響，在工藝A2/O-MBR中，污泥齡及負荷對污泥的脫水性沒有較大影響[8]。

表1 工藝運行及水質參數

4 結語

綜合來看，該污水集中處理廠使用工藝A2/O一、二期及工藝A2/O-MBR三期集中處理廠污泥的脫水情況都有明顯的季節性改變，絮凝劑投放消耗量與季節性關系不大，采用工藝A2/O的一、二期使用絮凝劑投配率變化波動不大，在使用工藝A2/O-MBR三期時，絮凝劑使用投配率變化波動較大。上述兩種處理工藝，工藝A2/O-MBR比A2/O消耗電力的成本要高，這表示在能源消耗上，工藝A2/O-MBR比A2/O要高出許多。通過上述兩種處理工藝相關污泥的脫水性影響因素分析，其中影響工藝A2/O的主要因素有：MLSS曝氣池、SVI污泥、污泥齡、SS進水及COD進水等；在工藝A2/O-MBR當中，影響的主要因素有：SVI污泥、MLSS曝氣池、SS進水及COD進水、處理水溫及水量等。此外，工藝A2/O與A2/O-MBR比較，工藝A2/O-MBR污泥的過濾性阻力相對較大。