超聲波聯合化學調理改善污泥脫水性能研究及應用

文_馮力 北控（杭州）生態環境投資有限公司

為了促進污泥脫水技術提高，實現深度脫水目的，對超聲波聯合化學調理改善污泥脫水性能進行研究，為基于超聲波聯合化學調理的污泥脫水方法開發以及應用提供有力參考依據。

1 試驗場地

此次試驗中所使用到的污泥均來自某污水處理廠，為常見種類污泥，其主要為生化污泥。本試驗所用污泥的含水率在95%～97%，濃縮后的污泥直接靜力壓至本試驗裝置。

2 主要試驗儀器及檢測方法

本試驗主要設備及材料清單如表1所示。

表1 超聲波聯合化學調理改善污泥脫水性能試驗儀器表

利用以上儀器設備進行比阻測定、毛細吸水測定、污泥含水率測定以及水質指標檢測。

3 過濾性能測試分析

超聲時間對過濾性能的影響：取含水率97.6%濃縮后污泥，在功率100～500W范圍內，對比超聲作用時間的影響，測試結果如表2所示。

表2 不同超聲時間下污泥過濾體積（ml）

經數據分析，單獨進行超聲后（不對污泥進行調理），超聲起到相反的作用影響了污泥的過濾性能，此外，功率增加會影響污泥的過濾性能。較長的超聲時間20s，過濾性能明顯不如未超聲的試驗組，較短時間4s，又會存在較大操作誤差，因此最佳過濾性能建議選擇6～10s，作為超聲的較佳作用時間。

在以上測試基礎上進行單獨PAM調理及超聲+PAM對過濾性能的影響測試分析，取含水率95.25%濃縮后污泥，先進行單獨PAM調理的試驗，試驗結果如表3所示。

表3 單獨化學調理后污泥過濾體積

再進行先超聲后PAM調理的相關試驗，對比超聲作用的影響，結果如表4所示。

表4 超聲波聯合化學調理后污泥過濾體積

綜上表所述可以發現，單獨采用PAM調理污泥后的過濾性能在加藥量2.65～3.65kg/tDS范圍，都具有較好的過濾性能；而進一步提高PAM投加量后，過濾性能出現下降趨勢。增加超聲后，同樣在2.65～3.65 kg/tDS范圍，具有較好的過濾性能。

取含水率95.85%濃縮后污泥，先采用功率200W超聲10s，然后用PAM+FeCl3調理，保持FeCl3投加量不變，改變PAM加藥量，對比PAM的影響，結果如表5所示。

表5 不同PAM投加量下過濾性能對比

綜上表所述，可以發現，FeCl3投加量固定在100 kg/tDS，PAM投加范圍在2.4～3.15kg/tDS，都能具有較好過濾性能，驗證了超聲波聯合化學調整技術適用于污泥脫水，可以有效改善污泥脫水效果。

表6 壓濾后泥餅含水率對比表

試驗結果顯示，化學調理僅采用PAM調理，在未使用超聲或者聯合超聲調理，最終壓濾后泥餅實測含水率均在70%附近，無法達到60%以下，超聲波聯合FeCl3與PAM共同調理，FeCl3投加量80kg/tDS，PAM投加量2.4kg/tDS，最終壓濾后泥餅含水率均在58%附近，具有較好的脫水效果。以此完成超聲波聯合化學調正改善污泥脫水性能研究以及應用。

4 結論

目前市政污水廠污泥脫水后，含水率要求達到60%以下，往往需要大量的調理藥劑，其中石灰的理論藥耗值為150～200kg/tDS，三氯化鐵（30%）的理論藥耗值為100～200kg/tDS，PAM的理論藥耗值為3～5kg/tDS。以本污水廠為例，通過強化污泥調理方式的管控手段，不投加PAM藥劑，主要調理藥劑用量：石灰的藥耗值為160kg/tDS，三氯化鐵（30%）的藥耗值為100kg/tDS。通過本課題的研究，在超聲波的作用下，可以有效減少調理藥劑的使用量，并可使污泥脫水后的最終含水率達到60%以內，在超聲波的物理破壞下，以少量的電耗30～40kWh/tDS，可以達到一定的碳源補充效果。具體效果如下：藥劑減量：石灰160kg/tDS，三氯化鐵（30%）20kg/tDS；藥劑增量：2.4kg/tDS陽離子PAM；污泥體積減量（對比不超聲試驗組）2.1%；上清液COD增加150mg/L。通過過濾小試試驗，能夠判別出過濾效果不佳試驗組，如單獨超聲、超聲+三氯化鐵等，但無法有效判別調理藥劑以及超聲對于脫水性能的直接影響；如超聲+PAM或超聲+三氯化鐵+PAM，需要進一步通過中試裝置（高壓隔膜板框）脫水后，才能得知超聲及調理藥劑的直觀影響。

5 結語

本文對超聲波聯合化學調理改善污泥脫水性能及應用進行了研究，采用測試的方法對超聲波聯合化學調理改善污泥脫水性能進行了測試。經過對測試數據分析發現，超聲波聯合化學調理具有良好的污泥脫水性能改善效果，此次研究為超聲波聯合化學調理技術在污泥脫水方面的應用提供了有力的參考依據。