污泥深度脫水藥劑及其在改善污泥脫水性能中的應用

施恒壽

（福建創源環保有限公司，福建福州 350001）

隨著我國經濟高速發展，污水、廢水量不斷增加。為實現生態與經濟的協調發展，我國加大污水處理設置的規劃力度。在污水處理設施不斷完善和污水處理技術不斷提升的背景下，污泥產量日益增更多。據相關數據，10萬t污水處理廠含水率為80%以上，產污泥50t/d。目前，降低污泥含水率的方法有化學法、物理法、生物法。其中，化學法中脫水藥劑的復合應用可以有效提高污泥脫水率，但不同藥劑對污泥脫水性能的影響仍需進一步研究。

1 污泥深度脫水藥劑概述

1.1 污泥深度脫水藥劑脫水機理

污泥深度脫水系統一般由混合調理系統、藥劑系統、化學調理系統和隔膜壓濾系統組成。其中，混合調理系統，是將濃縮污泥與脫水污泥進行混合，并對其混合物進行稀釋調理，但稀釋后的污泥含水率要控制在96%以下。藥劑系統與化學調理系統，是將藥劑投入調理池，對污泥脫水性能進行改善。隔膜壓濾系統是通過2次壓榨作用，對調理后的污泥進行深度脫水，將污泥含水率降低至60%以下。

1.2 污泥深度脫水藥劑種類

1.2.1 有機絮凝劑

有機絮凝劑是指能產生絮凝作用的天然或人工合成的有機分子物質。其中，天然產物為蛋白質、多糖類化合物，如動物膠、淀粉等；人工合成產物有聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺等。根據可離解基團特性，可以將有機絮凝劑分為陽離子、陰離子、非離子和兩性型四類。

1.2.2 無機絮凝劑

無機絮凝劑的絮凝機理是：將鐵鹽絮凝劑溶于水中，通過溶解、吸水，鐵發生強烈水解反應，并在水解的過程中發生聚合反應，進而生產具有長線性結構的多核聚合物。在電中和的作用下，最終形成具有高聚合度的氫氧化鐵凝膠。無機絮凝劑分為陽離子型、陰離子型、復合型三類。

1.2.3 微生物絮凝劑

微生物絮凝劑是一類由微生物或其分泌物產生的代謝產物，是具有安全性、高效性、無毒性、無二次污染性的水處理劑。微生物絮凝劑可以自行降解，在工業污水、生活污水、食品加工、醫藥制造等方面具有廣泛的應用價值和研究價值。

1.2.4 復合絮凝劑

復合絮凝劑，即絮凝劑的復配使用，是通過化學反應，使兩種或多種單組分絮凝劑形成大分子量的共聚復合物，其性能較單一絮凝劑更優。復合絮凝劑用于表面吸附水、間隙水（游離水）、毛細結合水、內部結合水。近年來，復合絮凝劑中的無機高分子絮凝劑成為開發的重點，例如聚合氯化硫酸鐵、聚合鋁鐵等。

1.2.5 助凝劑

助凝劑包括：pH調整劑、絮體結構改良劑、氧化劑、高分子化合物，是用于調節和改善混凝條件，為促進凝聚作用而添加的藥劑，為改善絮凝體結構的高分子物質。

2 污泥深度脫水藥劑在改善污泥脫水性能中的應用

為有效體現出污泥深度脫水藥劑在改善污泥脫水性能的效用，以遼寧省鞍山市污水廠為例，對其濃縮污泥的相關數值進行測定，發現該污泥樣本的pH呈中性，含水率高達99.55%，比阻值為1.458×1012cm/g，毛細水時間值為29.24s。

2.1 單一絮凝劑在改善污泥脫水性能中的應用

向一定量待測污泥樣本中投加無機絮凝劑FeCl3、BAC、PAC；單獨投加非離子絮凝劑PAM、陰離子PAM；單獨投加助凝劑生石灰，污泥樣本無明顯變化。但單獨投加陽離子PAM時，污泥外觀發生明顯變化，形成絮體。根據實驗分析，陽離子PAM投加量的增加會進一步改善污泥的沉降性，當投加量為35mg/L時，污泥沉降性能最好。若陽離子PAM繼續投加，污泥的沉降性能變差。

2.2 復合絮凝劑在改善污泥脫水性能中的應用

將無機絮凝劑FeCl3、BAC、PAC和陰離子絮凝劑PAM進行復合，對復合絮凝劑對污泥脫水性能的影響進行分析。將PAC的投加量設置為0.5g/L、1g/L、2g/L，陰離子投加量為9mg/L、30mg/L、60mg/L、90mg/L遞增。據相關實驗研究表明：隨著PAC投加量的增加，污泥脫水率減少后增加。其中，投加量為1g/L PAC的組分中，復合型絮凝劑的脫水率最高，可以達到93.8%；污泥樣本的含水量最低，為87.23%

以同樣方式，將FeCl3、BAC、PAC與陰離子PAM復合，得出結果：當PAC的投加量為1g/L、陰離子投加量為90mg/L時，污泥的脫水性能綜合情況最好。

2.3 助凝劑在改善污泥脫水性能中的應用

在應用單一絮凝劑的基礎上，對助凝劑的作用進行探討，針對減少絮凝劑陽離子PAM投加量能否影響到污水脫水性能進行分析。如圖1、圖2、圖3、圖4所示，分別為投加量為9mg、30mg、60mg、90mg的陽離子PAM組分，陽離子PAM復合生石灰、粉煤灰對污泥含水率、脫水率的影響。

圖1 投加量9mg陽離子PAM組分，陰離子PAM復合生石灰、粉煤灰對污泥含水率、脫水率的影響

圖2 投加量30mg陽離子PAM組分，陰離子PAM復合生石灰、粉煤灰對污泥含水率、脫水率的影響

圖3 投加量60mg陽離子PAM組分，陰離子PAM復合生石灰、粉煤灰對污泥含水率、脫水率的影響

圖4 投加量90mg陽離子PAM組分，陰離子PAM復合生石灰、粉煤灰對污泥含水率、脫水率的影響

由圖1～圖4可見，在單一絮凝劑基礎上，添加助凝劑，污泥的含水率進一步下降。因此，助凝劑可以有效改善污泥脫水性能。絮凝劑-助凝劑復合添加劑對污泥脫水效果的影響：在不同絮凝劑基礎上添加助凝劑有利于改善污泥脫水性能，尤其是投加9mg/L陽離子PAM+30g/L生石灰+30mg/L粉煤灰時，該污泥樣本脫水性能最佳。

3 結束語

近年來，我國工業化、城鎮化發展迅速，生活污水、工業廢水排放量及處理量持續上升，導致污水處理廠的污泥產量大，且含水量高。這需要對污泥進行脫水處理。相對于生物法、物理法來說，化學調理法更簡單易行。通過對脫水藥劑的分析，發現相對于單一絮凝劑，復合絮凝劑具有更優質的效果。同時，助凝劑的應用有利于改善污泥脫水性能。未來發展中，我國的污泥產量會持續增加，污染類型必將向多元化方向發展，而污泥處理技術應用也會愈加深入。因此，探究污泥深度脫水藥劑及污泥處理后的資源化發展具有現實意義。