某污水處理廠污泥機(jī)械脫水性能優(yōu)化措施

文_繆繹 無錫市水務(wù)集團(tuán)有限公司

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展趨于成熟，城市環(huán)境問題日益突出，人口的增加帶來了污水處理規(guī)模的擴(kuò)大，污泥處理量持續(xù)增多，污泥處理處置要求愈發(fā)嚴(yán)格。在污水廠日常運(yùn)行管理中，污泥脫水是污泥減量化的主要手段，因此研究污泥脫水性能和優(yōu)化工藝調(diào)控方式，對污水處理廠確保污泥穩(wěn)定脫水、控制運(yùn)行成本、避免二次污染等方面具有重要意義。

1 某污水處理廠污泥脫水現(xiàn)狀

某城鎮(zhèn)污水處理廠位于太湖流域，主要處理生活污水，日處理規(guī)模15萬t，污泥脫水工藝采用帶式濃縮壓濾一體機(jī)，泥餅含水率低于80%。由于主要處理剩余污泥，有機(jī)物含量較高，污泥穩(wěn)定脫水較為困難，運(yùn)行成本較高。

2 污泥脫水性能影響因素研究

2.1 研究方法

污泥化學(xué)調(diào)理已有許多研究與實(shí)踐，如無機(jī)絮凝劑的絮凝效果差，城市污泥呈負(fù)電性陽離子聚丙烯酰胺（cPAM）的調(diào)理效果較好，因此本研究所選用的調(diào)理藥劑為cPAM。

污泥比阻（SRF）是評價(jià)污泥脫水性能的重要指標(biāo)，表示一定壓力下，單位過濾面積中污泥單位質(zhì)量的阻力，污泥比阻越小，脫水性越好，SRF>1.0×109s2/g時(shí)，脫水性差；SRF處于0.5～0.9×109s2/g之間時(shí)，脫水性一般；SRF<0.4×109s2/g時(shí)，脫水性好。一般而言，市政污泥的比阻約在1.0×109s2/g左右。本研究以SRF為污泥脫水性能的判斷指標(biāo)，分析污泥調(diào)理藥劑和進(jìn)泥含水率的變化對污泥脫水性能的影響，從而指導(dǎo)生產(chǎn)設(shè)備改造和工藝調(diào)控。

2.2 調(diào)理藥劑對污泥脫水性能的影響

2.2.1 cPAM藥劑質(zhì)量控制

陽離子聚丙烯酰胺是高分子有機(jī)物，通過吸附電中和以及高分子鏈的架橋作用將污泥顆粒絮凝成團(tuán)，有利于后續(xù)機(jī)械脫水。分子量越高，脫水效果越好。通過藥劑比選發(fā)現(xiàn)，分子量在800萬～1000萬，陽離子度在30%～50%范圍內(nèi)，SRF值均低于0.1×109s2/g，污泥脫水性能較好。

2.2.2 藥劑配制要求

由于藥劑運(yùn)輸和儲存條件影響，某廠選用袋裝粉劑PAM通過投藥裝置，按一定濃度進(jìn)行現(xiàn)場配制，藥劑溶解用水為廠區(qū)經(jīng)深度處理的回用水。為研究回用水和自來水的水質(zhì)對，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，回用水與自來水配制的藥劑，SRF值并無顯著差異，但由于回用水水質(zhì)不穩(wěn)定，并且消毒效果不如自來水，不利于長時(shí)間存放，尤其溫度較高時(shí)易水解腐敗導(dǎo)致藥劑失效，因此為保證調(diào)劑藥劑的穩(wěn)定，宜采用自來水進(jìn)行配制，并且現(xiàn)用現(xiàn)配。

2.2.3 投加量對脫水性能的影響

調(diào)理藥劑的投加量是影響其架橋作用的一個(gè)重要因素，投藥量較低時(shí)，絮凝劑只能跟部分膠體顆粒或懸浮微粒作用形成絮體，絮凝效率較差；投藥量過高時(shí)，分子鏈會包裹水中膠體顆粒或懸浮微粒，多個(gè)分子間容易相互纏繞而形成阻力，無法有效實(shí)現(xiàn)吸附架橋作用。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)藥劑濃度在1‰～3‰范圍內(nèi)時(shí)，隨著藥泥投加比控制在10%以內(nèi)，可獲得較低的SRF值，但濃度過高時(shí)粘度增大，反而不利于藥泥混合絮凝，并且如反應(yīng)不徹底，帶有粘度的濾液會導(dǎo)致濾布堵塞，因此該廠藥劑濃度控制在1.5‰～2‰為宜。

2.2.4 進(jìn)泥含水率對污泥脫水性能的影響

進(jìn)泥含水率表征污泥濃度，研究表明污泥濃度與粘度正相關(guān)，而污泥粘度過大會影響脫水性能。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對于相同濃度的藥劑，進(jìn)泥含水率較低時(shí)，藥劑的投加量較大，可能是因?yàn)榈秃实奈勰啾旧碚扯容^大，與藥劑無法混合均勻，需要降低藥劑濃度，以利于藥泥混合，同時(shí)避免濾液粘度過高。

3 生產(chǎn)過程脫水工藝優(yōu)化控制

3.1 生產(chǎn)設(shè)備改造

污泥比阻值可作為污泥脫水性能的指標(biāo)參考，但實(shí)際脫水效果需要結(jié)合生產(chǎn)設(shè)備和工藝調(diào)控。該廠污泥脫水工藝流程為水處理段剩余污泥排入污泥均質(zhì)池，經(jīng)攪拌混合均勻后，通過污泥螺桿泵進(jìn)入混合罐與藥劑混合反應(yīng)，再通過帶式濃縮壓濾一體機(jī)進(jìn)行脫水。根據(jù)對該廠脫水設(shè)備運(yùn)行情況跟蹤檢測發(fā)現(xiàn)，前端均質(zhì)池?cái)嚢栊Ч患眩瑢?dǎo)致進(jìn)泥含水率不穩(wěn)定，在94%～98%范圍內(nèi)波動，因此無法準(zhǔn)確控制藥劑的投加量，不僅影響出泥效果，也使藥耗偏高。

根據(jù)上述原因分析，該廠對均質(zhì)池?cái)嚢杵鬟M(jìn)行了更換和改造，并增加變頻器，同時(shí)將藥劑溶解水從回用水改為自來水，確保藥劑質(zhì)量。改造后進(jìn)泥含水率控制在97%左右，藥劑配制濃度為2‰，污泥脫水情況有了明顯改善，出泥含水率可穩(wěn)定控制在80%以內(nèi)，每噸干泥藥耗從5～7kg降至4kg左右（見圖1），大幅降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)固體回收率與藥耗呈現(xiàn)一定的相關(guān)性（見圖2），即固體回收率越高，藥耗越低，因此實(shí)際生產(chǎn)中，可觀察壓濾過程漏泥情況和濾液渾濁度推測污泥的脫水效果。

圖1 改造前后干泥藥耗變化情況

圖2 污泥藥耗與固體回收率的關(guān)系

3.2 生產(chǎn)工藝質(zhì)量控制

目前關(guān)于污水廠污泥的化學(xué)調(diào)理和機(jī)械脫水性能的研究不少，理論研究對提高脫水性能的工藝改進(jìn)具有重要意義，而在實(shí)際生產(chǎn)中，還需要根據(jù)污泥性質(zhì)，結(jié)合工藝和設(shè)備的運(yùn)行情況，摸索污泥脫水過程的質(zhì)量控制點(diǎn)，才能保證穩(wěn)定的污泥脫水效率和運(yùn)行成本。本研究通過小試試驗(yàn)找出影響該廠脫水性能的主要因素，一方面結(jié)合實(shí)際設(shè)備情況進(jìn)行改造。另一方面將影響因素結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，將正常運(yùn)行狀態(tài)下的進(jìn)泥含水率、絮凝劑濃度控制在一定范圍內(nèi)，并定期開展小試試驗(yàn)，跟蹤污泥脫水性能和藥劑調(diào)理情況，同時(shí)根據(jù)絮體情況、出泥量、有無漏泥等情況調(diào)節(jié)壓濾機(jī)進(jìn)泥量、張緊壓力和帶速等運(yùn)行參數(shù)。日常運(yùn)行管理中需要記錄進(jìn)出泥含水率、藥劑用量和產(chǎn)泥量，及時(shí)掌握藥耗情況；每批次絮凝藥劑應(yīng)檢測分子量和陽離子度，有效控制藥劑質(zhì)量；脫水效率異常時(shí)，可通過小試試驗(yàn)測定SRF值或通過藥泥混合后的絮團(tuán)大小和強(qiáng)度初步判斷影響脫水性能的原因，有針對性地進(jìn)行調(diào)控。

4 結(jié)論

①通過小試試驗(yàn)，得出影響該廠污泥脫水性能的影響因素主要為進(jìn)泥含水率波動過大，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確控制藥劑濃度，造成泥餅無法穩(wěn)定脫水，藥耗過高。

②盡管試驗(yàn)期間回用水和自來水溶解藥劑的污泥比阻時(shí)相差不大，但由于自來水水質(zhì)較穩(wěn)定，實(shí)際生產(chǎn)中建議采用自來水配制絮凝藥劑。

③根據(jù)小試結(jié)果，該廠對均質(zhì)池?cái)嚢铏C(jī)進(jìn)行了改造，并將藥劑溶解用水改為自來水，改造后污泥脫水效果得到了明顯改善，泥餅含水率可穩(wěn)定控制在80%以下，藥耗也大幅降低，有效控制了運(yùn)行成本。

④污泥脫水效果不僅需要理論和試驗(yàn)研究，更需要根據(jù)實(shí)際工藝和設(shè)備情況進(jìn)行調(diào)控，摸索各自的質(zhì)量控制點(diǎn)，并納入日常運(yùn)行管理中，通過精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化的管理手段，提高污泥脫水效率，降低運(yùn)行成本。