陰離子聚丙烯酰胺對(duì)凈水廠污泥濃縮性影響的試驗(yàn)研究

曹 政， 張怡然， 趙 宇， 王 崢， 蘇 靜， 馬 嬌

(1.天津泰達(dá)水業(yè)有限公司，天津300457；2.天津泰達(dá)津聯(lián)自來(lái)水有限公司，天津300457)

常規(guī)給水處理過(guò)程中產(chǎn)生了大量的含泥廢水[1]，直接排入水體會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。凈水廠的污泥處理已成為目前亟待解決的問(wèn)題，污泥濃縮效率的高低和濃縮效果的好壞也直接影響污泥處理成本乃至整個(gè)凈水廠的運(yùn)行成本[2-3]。將有機(jī)高分子絮凝劑用于污泥處理非常普遍，其中應(yīng)用最廣泛的是聚丙烯酰胺(PAM)[4]。筆者對(duì)天津市某凈水廠不同處理單元的排泥水進(jìn)行PAM投加的小試及生產(chǎn)性試驗(yàn)，考察污泥濃縮效果的改善情況，以期為后續(xù)凈水廠污泥濃縮池的改造及污泥預(yù)處理的方法設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 凈水廠污泥處理流程和取樣點(diǎn)

天津市某凈水廠含泥水主要包括沉淀澄清環(huán)節(jié)的排泥水以及濾池的反沖洗水，各路含泥水在污泥泵房的儲(chǔ)泥池沉淀，經(jīng)過(guò)潷水器過(guò)濾后的上清液輸送到調(diào)節(jié)池，沉淀后的底泥經(jīng)排泥管排放至廠外集中處理，其污泥處理流程如圖1所示。污泥泵房?jī)?chǔ)泥池有南、北兩座，每天上午分別進(jìn)行曝氣防止污泥板結(jié)。

圖1 某凈水廠污泥處理流程 Fig.1 Flow chart of sludge treatment of one waterworks

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1小試

取天津市某凈水廠斜管沉淀池泥車(chē)排出的泥水和污泥泵房?jī)?chǔ)泥池曝氣后混合均勻的泥水,進(jìn)行PAM投加的小試?？紤]到PAM投加后，國(guó)標(biāo)對(duì)PAM單體的檢測(cè)有限值要求，因此選擇陰離子PAM進(jìn)行試驗(yàn)。向排泥水中投加不同濃度的陰離子PAM溶液后，在TA6-2程控混凝試驗(yàn)攪拌儀上以40 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5 min，觀察污泥沉降情況，同時(shí)記錄沉降時(shí)間。沉降結(jié)束后用吸管將上清液吸出，至泥層即將被吸起為止。下層泥水搖勻后取樣，檢測(cè)含水率。

1.2.2生產(chǎn)性試驗(yàn)

在污泥泵房南側(cè)儲(chǔ)泥池曝氣過(guò)程中進(jìn)行投加PAM的生產(chǎn)性試驗(yàn)，投加濃度由小試確定，觀察污泥沉降情況并與北側(cè)儲(chǔ)泥池進(jìn)行對(duì)比。在污泥泵房底泥外排過(guò)程中，分別從南、北儲(chǔ)泥池排泥管中取不同排泥時(shí)長(zhǎng)時(shí)的泥水，檢測(cè)含水率。

1.3 檢測(cè)項(xiàng)目與方法

濁度: 分光光度法，HACH 2100N 型濁度儀；含水率：重量法，《城市污水處理廠污泥檢驗(yàn)方法》(CJ/T 221—2005)。

2 結(jié)果與討論

2.1 小試結(jié)果

小試過(guò)程中，觀察兩種含泥水投加不同濃度陰離子PAM溶液后的污泥沉降情況，記錄沉降時(shí)間，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同PAM投加量下的沉降時(shí)間Tab.1 Settling time under different PAM dosages

經(jīng)檢測(cè)，斜管沉淀池泥車(chē)排出的泥水和污泥泵房?jī)?chǔ)泥池曝氣后的泥水含水率分別為99.9%和99.6%，下層泥水的含水率見(jiàn)表3。

表3 不同含泥水投加PAM后的含水率Tab.3 Water content of different sludge water after adding PAM

由表2和表3可知，兩種含泥水投加陰離子PAM后，污泥沉降效果明顯改善。隨著陰離子PAM投加量的增大，沉降效果越來(lái)越好。污泥泵房?jī)?chǔ)泥池曝氣后的泥水經(jīng)投加PAM沉降后，下層泥水的含水率隨PAM投加量的增大有所降低。陰離子PAM是水溶性的高分子聚合物，其分子鏈中含有一定數(shù)量的極性基團(tuán)，能通過(guò)吸附水中懸浮的固體顆粒使粒子間架橋，或通過(guò)電荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，因此可以加速懸浮液中粒子的沉降，應(yīng)用于含泥水處理時(shí)，有非常明顯的加快污泥沉降、促進(jìn)污泥濃縮的效果[5]。

結(jié)合檢測(cè)結(jié)果，建議向污泥泵房?jī)?chǔ)泥池內(nèi)投加0.2 mg/L陰離子PAM溶液進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)。

2.2 生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果

在污泥泵房南側(cè)儲(chǔ)泥池曝氣過(guò)程中投加0.2 mg/L陰離子PAM進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)。南側(cè)儲(chǔ)泥池曝氣前上清液濁度平均為2.40 NTU，投加陰離子PAM沉降2.5 h后上清液濁度平均為2.06 NTU，此時(shí)北側(cè)儲(chǔ)泥池上清液濁度平均為400 NTU，曝氣后已沉降4 h。第二天早上8:30，南、北側(cè)儲(chǔ)泥池上清液濁度分別平均為1.86和2.17 NTU。

南側(cè)儲(chǔ)泥池投加陰離子PAM，南、北兩側(cè)儲(chǔ)泥池均完成污泥沉降后，在污泥泵房底泥外排過(guò)程中，分別從南、北儲(chǔ)泥池排泥管中取不同排泥時(shí)長(zhǎng)下的泥水檢測(cè)含水率，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 儲(chǔ)泥池排泥水的含水率Tab.4 Water content rate of sludge water from sludge storage tank

生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果表明，儲(chǔ)泥池曝氣后的泥水投加PAM后，沉降效果明顯變好，沉降速度加快。回流至調(diào)節(jié)池的上清液濁度降低，作為生產(chǎn)用原水的水質(zhì)變好，可適當(dāng)降低后續(xù)處理成本。投加PAM后，排泥管內(nèi)的排泥水含水率隨排泥時(shí)間的延長(zhǎng)而提高。與未投加PAM的排泥水對(duì)比，剛開(kāi)始排泥時(shí)的含水率更低，排泥2 min后的含水率更高，說(shuō)明污泥濃縮性提高。此外，投加PAM后使得排出污泥的濃縮性提高，因此可以考慮適當(dāng)縮短每個(gè)排泥管的排泥時(shí)間，減少排泥水量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

3 結(jié)論

① 向凈水廠各處理單元含泥水中投加陰離子PAM進(jìn)行小試后，污泥沉降效果明顯改善。隨著陰離子PAM投加量的增大，沉降效果越來(lái)越好，下層泥水的含水率有所降低。

② 污泥泵房?jī)?chǔ)泥池內(nèi)投加0.2 mg/L陰離子PAM后，沉降效果明顯變好，沉降速度加快?；亓髦琳{(diào)節(jié)池的上清液濁度降低，作為生產(chǎn)用原水的水質(zhì)變好，可適當(dāng)降低后續(xù)處理成本。排出污泥的濃縮性提高，可以考慮適當(dāng)縮短每個(gè)排泥管的排泥時(shí)間，減少排泥水量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。