污泥處理絮凝劑脫水效果最優(yōu)化研究

文_周章華 上海友聯(lián)竹園第一污水處理投資發(fā)展有限公司

市政污泥作為城市污水處理廠污水處理過程中的副產(chǎn)物，其主要特征是有機物含量高、容易腐爛發(fā)臭、顆粒較細、含水率高、比重小，經(jīng)濃縮或消化后體積大。若不加穩(wěn)定處理而任意排放，會給環(huán)境造成嚴重的二次污染。上海某污水處理廠污泥處理工藝為“濃縮+離心脫水”后外運至焚燒廠處置，主要通過使用絮凝劑對污泥調(diào)理，再使用脫水設(shè)備進行泥水分離，這個過程中主要成本為脫水設(shè)備電能消耗、絮凝劑采購和污泥運輸費用。為了降低污泥處置成本，需要盡量提高離心機運行效能、減少藥劑消耗和降低污泥含水率。選擇合適的絮凝劑和確定最佳投加量，從而控制絮凝劑用量，控制藥劑采購成本；同時合適的絮凝劑使用能夠提高污泥脫水效果，降低泥餅含水率、減少污泥體積，降低運輸成本。該污水處理廠對污泥處理絮凝劑脫水效果最優(yōu)化進行了研究，選擇最合理的絮凝劑及投加量，提升污泥脫水效果。

1 實驗分析

本次實驗主要是篩選最佳絮凝劑品牌和確定最佳投加量，因此實驗使用同一臺脫水設(shè)備，抽取同一調(diào)節(jié)池污泥進行。由于污水處理廠污泥性質(zhì)不會在短期內(nèi)發(fā)現(xiàn)巨大變化，故認為實驗期間污泥性質(zhì)保持不變。

為了更全面地分析比較各品牌絮凝劑的脫水效果，采用4個指標全面評價不同絮凝劑的脫水效果，選擇最佳絮凝劑及投加量，實現(xiàn)污泥脫水最優(yōu)化，降本增效。①泥餅含水率（%）：指過濾后泥餅中的水分的含量，它是判斷脫水效果好壞的最直接的指標。②藥耗（kg/tDS）：污泥脫水中的絮凝劑投加量是指污泥中單位重量的干固體所需投加的絮凝劑干重量，加藥量與污泥本身的性質(zhì)、環(huán)境因素以及脫水設(shè)備的種類有關(guān)。③濾液SS（g/L）：指單位體積濾液中固體物的含量。濾液含固率越高，說明隨濾液流失的干固體越多，脫水效果越差。④固體回收率（%）：是指泥餅中的干固體量占進脫水機污泥的總干固體量的百分比。固體回收率越高，說明污泥脫水后轉(zhuǎn)移到泥餅中的干固體越多，隨濾液流失的干固體越少，脫水率越高，其與濾液含固率相反。

1.1 不同品牌絮凝劑的影響

不同品牌的絮凝劑，由于分子組成不一樣，對不同污泥的絮凝效果也不一樣。實驗選取了凱米拉、索理斯、愛森和安徽天潤，4種品牌的陽離子絮凝劑進行比對。實驗中為對比不同絮凝劑的調(diào)理效果，在常規(guī)處理量（60m3/h）的前提下進行實驗，絮凝劑投加濃度為0.35%，投加量1.6m3/h，調(diào)節(jié)離心機運行參數(shù)，使得脫水效果穩(wěn)定后取樣檢測，每個品牌均進行多次實驗，取最優(yōu)三組數(shù)據(jù)計算平均值。實驗結(jié)果見表1。

表1 不同品牌絮凝劑對污泥脫水效果的影響

從圖1中可以看出，在加藥量同時為1.6m3/h，加藥濃度為0.35%時，分別使用凱米拉、索理斯、愛森和安徽天潤4種品牌絮凝劑對污泥進行化學調(diào)理，其中愛森絮凝劑處理后的污泥含水率為78.46%，稍低于凱米拉和安徽天潤；其藥耗為2.56kg/tDS，明顯低于索理斯和安徽天潤；處理后濾液SS為0.43g/L，明顯低于其他3種品牌；其回收率為98.91%，高于其他3種品牌。通過生產(chǎn)性實驗，綜合比較分析，相對于其他3家品牌絮凝劑來說，愛森的絮凝劑更適合該污水處理廠的污泥性質(zhì)，更利提升污泥脫水性能。

圖1 不同品牌絮凝劑對污泥脫水性能的影響

1.2 絮凝劑投加量對污泥脫水效果的影響

在絮凝劑的投加過程中，控制絮凝劑的劑量是關(guān)鍵，因為過量加入將會增加費用和降低污泥的脫水性能，因此找出最合適的絮凝劑投加量對于實際生產(chǎn)至關(guān)重要。實驗使用愛森絮凝劑，在不同的投加量下調(diào)節(jié)離心機，分析比較不同投加量下的泥餅含水率、藥耗、濾液SS以及固體回收率，研究不同投加量對污泥脫水性能的影響。實驗在每個投加量下進行多組實驗，結(jié)果取平均值，記錄見表2。

表2 絮凝劑投加量對污泥脫水效果的影響

從圖2中可以看出，在絮凝劑投加量為1.6m3/h時，處理后污泥含水率、藥耗及濾液SS的值分別為78.46%、2.56kg/tDS和0.43g/L，明顯低于其他兩種投加量；而其固體回收率為98.91%，高于其他兩種投加量。結(jié)果說明，絮凝劑的最佳投加量為1.6m3/h。當加入藥劑量太大時，廢水中的固體顆粒因吸附了聚合物而帶上了正電荷，膠體顆粒因電荷排斥而重新分散穩(wěn)定，導致處理效果下降，因此最合理的劑量能產(chǎn)生最好的沉淀效果，達到最佳的脫水性能。

圖2 絮凝劑投加量對污泥脫水效果的影響

1.3 絮凝劑投加最優(yōu)化

由圖3可知，除了索理斯絮凝劑隨著投加量增加含水率變化相對明顯，其余3中絮凝劑對含水率變化不大，變化幅度僅在0.5%之內(nèi)。隨著藥劑投加量增加，索理斯對應的含水率逐漸升高，其余三種藥劑均在投加量達到1.6m3/h時對應含水率最低，之后再升高。按照含水率指標評價，索理斯最優(yōu)，凱美拉、愛森次之。

圖3 投加量對泥餅含水率的影響

由圖4可知，除拉安徽天潤絮凝劑在投加量達到1.5m3/h時，藥耗發(fā)生突變，其余三種絮凝劑的藥耗基本較為穩(wěn)定，變化幅度不大。凱美拉的藥耗最低，在2.6kg/tDS以下；愛森的藥耗次之，基本維持在2.6kg/tDS左右；兩者均在投加量達到1.6m3/h時藥耗達到最低值，繼續(xù)增加投加量反而會增加藥耗。按照藥耗指標評價，凱美拉最優(yōu)，愛森次之。

圖4 投加量對藥耗的影響

由圖5可知，隨著絮凝劑投加量增加，各品牌絮凝劑調(diào)理脫水后的濾液SS情況如下：凱美拉逐漸升高，安徽天潤顯著下降，索理斯和愛森濾相對較低且穩(wěn)定。投加量在1.6m3/h及以下時，索理斯濾液SS幾乎無變化；愛森濾液SS在投加量1.6m3/h時最低。安徽天潤濾液SS在投加量達到1.6m3/h時，顯著降低。按濾液SS指標評價，愛森最優(yōu)，索理斯次之。

圖5 投加量對濾液SS的影響

由圖6可知，隨著絮凝劑投加量增加，各品牌絮凝劑調(diào)理脫水后的回收率為凱美拉逐漸降低，安徽天潤顯著提升，索理斯和愛森相對較高且穩(wěn)定。索理斯和愛森均在投加量為1.6m3/h時達到各自的最高回收率。安徽天潤在投加量達到1.6m3/h之后回收率顯著提高，與索理斯和愛森不相上下。按固體回收率指標評價，愛森最優(yōu)，索理斯次之。安徽天潤在穩(wěn)定投加量不小于1.6m3/h的前提下也是非常優(yōu)良的選擇。

圖6 投加量對回收率的影響

綜合上述投加量對不同指標的影響，各品牌排名結(jié)果匯總?cè)绫?所示。凱美拉品牌絮凝劑在藥耗方面表現(xiàn)最佳，泥餅含水率方面優(yōu)秀，但是濾液SS和回收率方面效果不好，會對脫水設(shè)備的處理能力有不利影響，同時濾液回流到前端處理工藝，影響前端水質(zhì)；安徽天潤品牌絮凝劑整體表現(xiàn)較差，但其在投加量達到某個限值后效果會發(fā)生巨大變化，加強藥劑的穩(wěn)定性或許會有不錯的效果；索理斯品牌絮凝劑在泥餅含水率方面表現(xiàn)最佳，濾液SS和回收率方面表現(xiàn)優(yōu)秀，但藥耗稍高；愛森品牌絮凝劑在濾液SS、回收率方面表現(xiàn)最佳，在泥餅含水率、藥耗方面表現(xiàn)優(yōu)秀；因此愛森牌絮凝劑最適合該污水處理廠使用。

表3 各品牌絮凝劑排名

3 結(jié)論

通過使用凱美拉、安徽天潤、索理斯、愛森等4種品牌絮凝劑進行脫水試驗，在同樣的脫水條件（脫水設(shè)備、污泥性質(zhì)相同）下，針對不同投加量進行比較，分別就泥餅含水率、藥耗、濾液SS和固體回收率4各指標分別進行比較，并綜合分析各品牌絮凝劑的優(yōu)劣，最終確定愛森為最適合該污水處理廠的絮凝劑。其最佳投加量為1.6m3/h（濃度0.35%），此時得到泥餅含水率為78.46%，藥耗為2.56kg/tDS，濾液SS為0.43g/L，回收率為98.91%。